III. Химия

Атомы химических элементов в химреакциях…не меняются

Принцип построения периодической системы элементов заключается в выделении…определенных периодов и групп элементов

С современной точки зрения принято считать, что системообразующим фактором периодической системы элементов Менделеева выступает…электрический заряд атома

Системообразующим фактором периодической системы элементов Менделеева, с точки зрения самого Менделеева, выступает…масса атома

Периодически изменяющиеся свойства химических элементов определяется…Электронным строением атомов

Изучение положения химического равновесия и факторов, влияющих на него, позволяет выбрать оптимальные…условия проведения обратимого процесса

Особенностью катализаторов является …способность изменить состояние химического равновесия

Снижение энергетического барьера химреакции возможно путем…добавлением катализатора

Для увеличения скорости реакции получения жидкой воды из газообразных водорода и кислорода следует… увеличить концентрацию кислорода

Укажите историческую последовательность появления научного химического знания - Учение о составе - структурная химия - учение о химических процессах - эволюционная химия )

Невозможность самопроизвольного загорания древесины обьясняется…высокой энергией активации реакции

IV. Биология, экология, геохимия

Цитология - раздел молекулярной биологии , занимающийся изучением…клеток живых организмов

Цитология - раздел биологии, занимающийся изучением - клеток живых организмов

Анатомия - раздел биологии, изучающий - формы и строением органов, их систем и организма в целом

Междисциплинарная область исследований, возникающая вследствие воздействия научно-технического прогресса на медицину и здравоохранение, имеющая предметом ценностные, этические взаимоотношения врача и пациента, называется…нормативной этикой

Социально-экономическая концепция устойчивого развития по определению ООН фактически означает

компромисс между стремлением человечества к удовлетворению своих потребностей и необходимостью охранения биосферы

ГЕНЕТИКА

Участок одной из цепей ДНК имеет последовательность нуклеотидов ЦГАТ. Установите последовательность нуклеотидов в комплементарном ему участке другой цепи ДНК: гуанин _ цитозин _ тимин _ аденин

Факты, доказывающие существование генов - замена гена приводит к появлению нового признака

Одна из идей в эволюционной химии - естественный отбор химических соединений, необходимых для образования живых систем. Из ста двадцати наиболее распространенных природных аминокислот в состав белков взходит порядка…20

Участок молекулы ДНК имеет последовательностьнуклеотидов ТЦАГ. Определите последовательность нуклеотидов, синтезируемой на нём молекулы и – РНК:Аденин_гуанин_тимин_цитозин

Одна из цепей ДНК имеет последовательность нуклеотидов АГТЦ. По принципу комплементрности найдите последовательность нуклеотидов в другой цепи ДНК:тимин_цитозин_адениен_гуанин

Одна из цепей ДНК имеет последовательность нуклеотидов ЦГТА. По принципу комплементрности найдите последовательность нуклеотидов в другой цепи ДНК:тимин_гуанин_цитозин_аденин

Одна из цепей ДНК имеет последовательность нуклеотидов ТГАЦ. По принципу комплементрности найдите последовательность нуклеотидов в другой цепи ДНК:аденин_цитозин_урацил_гуанин

Выпадение или замена нуклеотидов в ДНК относят к ___________ мутациям - генным

Аллель, который проявляется в фенотипе, как при гомозиготном, так и пригетерозиготном генотипе, называется…доминантным

Аминокислоты живой клетки обладают молекулярной…хиральностью

ЭВОЛЮЦИЯ

Согласно синтетической теории эволюции элементарным эволюционным фактором , поставщиком элементарного эволюционного материала, является -мутационный процесс

Изменения организма под действием факторов внешней среды и не сохраняющиеся в последующих поколениях, являются - фенотипическими

Согласно концепции генобиоза, решающую роль в становлении первых клеточных структур сыграли макромолекулы со свойством – самовоспроизведения

В ходе эволюции жизни на Земле первым возник процесс…самовоспроизведения

Исторически сложившаяся совокупность таксонов растений, растущих на данной территории – это флора

Наиболее острая форма борьбы за существование - внутривидовая

Согласно концепции генобиоза, решающую роль в становлении первых клеточных структур сыграли макромолекулы со свойством - самовоспроизведения

Согласно концепции геохимической эволюции, возникновение мембраны в процессе формирования коацерватов способствовало появлению…клеточной структуры

Наиболее древние представители рода Homo … австралопитеки

Человек разумный относится к стадиальной группе…неоантропов

Согласно концепции биохимической эволюции, возникновение клеточной мембраны способствовало появлению…клеточной структуры

Один из этапов эволюции жизни на Земле связан с переходом от питания органическими веществами первичного бульона у пробиотов к ___________питанию у растений …автотрофному

Возникновение жизни сопровождается…нарушением симметрии

Преобразования, происходящие на надвидовом уровне и приводящие к появлению новых родов, семейств и т.д., называются… макроэволюцией

Химическая эволюция на ранней стадии развития Земли протекала в условиях…атмосферы восстановительного типа и присутствия паров воды

Согласно концепции генобиоза, решающую роль в становлении первых клеточных структур сыграли макромолекулы со свойствами…самовоспроизведения

Элементарная единица микроэволюции… популяция

Впервые примитивные орудия труда начали изготавливать представители - человека умелого

При движущем отборе характерно - возникновение новых генотипов, соответствующих наиболее приспособленным фенотипам

ЭКОЛОГИЯ, БИОСФЕРА

К деструктивному загрязнению окружающей среды относится…разработка карьеров

Вид загрязнения окружающей среды не являющийся деструктивным - прокладка дорог

Озоновые дыры – это - пониженная концентрация озона в верхних слоях атмосферы

Совокупность организмов одного вида, объединенных местом обитания, образует_______ уровень организации живой материи - популяционно-видовой

Одним из биогенных веществ биосферы является - почва

Важнейшим ароморфозом в социальной эволюции человека является - развитие письменности

Установите соответствие между оценкой биоразнообразия и наземной экосистемой: Низкое биоразнообразие_арктическая тундра. Среднее биоразнообразие_широколиственный лес умеренного пояса. Высокое биоразнообразие_тропический лес

Устойчивое развитие подразумевает экологические ограничения, которым подлежит - воспроизведение человека

Участок земной поверхности с однотипными условиями среды, занятый определенным биоценозом, - это…биота

Концентрационная функция живого вещества биосферы проявляется в процессе - накопления железобактериями железа

Экологическими последствиями неолитической революции (8 - 10 тыс. лет до н.э. ) являются - опустынивание обширных территорий и исчезновение крупных млекопитающих

Миграция химических элементов в биосфере осуществляется при непосредственном участии - живых организмов

Концепция коэволюции человека и биосферы предполагает - совместную эволюцию человека и биосферы в интересах обеих сторон

Установите соответствие между термином и его синонимом: Биотоп_местообитание. Биоценоз_сообщество. Биосфера_живая оболочка

Установите соответствие между формой биотических отношений и парой организмо: Паразитизм_вирус гепатита и человек. Хищничество_мышь и кошка. Нейтрализм_лось и ёж

Основной круговорот образующихся в биосфере веществ осуществляется…живыми организмими

Установите соответствие между термином и его синонимом: Биотоп_живая оболочка. Биоценоз_сообщество. Биосфера_местообитание

Установите соответствие между фундаментальной группой организмов экосистемы тундры и примером…Продуценты_бактерии. Консументы первого порядка_олень. Консументы второго порядка_волк

Установите соответствие между типом экологического фактора и его примерами: Биотический_хищничество, нейтрализм. Абиотический_плотность почвы, химический состав почвы. Антропогенный_эрозия почвы, вырубка лесов

Начальным этапом миграции вещества и энергии в биосфере является - передача органического вещества по цепям и сетям питания

22222222

I. Философия и методология науки

ОБЩИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Области человеческого знания (части единой духовной культуры): наука, техника, искуство, философия, религия.

