Тема 11. Состав и строение.

1. Унитарные и составные системы:

Процедуры разделения, их обратимость.

Понятие "частицы". Состав системы и способы его описания.

2. Межчастичные взаимодействия и образование структур.

Природа и типы взаимодействий (гравитационные, электромагнитные, цветовые, ядерные, химические, ван-дер-ваальсовы и др.), их основные особенности.

Типы структурирования (топологическое, пространственное, временное, пространственно-временное и т.д.),

Способы описания структур. Физические и математические структурные модели.

3. Диссипативные структуры.

Причины самоорганизации открытых систем с потоками.

Типы диссипативных структур (пространственные, временные, пространственно-временные) и их основные свойства. .

Устойчивость и взаимные превращения диссипативных структур.

Вопросы для самопроверки.

1. Каков критерий, отличающий унитарные и аддитивные системы? Каков смысл понятий структуры и частицы?

2. В чем причина принципиальных различий между фундаментальными и остаточными взаимодействиями?

2. Приведите примеры математических структурных моделей. Почему математические структуры могут адекватно отражать структуру реальных систем?

3. Имеются ли принципиальные различия в структурных представлениях различных естественных наук: физики, химии, биологии и др. ? В чем заключаются эти различия?

Тема 12. Симметрия.

1. Явление симметрии и проблема его описания.

Виды симметрии (пространственная, перестановочная и др.).

Математическое описание симметрии: операции симметрии и их групповые свойства. Группы симметрии, их типы.

Симметрия физических свойств системы. Типы симметрии (неприво-димые представления групп симметрии), их использование для описания симметричных систем.

2. Связь симметрии с естественно-научными законами.

Законы сохранения энергии, импульса и момента импульса, их связь с пространственно-временной симметрией, типы систем, в которых сохраняются указанные величины.

Правила отбора в физике и химии, их связь с симметрией состояний и выражающих эти состояния волновых функций.

3. Основные направления применения теории симметрии в естественных науках.

Вопросы для самопроверки.

1. Приведите примеры химических проблем и задач, решение которых требует учета симметрии системы.

2. Сформулируйте принцип Паули. Укажите его связь с симметрией электронных структур. Какова роль принципа Паули в своеобразии химических явлений?

3. Почему некоторые химические превращения являются "запрещен-ными по симметрии"? Каким образом можно снять этот запрет и провести соответствующую реакцию?

Тема 13. ПРОБЛЕМА ЖИЗНИ С ЕСТЕСТВЕННО-НАУЧНОЙ ТОЧКИ ЗРЕНИЯ.

1. Многообразие аспектов проблемы жизни (естественно-научный, перцептуальный, мыслительный, духовный, социально-исторический).

2. Естественно-научный аспект проблемы жизни:

Биологические структуры как особый вид структурированной материи:

• химический состав: органические и неорганические вещества, постоянные и переменные компоненты;

• физическое строение: гетерогенность (многофазность), наличие развитых поверхностей раздела, высокая анизотропия;

• тип структуры: пространственно-временная упорядоченность, высокая иерархичность, динамичность, устойчивость к внешним воздействиям;

• условия существования: открытость и наличие постоянных потоков вещества и энергии, узкий интервал внешних условий (гомеостаз).

Регуляторные системы в живых организмах:

• биокатализ: высокая степень согласованности в протекании химических реакций, за счет использования высокоспецифических регуляторов-ферментов, химические циклы и гиперциклы;

• кибернетические системы управления: гормональная химическая система, электрические сигналы нервной системы, автоволновые процессы;

• иммунные системы: опознавание и уничтожение чужеродных белков.

Способность к самовоспроизведению:

• информационная матрица: ДНК, РНК, репликационные механизмы, синтез белков, ферментов и других химических веществ;

• врожденные программы: питание, размножение, поведение, морфогенез.

Способность к получению информации из окружающей среды:

• рецепторы и органы чувств: зрение, слух, осязание, вкус, запах, температурные, электрические и магнитные рецепторы, рецепторы гравитационного поля;

• средства обработки информации: нервная система и мозг;

• память и обучение.

Тесная взаимосвязанность биоструктур в биосистемы: пищевые цепи, половое размножение, симбиоз и паразитизм, социальные и экономические структуры, информационные структуры.