Наука: 1) способ познания мира, 2) отрасль культуры, 3) определенная система организованности

Отличия НАУКИ от

Идеологии – (идеологический нейтралитет) истины науки объективны (не зависят от интересов определенных слоев общества и личности ученого);

Религии - в науке разум имеет большее значение, чем предвидение, вера и опора на чувства.

Искусства – наука использует понятия, а не образы.

Научное знание – рационально, Ненаучное – иррационально (несистематизированная совокупность).

Завершенность НЕ является характерной чертой науки.

Наука начинается с наблюдения и сбора фактов

ПРИНЦИПЫ НАУКИ

Фальсификации: на статус «научного» может претендовать только принципиально опровержимоезнание.

Системности: Вселенная и каждая ее подсистема состоят из частей, имеют системную организацию

Универсального эволюционизма:

1. Эволюция это характерная черта всех природных и социальных систем.

2. Материя и Вселенная в целом не могут существовать вне развития.

3. Эволюция Вселенной и ее структур обусловлена ее собственными законами, действующими объективно и познаваемыми рационально.

4. Во всех мировых процессах присутствуют фундаментальные и неустранимые факторы случайности и неопределенности - прошлое влияет на будущее, но не предопределяет его.

Этики научных исследований:

1. Высшей ценностью является истина.

2. Новизна научного знания – цель и решающее условие успеха ученого.

3. Критика уже принятых и новых идей - норма.

4. Не существует права собственности на научные открытия, они принадлежат всему человечеству.

ПСЕВДОНАУКА (ЛЖЕНАУКА)

Астрология - изучение зависимости судьбы человека от положения планет.

Уфология - поиски следов внеземных цивилизаций.

Парапсихология - взаимодействие человека с потусторонним миром.

Девиантная наука - фальшивые археологические находки.

Признаки:фрагментарность, отсутствие системности, некритический подход к исходным данным, несоответствие фактам и отсутствие законов

МЕТОДЫ НАУЧНОГО ПОЗНАНИЯ

Эмпирические(сбор и описание фактов и информации)

Наблюдение – преднамеренное и целенаправленное изучение объектов, опирающееся на чувственные способности человека.

Измерение – определение количественных значений свойств, сторон изучаемого объекта или явления с помощью специальных технических устройств.

Эксперимент – активное целенаправленное исследование объектов в контролируемых и управляемых условиях (предполагает вмешательство ученого в естественный ход процессов).

Теоретические(объяснением и обобщением фактов)

Моделирование – метод замещения изучаемого объекта подобным ему по ряду интересующих исследователя свойств и характеристик.

Формализация – построение абстрактно-математических моделей, раскрывающих сущность изучаемых процессов действительности.

Классификация – разделение всех изучаемых предметов на отдельные группы в соответствии, с каким-либо признаком.

Обобщение – прием мышления в результате, которого устанавливаются общие свойства и признаки объектов.

Абстрагирование – отвлечение от ряда несущественных для данного исследования свойств изучаемого явления с одновременным выделением интересующих свойств и отношений.

Индукция – способ рассуждения, в котором общий вывод строится на основе частных посылок. Рассуждения от частного к общему

Дедукция - способ рассуждения, в котором частный вывод строится на основе общих посылок. Рассуждения от общего к частному

Аналогия – прием познания, при котором наличие сходства, совпадение признаков нетождественных объектов позволяет предположить их сходство и в других отношениях.

Синтез – операция соединения выделенных частей предмета изучения в единое целое.

Анализ - операция разделения предмета изучения на части.

ТИПЫ НАУЧНОГО ЗНАНИЯ

Гуманитарные науки -

1) Знание субъективно т.е. личная позиция ученого имеет большое значение, осуществляется индивидуальная оценка явлений. 2) Предмет изучения гуманитарных наук всегда историчен.

3) В них преобладают качественные оценки.

Математические науки – это формальный язык естествознания (выступает в качестве аппарата - особого приема исследования и обобщения опытного материала)

Естественные науки –

1) Характеризуются эмпирической проверяемостью законов (в естественных науках истины доказываются).

2) Возникали и развивались совместно.

3) Их объект исследования материален.

4) Дают объяснение действительности.

5) Изучают типичные, универсальные процессы и явления.

6) Характеризуются идеологическим нейтралитетом.

Естествознание – совокупность наук о природе, рассматриваемой как единое целое.

Система фундаментальных естественных наук это иерархическая лестница, каждая ступень которой является фундаментом для следующей науки: физика,астрономия, химия, биология, геология. Фундаментальные науки - занимаются преимущественно решением проблем самой науки.

Физика – наука о наиболее простые и вместе с тем наиболее общие формы движения материи и их взаимные превращения (наука о телах, их движении, превращениях и формах проявления на различных уровнях).

Химия – наука о химических элементах, их свойствах, их соединениях и превращениях соединений.

Геология – комплекс наук о составе, строении, истории развития земной коры и Земли.

Механика – учение о равновесии и движении тел в пространстве и времени, исторически (и логически) первая физическая наука.

Связь химии с физикой - ключ к объяснению строения молекул и их химических свойств лежит в строении атома, в квантовых закономерностях систем, состоящих из элементарных частиц; химреакции сопровождаются физическими процессами (тепловые, световые, оптические).

Связь химии с биологией - процессы жизнедеятельности есть совокупность химреакций, сочетающихся между собой во времени и идут в строгой последовательности

Связь физики с биологией - строение и функционирование биообъектов изучается методами физики; физические методы исследований позволили познать процессы на молекулярном уровне; строение и функционирование биообъектов изучается методами физики

Интеграция науки – примеры: биохимия, наука о химическом составе и химических реакциях живых организмов (возникла на стыке двух фундаментальных естественных наук биологии и химии); астробиология…

Дифференциация науки - примеры: физика плазмы, физика твердого тела, физика жидкости и газа.

Законы природы

1) Фундаментальные законы соответствуют объективным закономерностям природы.

2) Каждый закон имеет определенные границы применимости.

3) Любой закон относителен, он только в той или иной степени приближается к отображению объективной закономерности.

ФУНКЦИИ НАУКИ

Описательная - выявление существенных свойств и отношений действительности из всего многообразия предметов и явлений окружающего мира.

Мировозренческая - внесение полученных знаний в существующую картину мира, позволяющее сформировать научную картину мира, т.е. целостную систему представлений об общих свойствах и закономерностях, существующих в природе

Систематизирующая - отнесение описанного по классам и разделам.

Прогностическая - предсказание новых открытий в рамках существующих теорий.

Производственно-практическая - возможность применения полученных знаний в практической деятельности общества.

Объяснительная - систематическое изложение сущности изучаемого объекта, причин его возникновения и развития.

ИСТОРИЯ НАУКИ

Античность– абстрактность и представление о наличии материальной первоосновы всех вещей.

Три научных парадигмы античности: 1. математика Пифагора-Платона, 2. Аристотелизм, 3. атомизм Левкипа-Демокрита.

Наука возникла в Древней Греции, как форма общественного сознания и часть культуры

Средние века – теологизм (теоцентризм) (т.е понимание природы как результата божественного творения и геоцентрическая система строения мира).

Период возрождения – гуманизм;

Период после XVIIв. – механицизм (философское учение, сводящее все формы движения материи к механическому движению и гелиоцентрическая система строения мира).

Классическая наука (до середины XIXвека) – метафизичность.

Современная наука (с начала XXвека) – эволюционизм.

ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О МАТЕРИИ

Античность:

- каждое вещество состоит из четырех стихий (земля, вода, воздух и огонь), смешанных в определенной пропорции,

- в основе всех вещей лежит единое первоначало (вода, вариант - воздух),

- пустоты не существует; Вселенная плотно заполнена непрерывной, бесконечно делимой, бескачественной материей (Аристотель),

- материя состоит из мельчайших частиц и ее деление возможно лишь до известного предела (каждая из четырех стихий - представляет собой группировку одинаковых атомов),

- двумя равноправными началами мироздания являются неделимые атомы и пустота, в которой они движутся,

- все вещества состоят из мельчайших частичек, физически неделимых и обладающих способностью взаимного сцепления (размер и форма атомов определяют свойства вещества).

XVII - XVIII вв:

- независимыми началами мироздания являются вещественные тела, состоящие из мельчайших корпускул, и Абсолютное пространство, в котором тела движутся по мере течения Абсолютного времени,

- существует единственная форма материи - вещество, состоящее из дискретных частиц,

- вещество (в химическом смысле) - это совокупность молекул одинакового состава и строения; свойства вещества (в химическом смысле) определяются составом его молекул,

- каждый химический элемент представляет собой группировку одинаковых атомов,

- существуют две формы материи, обладающие противоположными свойствами: вещество и физическое поле,

- физическое поле непрерывно, не имеет определенных границ и не может быть разложено на дискретные составляющие.

XIX в:

- атомы делимы,

- атом – электронейтральная система, состоящая из совокупности взаимодействующих элементарных частиц,

- всё мировое пространство заполнено легчайшей упругой средой - мировым эфиром, колебания которого и есть свет,

- свойства вещества описываются не только составом, но и строением его молекул.

XXв:

- свойства вещества определяет электронное строение молекул,

- существует несколько качественно различающихся форм материи, но резкой грани между ними нет,

- между материей в форме гравитационного поля и геометрическими свойствами пространства-времени невозможно провести четкую грань,

- вещество – материальное образование, состоящее из взаимодействующих элементарных частиц, имеющих массу покоя,

- вещество составляет лишь небольшую долю всей материи Вселенной,

- в определенных ситуациях физическое поле может быть представлено как совокупность дискретных частиц - квантов поля,

- свойства материальных объектов неотделимы от свойств пространства-времени,

- абсолютной пустоты не существует; физический вакуум является сложно устроенной формой материи, обладающей нетривиальными свойствами.

ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О ДВИЖЕНИИ

Античность:

- движение – врожденное свойство, заставляющее все тела стремиться к естественному месту,

- источник «естественного» движения – стремление, присущее самому телу,

- «естественное» движение небесных тел, где все вечно, совершенно и неизменно, – равномерное, круговое,

- «естественное» движение в земных условиях, где все имеет начало и конец, должно быть прямолинейным,

- тело в своем естественном движении стремится к «естественному» месту: огонь – вверх, а камень – вниз,

- существуют два вида движения: «естественное» и «насильственное»,

- источник «насильственного» движения тел - это внешняя причина, некая сила,

- материи свойственен покой и чуждо движение, она начинает двигаться лишь под действием внешних, независимых от нее сил, сама по себе она может пребывать лишь в покое,

XVI в:

- существует один вид движения – механическое перемещение тел в пространстве и времени,

- движение любых материальных тел регулируется законами механики,

- движение – перемещение в пространстве по непрерывной траектории в соответствии с законами механики,

- все движущееся движимо другими телами, а мир в целом приведен в движение перводвигателем,

- движение – возникновение или уничтожение тел, их рост или уменьшение, изменение качества, перемена места.

XVII - XVIII вв:

- атомы движутся по законам классической механики, и это движение позволяет объяснить все происходящие в мире явления

- химические процессы – механическое перемещение частиц, механическая форма движения материи,

- движение – механическое перемещение тел со сколь угодно большой скоростью,

- кроме механического существуют и другие более сложные формы движения, например, химическая форма движения материи,

- движение – не только перемещение частиц, но и изменение электромагнитного поля,

- живой организма – механизм, и все процессы, протекающие в организме, можно описать с помощью законов механики,

- время – параметр движения; уравнения механики безразличны к знаку времени.

XIX в:

- существует множество форм движения материи,

- превращения веществ – химическая форма движения материи, более сложная, чем механическая,

- кроме механического существуют и другие более сложные формы движения, например, биологическая форма движения материи,

- механическое движение – только частный случай физической формы движения материи.

XXв:

- движение мельчайших частиц подчиняется законам квантовой механики,

- движение тел со скоростями сравнимыми со скоростью света описывается специальной теорией относительности,

- процессы жизнедеятельности – не механическая, а более сложная биологическая форма движения материи.

Расположите представления о движении в порядке их возникновения

Изменение положения тел в пространстве с течением времени и есть движение - Изменение распределения физических полей в пространстве с течением времени и есть движение - Изменение состояния любой системы: химической, физической, социальной - с течением времени и есть движение

и

Движение как результат механического перемещения - Движение как результат взаимодействия заряженных частиц, посредством электромагнитного поля - Движение как проявление четырёх типов фундаментальных взаимодействий

АВТОРЫ и ОТКРЫТИЯ

Демокрит - идея атомизма

Кеплер - законы движения планет

Коперник - гелиоцентрическая система мира

Дарвин - эволюционная теория

Линей - классификация видов

Беккерель - естественная радиоактивность

Менделеев - периодическая система химических элементов

Эйнштейн - теория относительности

Мендель - законы генетики

ДИНАМИЧЕСКИЕ и СТАТИСТИЧЕСКИЕ ТЕОРИИ

Состояние системы в естественных науках может задаваться:

1) значениями измеримых величин, характеризующих эту систему, на данный момент времени,

2) вероятностями, с которыми та или иная величина, характеризующая систему, принимает заданное значение

Состояние в естественных науках: совокупность характеристик объекта, достаточную для предсказания его дальнейшей эволюции

Состояние материальной точки в классической механике задается ее координатами и скоростью в данный момент времени

Динамические теории:

1) описывают состояние системы значениями измеримых величин, характеризующих эту систему,

2) позволяют точно рассчитывать и однозначно предсказывать значения физических величин, характеризующих изучаемую систему в данный момент времени по начальному состоянию системы (использует однозначные причинно-следственные связи),

3) не учитывают и не позволяют описывать флуктуации — случайные отклонения системы от ее наивероятнейшего состояния

Примеры: 1) классическая механика, 2) классическая электродинамика, 3) релятивистская механика, 3) общая теория относительности.

Статистические теории:

1) описывают состояние системы на языке вероятности, с которой та или иная величина, характеризующая систему, принимает заданное значение

2) позволяют рассчитывать и предсказывать (по заданному состоянию системы) лишь вероятность того, что величина, характеризующая систему, примет то или иное значение

3) позволяют рассчитывать характерную величину флуктуаций — случайных отклонений системы от ее наивероятнейшего состояния (учитывают случайные отклонения от нормы),

4) позволяют точно и однозначно рассчитывать средние значения физических величин, характеризующих изучаемую систему

Примеры: 1) электронная теория проводимости, 2) молекулярно-кинетическая теория газов, 3) статистическая теория неравновесных процессов, 4) квантовая теория, 5) квантовая электродинамика, 6) теория биологической эволюции.

Молекулярно-кинетическая теория газов позволяет точно рассчитывать лишь вероятность того, что данная молекула имеет заданную скорость

Распределение Максвелла молекул по скоростям отражает зависимость: вероятности того, что молекула имеет заданную скорость v, и средней скорости теплового движения молекул от температуры

Соотношение динамических и статистических теорий:

1) статистические законы более полно и глубоко отражают объективные связи в природе, так как они учитывают реально существующую в мире случайность,

2) для каждой статистической теории существует приближенный динамический аналог, справедливый, когда можно пренебречь флуктуациями

3) статистическая теория всегда описывает более широкий круг явлений, чем ее динамический аналог

Какова связь динамических и статистических теорий ? Динамические теории есть частный случай статистических

Динамические и статистические теории, связанные принципом соответствия : термодинамика и статистическая физика, дарвинизм и молекулярная генетика, классическая и квантовая механики

Статистические научные теории…описывают состояние системы на языке теории вероятности и позволяют предсказать лишь вероятность величин, характеризующих систему

Понятия случайности и вероятности играют важную роль в …молекулярно-кинетической теории газов и дарвиновской теории биологической эволюции

Укажите статистические закономерности - Давление газа прямо пропорционально средней кинетической энергии его молекул и Энтропия изолированной неравновесной системы с течением времени возрастает

II. Физика

СТРУКТУРНАЯ ИЕРАРХИЯ МАТЕРИИ

От большего к меньшему:

Мегамир:

1)Вселенная (космос),

2) Метагаллактика (видимая вселенная),

3) система галактик,

4) галактика (Туманность Андромеды, Млечный путь – наша Галактика),

5) звездные системы (шаровые и диффузные звездные скопления),

6) планетные системы (Солнечная система),

7) звезды (красные гиганты,белые и красные карлтки),

8) планеты (Земля, Юпитер …),

Макромир

макротела: океан, материк, гора, дом, растение, животное, человек, картина и т.п.,

Микромир:

1) молекулы,

2) атомы,

3) ядра атомов,

4) элементарные частицы: нейтрон, протон, мезон, электрон, нейтрино, фотон…кварк, глюон.

Типы связи структурных уровней организации материи

Аддитивность - свойства целого, которые можно рассматривать как сумму соответствующих свойств его частей.

Примеры: 1) куча камней представляет собой систему, свойства которой определяются свойствами ее отдельных компонентов

- свойства твердой смеси извести и песка определяются каждым из компонентов в отдельности, 2) в химических расчетах масса молекулы является суммой масс атомов, из которых она состоит (молекулярная масса воды равна сумме атомных масс водорода и кислорода, входящих в ее состав)

Интегративность - Свойства системы, возникают в результате взаимодействия компонентов системы, отличные от свойств компонентов и присущие только системе как целому. «Две системы, составленные вместе определенным образом, образуют новую систему, свойства которой не могут быть описаны посредством свойств составляющих».

Примеры: 1) свойства молекулы воды – это не сумма свойств атомов кислорода и водорода, из которых она состоит, 2) молекула диоксида углерода (углекислого газа) состоит из атомов углерода и кислорода, но обладает свойствами, совершенно отличными от свойств последних, 3) молекула белка обладает свойствами, которые не присущи свойствам аминокислот, из которых она построена, 4) при образовании ядра наблюдается дефект массы, проявляющийся в том, что масса ядра меньше суммы масс входящих в него нуклонов, 5) нейтрон устойчив в составе ядра атома, тогда как в свободном виде он живет относительно недолго.

Целостность - Свойство системы, которое проявляется в том, что поведение элементов системы определяется в большей мере структурой системы и в меньшей – их собственными свойствами. «Мы действительно приблизимся к пониманию жизни, когда все структуры и функции на всех уровнях, от электронного до надмолекулярного, сольются в одно целое»

Примеры: 1) в живом организме согласованно функционируют системы всех уровней организации, 2) обмен веществ в живых организмах – это не есть простая сумма химических реакций, 3) биосфера – это сложная система, функционирование которой обусловлено взаимодействием всех ее составляющих.

Иерархичность - каждая система есть компонент другой системы с более высоким уровнем организации.

Примеры: 1) вода состоит из молекул, молекулы из атомов, а последние из элементарных частиц, 2) организм представляет собой совокупность органов, органы состоят из тканей, а последние образованы клетками, 3) «жизнь – это есть система систем, в которой отчетливо выражены не параллельные, а последовательные сочетания и двухсторонние взаимодействия между высшими и низшими звеньями», 4) любая макросистема состоит из микрочастиц (лед состоит из молекул воды), 5) мегаобъекты состоят из микро- и макрообъектов (Земля в своем составе содержит химические элементы, минералы, горные породы, а последние состоят из атомов), 6) в основе свойств мегаобъектов лежат микроявления (реакции термоядерного синтеза в звездах)

КАРТИНЫ МИРА

МЕХАНИЧЕСКАЯ

- построена на однозначных причинно-следственных связях: зная причину, можно точно и однозначно рассчитать ее следствия;

- передача взаимодействий описывается принципом дальнодействия;

- господствуют корпускулярные представления о материи: единственная форма материи - вещество, имеющее дискретное строение,

- движение существует только как перемещение частиц,

- микромир аналогичен макромиру;

- пространственные размеры тел и временные интервалы неизменны во всех системах отсчета,

- сила действия равна и противоположна силе противодействия,

- вещество во Вселенной распределено в среднем равномерно.

ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ

- построена на однозначных причинно-следственных связях: зная причину, можно точно и однозначно рассчитать ее следствия,

- передача взаимодействия описывается принципом близкодействия,

- материя существует в двух формах: вещества и поля,

- движение существует в форме перемещения частиц и изменения поля,

- сила действия равна и противоположна силе противодействия,

- понятия случайности и неопределенности отражают лишь меру нашего незнания строгих законов природы,

- вещество во Вселенной распределено в среднем равномерно.

КВАНТОВО-РЕЛЯТИВИСТСКАЯ(современная)

- физические взаимодействия описываются на основе принципа близкодействия,

- в основе мира лежит случайность, вероятность (случайность и неопределенность - фундаментальные и неустранимые элементы мироздания),

- взаимодействия материальных тел описываются в рамках концепции близкодействия,

- каждая частица материи обладает свойствами волны и частицы одновременно (квантово-волновой дуализм),

- вещество во Вселенной распределено в среднем равномерно,

- пространство и время как единую форму существования движущейся материи.

Найти утверждение

несправедливое ни в одной из научных картин мира - материальные тела движутся под действием нематериальных виртуальных частиц

свойственное механической картине мира - любое движение сводится к перемещению тел и частиц

В электромагнитной системе мира материя трактовалась как…совокупность вещества и физического поля, не способных превращаться друг в друга

В современной картине научной мира, как и в механической, считается, что…в больших масштабах вещество во Вселенной распределено равномерно

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ

причина изменения состояния физических объектов

Дальнодействие:

1) взаимодействие материальных тел не требует материального посредника,

2) взаимодействие материальных тел может передаваться мгновенно.

Близкодействие:

1) любое действие на расстоянии должно происходить через материальных посредников,

2) скорость передачи взаимодействия ограничена (конечна).

Полевой механизм передачи взаимодействий:

1) передача взаимодействия осуществляется материальным посредником – (силовым) полем,

2) представление о полевом механизме возникло в электромагнитной картине мира

Квантово-полевой механизм передачи взаимодействий:

1) передача взаимодействия осуществляется посредником – квантами полей,

2) представление о квантово-полевом механизме формируется в неклассической картине мира

ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ

(расположены по мере роста интенсивности):

1) гравитационное,

2) электромагнитное,

3) слабое ядерное,

4) сильное ядерное .

ГРАВИТАЦИОННОЕ:

1) носит универсальный характер,

2) доминирует в мегамире (определяет движение планет в звездных системах и управляет эволюцией Вселенной),

3) общепринятой теорией гравитационного взаимодействия является общая теория относительности

ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ:

1) доминирует в макромире (в области масштабов от радиуса атома до нескольких километров),

2) силы электромагнитного происхождения связывают электроны и ядра в атомы, атомы – в молекулы, молекулы – в тела,

3) в электромагнитном взаимодействии участвуют все заряженные тела, все заряженные элементарные частицы,

4) классической теорией электромагнитного взаимодействия является электродинамика Максвелла

СЛАБОЕ ЯДЕРНОЕ:

1) доминирует в процессах микромира,

2) радиус действия слабого ядерного взаимодействия (порядка 10^-17м) во много раз меньше размера ядра,

3) слабое ядерное взаимодействие играет важную роль в термоядерных реакциях, ответственных за энерговыделение в звездах

СИЛЬНОЕ ЯДЕРНОЕ:

1) доминирует в микромире,

2) сильное ядерное взаимодействие ответственно за устойчивость атомных ядер (притяжение протонов и нейтронов ядер между собой),

3) ядерные силы обладают зарядовой независимостью,

4) переносчиком сильного ядерного взаимодействия являются элементарные частицы – глюоны,

5) теория сильного ядерного взаимодействия – квантовая хромодинамика.

Какое взаимодействие обеспечивает связь частиц атомного ядра ? Сильное

Какое взаимодействие обеспечивает связь электронов с атомным ядром ? Электромагнитное

Какое взаимодействие обеспечивает иногда вылет частиц из атомного ядра ? Слабое

Какое взаимодействие не играет никакой роли в пределах атома ? Гравитационное

Взаимодействие между галактиками обеспечивает Гравитационное взаимодействие

За что отвечает гравитон ? тяготение (гравитация)

За что отвечает фотон ? электромагнетизм

За что отвечает промежуточный векторный бозон ? слабое взаимодействие

Физический вакуум понимается как…одна из форм материи, имеющая структуру и свойства

Какое взаимодействие обеспечивает связь атомов в молекулах ? электромагнитное

Какое взаимодействие обуславливает стабильность ядер атомов ? сильное

Какое взаимодействие действует между всеми телами, обладающими массой ? гравитационное

Какое взаимодействие обуславливает стабильность ядер ? сильное

Какое взаимодействие доминирует в мегамире ? гравитационное

Какое взаимодействие обеспечивает связь электронов с ядром ? электромагнитное

МЕХАНИКА КЛАССИЧЕСКАЯ и КВАНТОВАЯ

В КЛАССИЧЕСКОЙ МЕХАНИКЕ движение вещества можно описывать в двух формах:

1) движение частиц в пространстве,

2) движение волн поля в пространстве.

Движение частиц - характеризуется траекториями, т.е. одновременно мгновенным положением в пространстве и мгновенной скоростью (частица локализована).

Движение волн – описывается как смена мгновенных состояний охватывающих все пространство (волна нелокальна).

Свойства волн:

Дифракция волн - волны способны огибать препятствия на пути своего распространения

Интерференция волн – наложение когерентных волн: волны при некоторых условиях могут гасить друг друга. а при других усиливать.

С волновой точки зрения невозможно объяснить закон фотоэффекта: наличие или отсутствие фотоэффекта зависит от длины волны света, но не зависит от его интенсивности

К инерциальным системам отсчета относятся…системы, в которых выполняется первый закон Ньютона и любые системы, движущиеся равномерно и прямолинейно относительно другой инерциальной системы отсчета

В классической механике….можно точно вычислить координаты и скорость объекта

С какой наукой связано указание координат и скоростей всех материальных точек системы ? классическая механика

Указание координат и скоростей всех материальных точек системы связано с…классической механикой

В КВАНТОВОЙ МЕХАНИКЕ в отличие от классической используется понятия корпускулярно-волнового дуализма.

Корпускулярно-волновой дуализм: каждый материальный объект может вести себя и как частица (поток частиц) и как волна.

Гипотеза Луи де Бройля: длина волны, описывающая волновые свойства тела, определяется его импульсом.

Волновые свойства человеческого тела затруднительно наблюдать ввиду его: слишком большой массы

Состояние объекта в квантовой механике:

- задается волновой функцией объекта,

- в принципе не может задаваться значениями измеряемых величин.

СООТНОШЕНИЕ НЕОПРЕДЕЛЕННОСТЕЙ

1) невозможно одновременно одинаково точно определить две дополняющие друг друга характеристики (скорость - координату; время - энергию),

2) очень точное определение координаты частицы приводит к менее точному измерению ее импульса,

3) невозможно наблюдать микромир, не нарушая его.

4) принципиальную невозможность невозмущающих измерений

Концепция виртуальных частиц, возникающих и исчезающих в вакууме, не противоречит закону сохранения энергии, поскольку: виртуальные частицы живут слишком короткое время, чтобы их энергию можно было измерить с достаточной точностью (следствие соотношения неопределенностей: время - энергия).

Виртуальные частицы: могут превращаться в реальные частицы, если успеть сообщить им достаточную энергию

В современном естествознании физический вакуум понимается как: одна из форм материи, обладающая особой структурой и свойствами, способная порождать виртуальные и реальные частицы

С какой наукой связано задание волновой функции объекта или системы объектов ? квантовая механика

В квантовой механике…можно вычислить вероятность значений координат и скорости объекта

Корпускулярные и волновые свойства частиц…Взаимно дополняют друг друга, одновременно точно не могут быть измерены

Представление о свете, как о потоке частиц есть…Корпускулярная концепция природы

Задание волновой функции объекта или системы объектов связано с…квантовой механикой

Выберите верное утверждение, соответствующее современной квантово-механической модели строения атома..Электрон в атоме не движется по определенной траектории, а может находиться в любой части около ядерного пространства

ПРИНЦИП ДОПОЛНИТЕЛЬНОСТИ

Принцип дополнительности в квантовомеханическом понимании:

- результаты, получаемые в разных экспериментах, не могут быть сведены в единую картину, но все они необходимы для исчерпывающего описания квантового объекта,

- для полного описания объекта всегда требуется такой набор его характеристик, что измерение одних делает невозможным или неточным измерение других.

Принцип дополнительности отражает:

1) неотделимость наблюдателя от наблюдаемого объекта,

2) невозможность невозмущающих измерений,

3) дополнительные физические величины всегда связаны тем или иным соотношением неопределенностей,

4) при точном измерении физической величины невозможно измерить дополнительную ей величину,

5) наблюдение волновых свойств материального объекта делает невозможным одновременное наблюдение его корпускулярных свойств

6) наблюдение корпускулярных свойств материального объекта делает невозможным одновременное наблюдение его волновых свойств

При взаимодействии макроскопического измерительного прибора с квантовым объектом в процессе измерения:

- изменяется состояние измерительного прибора,

- изменяется состояние измеряемого квантового объекта.

Если в данном квантовом состоянии физическая величина X не имеет определенного значения, это означает, что:

- невозможно точно предсказать результат измерения X

- можно предсказать лишь вероятность того или иного результата измерения X

Дополнительными физическими величинами являются:

- координата и импульс

- энергия и время

ШИРОКИЙ СМЫСЛ ПРИНЦИПА ДОПОЛНИТЕЛЬНОСТИ

1) исследование реальности всегда сопровождается ее изменением, а результат исследования зависит от того, как оно выполнялось,

2) полное представление о свойствах объекта требует взгляда на него с несовместимых, но дополняющих друг друга точек зрения,

3) для полного описания объекта требуется набор дополняющих друг друга характеристик,

4) однозначно одним методом невозможно описать явление, объект или субъект, необходимо привлечь дополнительные представления.

Значение принципа дополнительности в том, что он:

- указывает на неотделимость свойств предмета исследования от действий исследователя,

- подчеркивает равноценность разных, в том числе несовместимых, точек зрения.

Примеры проявления принципа дополнительности в широком смысле:

- человек как целостность его биологического и социального начал,

- культура как целостность ее научной и гуманитарно-художественной составляющих.

Универсальность принципа дополнительности проявляется в утверждении

- естественнонаучная и гуманитарная культуры – это два взаимодополняющих друг друга способа постижения мира человеком.

- соотношение между хаосом и порядком в процессе самоорганизации материи.

Согласно ПРИНЦИПУ СООТВЕТСТВИЯ

- классическая механика является приближением специальной теории относительности (релятивистской механики) при движение тел с малыми скоростями (v <<c)

- общей теории относительности в слабых полях гравитации и при низких скоростях движения тел.

УСТОЙЧИВОСТЬ СИСТЕМ, АТОМНАЯ ФИЗИКА

Устойчивость системы - энергия внутренних связей компонентов системы больше энергии движения компонентов и энергии внешних воздействий

Примеры: 1) в химических реакциях атом сохраняет свою индивидуальность, 2) изотоп кислорода-16 является устойчивым.

Распад системы наступает, если

- суммарная энергия движения компонентов системы больше энергии внутренних связей,

пример: существуют ядра атомов, которые самопроизвольно распадаются (явление естественной радиоактивности),

или

-энергия внешнего воздействия больше энергии внутренних связей компонентов системы

пример: при бомбардировке атомных ядер частицами высоких энергий образуются новые ядра.

При образовании атомного ядра из свободных протонов и нейтронов…Масса ядра меньше суммы масс составляющих его частиц, Нейтрон в составе ядра становится стабильным

Указать только стабильные элементарные частицы - Протон, нейтрино, электрон, фотон

Укажите верные утверждения…Для ядер с номером А>56 возможны реакции деления с выделение энергии, Для ядер с номером А<56 возможны реакции синтеза с выделение энергии

Удельная энергия связи ядра (энергия, приходящаяся на один нуклон) с ростом числа нуклонов (А) сначала растет, достигая максимума для ядер железа ( А=56), а затем убывает. Из этого следует, что…Для ядер с А > 56 возможны реакции деления ядер с выделением энергии и Для ядер с А < 56 возможны реакции синтеза лёгких ядер с выделением энергии

Превращение виртуальной частицы в реальную…возможно, если сообщить ей достаточную энергию

Молекулы озона распадаются, потому, что…суммарная энергия движения компонентов системы больше энергии внутренней связи

Под действием световой энергии молекула хлора распадается на атомы, поскольку…энергия внешнего воздействия больше энергии внутренних связей компонентов системы

Изотоп хлора 35 является устойчивым потому, что…энергия внутренних связей компонентов системы больше энергии движения компонентов

Указать верные высказывания относительно устойчивости изотопов…В природе встречаются как стабильные так и нестабильные изотопы и Бомбардируя природные изотопы частицами высоких энергий, можно получить искусственные радиоактивные изотопы

Из чего состоит атомное ядро ? Из нуклонов, из протонов и нейтронов

Закон радиоактивного распада позволяет рассчитать…число ядер, распавшихся за время, равное периоду полураспада и количество ядер радиоактивного вещества, распавшегося за 1 сек

СИММЕТРИЯ, ЗАКОНЫ СОХРАНЕНИЯ

Симметрия по отношению к переходу от состояния покоя к состоянию равномерного прямолинейного движения ( т.е. нерелятивистская инвариантность) заключается…Физической эквивалентностью покоя и равномерного прямолинейного движения

Изотропность пространства это…Симметрия относительно сдвига начала координат

В процессах взаимных превращений частиц всегда выполняется закон сохранения…Электрического заряда

Абсолютное время по свойствам…Непрерывно и однородно

Свойство изотропности пространства соответствует для инерциальных систем отсчета…симметрии относительно поворота тройки осей координат на некоторый угол

Понятие, характеризующие свойство объекта быть несовместимым со своим отображением в плоском зеркале, называется…хиральностью

Симметрия по отношению к сдвигу начала координат связана с понятием…однородность

Симметрия по отношению к повороту осей координат на некоторый (произвольный) угол, связана с понятием..изотропность

КОСМОЛОГИЯ, КОСМОГОНИЯ, АСТРОФИЗИКА

Понятие Метагалактика отличается от понятия Вселенная тем, что…Вселенная есть всё сущее, а Метагалактика лишь видимая часть Вселенной

Строение и эволюцию Вселенной изучает…Космология

Космологическая модель Большого Взрыва подтверждается… Обнаружением реликтового излучения

Наша галактика называется…Млечный путь

Среднее расстояние от Земли до Солнца принято считать…Астрономической единицей

В основе современных космологических моделей лежат, прежде всего…общая теория относительности и физика элементарных частиц

Классическая ньютоновская теория движения небесных тел базировалась на модели…стационарного состояния Вселенной

Самая крупная планета Солнечной системы - Юпитер

Озоновый слой находится в…тропосфере

ТЕОРИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ

Из специальной теории относительности следует,что…С ростом скорости тела темп хода его времени замедляется, Время в неподвижной системе отсчета идет быстрее, чем в движущейся относительно её системе

Предсказания общей теории относительности и классической механики совпадают …В слабых гравитационных полях, Вдали от звезд

Согласно специальной теории относительности…Скорость света есть предельная скорость в природе, мгновенная передача взаимодействий в пространстве невозможна

Понятие "Мировой эфир", господствовавшее в физике вплоть до 20 века, подразумевает…Представление о абсолютно неподвижной системе координат. Представление о невидимой субстанции, заполняющей мировое пространство

Ключевую роль эффекты общей теории относительности играют в…черных дырах и нейтронных звездах

Симметрия по отношению к переходу от покоя к состоянию равномерного и прямолинейного движения, т.е. свойство нерелятивистской инвариантности, заключается в …физической эквивалентности покоя и равномерного прямолинейного движения

Специальная теория относительности утверждает относительный характер …расстояний и одновременности событий

Из специальной теории относительности следует, что… в движущейся относительно наблюдателя системе отсчета часы идут медленнее, чем в неподвижной

Укажите эффекты, предсказанные общей теорией относительности смещение перигелия Меркурия и смещение положения звезд вблизи диска Солнца

В теории относительности Эйнштейна утверждается, что пространство и время…относительны и существуют как единая четырех-мерная структура

Завершенность общей теории относительности определяется…отсутствием противоречий с данными наблюдений

СИНЕРГЕТИКА

Если реакция системы не пропорциональна величине воздействия на систему, то такая система …нелинейна

Если реакция системы пропорциональна величине воздействия на систему, то такая система…линейна

В результате процессов самоорганизации в открытой системе энтропия окружающей среды …повышается

ФИЗИКА

ТЕРМОДИНАМИКА

Первый закон термодинамики: энергия может только переходить из одной формы в другую, но не может возникать или исчезать.

Признаки неравновесности:

1) протекание в ней потоков вещества, энергии, электрического заряда

2) наличие в системе перепадов температуры, давления, концентрации химических веществ

Принцип возрастания энтропии – все процессы в замкнутой (и только в замкнутой) системе идут так, что энтропия не убывает.

Энтропия

1) физическая величина, поскольку ее можно измерять и вычислять,

2) не может служить мерой количества теплоты в системе,

3) может служить мерой беспорядка в системе,

4) в незамкнутой системы может как возрастать, так и убывать,

5) может служить мерой некачественности энергии системы

Качество любой формы энергии определяется легкостью ее превращения в другие формы энергии.

Самая низкокачественная форма энергии тепловая.

Земля выбрасывает в космическое пространство гораздо больше энтропии, чем получает от Солнца.

ТЕРМОДИНАМИКА, ЭНТРОПИЯ

Если входящий в систему поток энтропии меньше исходящего из неё то…температура системы выше температуры окружающей среды

Если входящий в систему поток энтропии больше исходящего из неё то…система деградирует

Если входящий и исходящий потоки в систему равны нулю то…система находится в равновесии с окружающей средой или изолирована от неё

Энтропия изолированной системы…или растет или не меняется

Энтропия равновесной системы…не меняется

Энтропия открытой системы…может и расти и убывать

Энтропия - мера вероятности макроскопического состояния системы и …с течением временем изолированная система самопроизвольно переходит из менее вероятных в более вероятные состояния

С какой из формулировок второго закона термодинамики связано то, что ЭНТРОПИЯ - мера вероятности макроскопического состояния системы С течением времени изолированная система самопроизвольно переходит из менее вероятных в более вероятные состояния

С какой из формулировок второго закона термодинамики связано то, что ЭНТРОПИЯ - мера степени беспорядка в системе Любые упорядоченные структуры в изолированной системе с течением времени разрушаются

Устройство, превращающее тепловую энергию тела частично в работу, частично в тепловую энергию тела с более низкой температурой Возможно, не нарушает законов термодинамики ( о тепловой машине)

С какой из формулировок второго закона термодинамики связано то, что ЭНТРОПИЯ - мера низкокачественности энергии - В изолированной системе энергия неизбежно переходит в формы, обладающие низкой ценностью

Задание средних или обобщенных характеристик системы тел связано с…термодинамикой

Устройство, совершающее работу без потребления энергии…невозможно, т.к. нарушает первый закон термодинамики ( о вечном двигателе 1 рода)

Устройство, полностью превращающее тепловую энергию в работу… невозможно, т.к. нарушает второй закон термодинамики ( о вечном двигателе 2 рода)

СИНЕРГЕТИКА

Слово «синергетика» имеет два смысла

- совместное согласованное действие элементов сложных систем;

- действие элементов системы друг на друга.

Синергетика выполняет роль

- интегрирующей науки,

- методологической основы научного познания.

Синергетика:

- рассматривает общие закономерности самоорганизации в живой и неживой природе (процессы самоорганизации материи в открытых системах),

- сформировалась во второй половине XX века

Предмет синергетики:

- общие закономерности самоорганизации в природных и социальных системах, состоящих из большого числа взаимодействующих подсистем.

Цели синергетики:

- поиск общих движущих сил эволюции разнообразных объектов материального мира,

- открытие универсального механизма самоорганизации как в живой, так и в неживой природе.

Самоорганизация – это самопроизвольный переход от менее сложных к более сложным и упорядоченным формам материи, это превращение хаоса в порядок.

Результат самоорганизации – возникновение диссипативных структур.

Необходимые условия самоорганизации:

- нелинейность системы;

- неравновесность системы.

Закономерности самоорганизации (в любой системе):

- уменьшение энтропии системы при самоорганизации

- ускорение производства энтропии в системе

Характеристика развития самоорганизующихся систем:

1) плавное эволюционное развитие, в результате которого система достигает неустойчивого критического состояния (точки бифур

кации),

2) выход скачком из критического состояния (в точке бифуркации) в новое устойчивое состояние, более сложное и упорядоченное (внезапность, быстрота формирования диссипативной структуры),

3) выбор пути дальнейшего развития (после точки бифуркации) неоднозначен.

Поведение вблизи точки бифуркации:

- по мере приближения к точке бифуркации флуктуации в системе нарастают (возрастание неустойчивости системы перед формированием диссипативной структуры),

- элементы возникающей в точке бифуркации упорядоченной структуры формируются из флуктуаций, случайно возникших до точки бифуркации.

Примеры диссипативных структур:

- любая упорядоченная неравновесная структура, возникающая в результате самоорганизации (ячейки Бенара),

- любой живой организм.

Примеры самоорганизации:

1) генерация лазерного излучения при достаточно мощной накачке лазера,

2) возникновение ячеек Бенара при достаточно сильном нагреве жидкости,

3) возникновение периодического режима химической реакции при достаточно высоких концентрациях реагентов (реакции Белоусова-Жаботинского),

4) в ходе развития Земли: возникновение жизни при достаточно мощном потоке падающего на планету солнечного света и др.

МЕХАНИЧЕСКИЙ ДЕТЕРМИНИЗМ и ДИНАМИЧЕСКИЙ ХАОС

Механический детерминизм = будущее полностью предопределено современным состоянием Вселенной и законами механики:

по Лапласу - ум, которому были бы известны для какого-либо момента все силы, одушевляющие природу, и относительное расположение ее составных частей, обнял бы в одной формуле движения всех тел Вселенной; будущее так же,как и прошедшее, предстало бы перед его взором.

по «Британской энциклопедии», цитирующей Омара Хайяма:

Уж первая заря Творенья записала

То, что прочтет последний, Судный день

по Эпикуру (античная Греция):

Лучше следовать мифу о богах, чем быть рабом физиков; миф дает надежду умилостивить богов посредством почитания их, а судьба заключает в себе неумолимую необходимость

Концепция механического детерминизма НЕСОСТОЯТЕЛЬНА поскольку:

1) она основана на предположении, что механическое начальное состояние может быть точно известно, а это невозможно согласно принципу неопределенности квантовой механики,

2) в механических системах с разрывной характеристикой взаимодействия тел возникает состояние динамического хаоса.

Динамический хаос

1) невозможно точно предсказать поведение системы из-за сильной чувствительности системы к погрешностям в определении ее начального состояния.

2) близкие в начальный момент траектории движения с течением времени разбегаются

Хаотическим, в отличие от беспорядочного, называют поведение, непредсказуемое ввиду слишком высокой чувствительности к начальным условиям

Точный долгосрочный прогноз погоды невозможен, поскольку атмосфера – система с хаотической динамикой, и даже небольшие ошибки в определении метеоданных быстро нарастают

ТЕОРИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ

Эволюция представлений о пространстве и времени:

Аристотель:

1) «Природа не терпит пустоты» - т.е.пустого пространства не существует, пространство - определяется местом расположения тел,

2) время есть мера движения.

Ньютон:

1) абсолютное пространство – это независимо существующее вместилище материальных тел,

2) относительное время задается последовательностью событий; абсолютное время – это независимое от материи «пустое вместилище» событий.

Механическая картина мира - пространство трехмерно, однородно и изотропно.

Электро-магнитная картине мира (Вплоть до XX века) - пространство - вместилище невидимой субстанции (мирового эфира - «тонкой материи»), колебания которой представляют собой электромагнитное поле, а волны – это свет.

Опыты А.Майкельсона и Э.Морли

1) опровергли гипотезу «мирового эфира»,

2) показали, что скорость света в вакууме есть величина постоянная,

3) привели к пониманию несостоятельности классической механики при скоростях тел близких к скорости света и появлению теории относительности.

Классическая механика - действуют преобразования Галилея.

Из преобразований Галилея следует, что при переходе от одной инерциальной системы к другой неизменными остаются:

1) время,

2) масса,

3) пространственные интервалы.

Инерциальная система отсчета - система относительно которой материальная точка в отсутствии внешних воздействий движется равномерно, прямолинейно или покоится.

Специальная теория относительности

Постулаты:

1) принцип инвариантности законов физики относительно преобразований Лоренца (все физические процессы во всех инерциальных системах отсчета протекают одинаково),

2) скорость света в вакууме постоянна и не зависит от движения источника и приемника света (от направления и скорости движения системы отсчета).

Следствия:

1) пространство и время неразрывно связаны и относительны,

2) пространственно-временной интервал между событиями является инвариантным относительно изменения системы отсчета,

3) масса тел, временные интервалы и линейные размеры тел изменяются в зависимости от скорости движения,

4) невозможна передача взаимодействий со скоростью, превышающей скорость света (передача физических взаимодействий со сверхсветовой скоростью привела бы к нарушению причинно-следственной связи),

5) относительность понятия одновременности событий,

6) невозможно разогнать тело с массой покоя отличной от нуля до скорости света,

7) эквивалентность массы и энергии.

Специальная теория относительности -действуют преобразования Лоренца.

Из преобразований Лоренца следует, что при увеличении скорости подвижной системы отсчета относительно неподвижной:

1) ход времени относительно неподвижной системы замедляется, 2) длина отрезка в направлении движения уменьшается относительно неподвижной системы.

Общая теория относительности

Основа общей теории относительности:

1) скорость света постоянна в областях, где гравитационными силами можно пренебречь,

2) все физические процессы при одних и тех же условиях протекают одинаково в любых системах отсчета,

3) структура пространства-времени определяется распределением масс материи, т.е. массы , создающие поле тяготения, искривляют пространство, в поле силы тяжести время замедляет ход.

Принцип эквивалентности в общей теории относительности -

1) невозможно отличить движение тел под действием силы тяжести от движения под действием сил инерции,

2) масса инертная и масса гравитационная равны между собой

Следствия:

1) искривление луча света в поле тяготения (в мощных гравитационных полях),

2) замедление времени в гравитационном поле,

3) частота света в поле тяготения должна смещаться в сторону более низких значений (красное смещение),

4) пространство вблизи массивных тел искривлено.

Доказательства (эмпирические подтверждения) общей теории относительности:

1) отклонение траектории луча света от звезды в непосредственной близости от поверхности Солнца (смещение положения звезд во время солнечного затмения),

2) смещение перигелия Меркурия,

3) красное смещение в спектрах звезд в поле тяготения.

КОСМОГОНИЯ и КОСМОЛОГИЯ

Космогония – это наука о происхождении и развитии небесных тел, их систем.

Космология – это наука о Вселенной в целом ее свойствах , структуре, эволюции.

Космологическая сингулярность – это состояние Вселенной в прошлом, которое характеризуется бесконечно малыми размерами и бесконечно высокой плотностью.

Согласно модели Большого взрыва на раннем этапе эволюции Вселенная была сверхплотной, горячей и бесконечно малого размера (космологическая сингулярность).

Подтверждение модели Большого взрыва

- обнаружение реликтового излучения

- наблюдение разбегания галактик (обнаруженно по красному смещению линий спектра световых волн).

Согласно космологическим моделям

- образование легких химических элементов (до железа)связано с термоядерными реакциями внутри звезд,

- образование тяжелых химических элементов (тяжелее железа) происходит в результате взрыва звезд.

Одним из источников энергии звезд (причиной их высокой светимости ) являютсятермоядерные реакции внутри звезд (реакции слияния легких ядер, т.е. синтеза более тяжелых).

«Черные дыры» и гравитационный коллапс:

Общая теория относительности предсказывает существование во Вселенной сверхмассивных объектов «черных дыр», вблизи которых:

- время практически останавливается для наблюдателя со стороны,

- излучение не может покинуть объект, т.е. он не наблюдаем.

Гравитационный коллапс:

- сжатие сверхмассивного тела (газопылевого облака, звезды) под действием собственной гравитации, т.е. «падение» свермассивного тела (газопылевого облака, звезды) «на самого себя»

«Черная дыра» образуется при следующих условиях:

- происходит гравитационный коллапс массивной звезды

- радиус звезды уменьшается до значения гравитационного радиуса

«Черные дыры»:

- недоступны для непосредственного наблюдения

- время на поверхности сферы, ограниченной гравитационным радиусом, останавливается

СИММЕТРИЯ

– неизменность (инвариантность) свойств объекта по отношению к выполненным над ним преобразованиям. Применяется по отношению к материальным объектам, физическим законам и математическим формулам.

1) Геометрическая симметрия - инвариантность относительно преобразований пространства, например: зеркального отражения в плоскости, или относительно оси.

2) Калибровочная симметрия - инвариантность относительно масштабных преобразований и инвариантность относительно изменения начала отсчета физической величины.

3) Динамические симметрии - выражают свойства физических взаимодействий.

Симметрия возрастает: равнобедренный треугольник, прямоугольник, квадрат, круг.

Симметрия убывает: шар, куб, параллелепипед, пирамида

Симметрии пространства-времени связаны с законами сохранения (теорема Э. Нетер):

1) однородность времени (трансляционная симметрия времени) порождает закон сохранения энергии,

2) однородность пространства (трансляционной симметрией пространства) порождаетзакон сохранения импульса (количества движения),

3) изотропность пространства (симметрией пространства относительно поворотов) порождает закон сохранения момента импульса (момента количества движения).

Следствие динамической симметрии:

1) существование в природе положительных и отрицательных зарядов,

2) существование электрона и позитрона, нейтрона и антинейтрона.

Процессы эволюции связаные с нарушением симметрии:

1) разделение света и вещества, возникновение звезд и галактик в процессе эволюции Вселенной,

2) эволюция живого вещества сопровождалась усилением асимметрии.