Билет 1

• Процесс научного познания. Гипотеза и Теория

Научное познание – активное целенаправленное отражение действительности в сознании человека. Это процесс проникновения разума в сущность явлений.

НП – не догматический, а диалектический процесс. Пределов научного познания нет. Основа естественнонаучного познания – практика. Она бывает 2 видов – материально-производственная деятельность людей и эксперимент. Практика не дает науке оторваться от реального мира. Задача познания – постижение истины. Истина – адекватное и объективное отражение объективной действительности, т.е. такое отражение, которое существует вне сознания человека. Истина – не догма, она постоянно развивается. Абсолютная истина – полное знание – недостижимо. Критерием истины в естествознании является эксперимент, опыт, практика. Основная задача ест – постижение истины. Истина – это правильное отражение объективной действительности в сознании чел-ка, отражение ее такой, какой она существует сама по себе, независимо от сознания. Истина – это не сама действительность, а объективное содержание результатов познания. Абсолютная истина – полное, исчерпывающее познание мира в целом.

Гипотеза – вид умозаключения, пытающегося проникнуть в сущность еще недостаточно изученной области наук.Гипотеза требует проверки и доказательства, после чего она приобретает характер теории.

Теория – система обобщенного знания, объяснения тех или иных сторон окружающего мира.

Напр., утверждение об атомном строении материи было долгое время гипотезой. Подтвержденная опытом, эта гипотеза превратилась в достоверное знание – теорию атомного строения материи.

Различают два уровня научного познания: эмпирический и теоретический.

Эмпирический уровень научного познания характеризуется непосредственным исследованием реально существующих, чувственно воспринимаемых объектов. На этом уровне осуществляется процесс накопления информации об исследуемых объектах, явлениях путем проведения наблюдений, выполнения разнообразных измерений, постановки экспериментов.Фиксируемые на эмпирическом уровне закономерности, как правило, мало что объясняют.Эмпирический уровень научного познания – это установленные факты.Эмпирические закономерности обычно не открывают дальнейших направлений научного поиска. Эти задачи решаются уже на другом уровне познания — теоретическом.

Теоретический уровень научного исследования осуществляется на рациональной (логической) ступени познания. На данном уровне происходит раскрытие наиболее глубоких, существенных сторон, связей, закономерностей, присущих изучаемым объектам, явлениям. Теоретический уровень - более высокая ступень в научном познании. Результатами теоретического познания становятся гипотезы, теории, законы.

ПРОБЛЕМЫ. На уровне чувственно-практического опыта (эмп.) возможно фиксирование только внешних общих признаков вещей и явлений. Существенные же внутренние их признаки здесь можно только угадать, схватить случайно. Объяснить же их и обосновать позволяет лишь теоретический уровень познания.

От эмпирии к теории нет прямого перехода. Изначальный толчок к созданию любой теоретической конструкции дает практический опыт. И проверяется истинность теоретических выводов их практическими приложениями. Однако сам процесс построения теории и ее дальнейшее развитие осуществляется от практики относительно независимо.

Основные особенности:

• Научное знание характеризуется систематичностью, а также логической выводимостью одних знаний из других.

• Объектами научного (теоретического) познания выступают не сами по себе предметы и явления реального мира, а их своеобразные аналоги — идеализированные объекты.

• Важным признаком научного познания является осознанный контроль над самой процедурой получения нового знания, фиксация и предъявление строгих требований к методам познания.

• Научное описание исследуемых объектов требует строгости и однозначности языка, четко фиксирующего смысл и значение понятий.

• Научное знание претендует на общеобязательность и объективность открываемых истин, т.е. их независимость от познающего субъекта, безусловную воспроизводимость.

• Наука изучает только те явления, которые повторяются, и поэтому ее главная задача — искать законы их существования.

Основными элементами научного знания являются:

- твердо установленные факты;

- закономерности, обобщающие группы фактов;

- теории, как правило, представляющие собой системы закономерностей, в совокупности описывающих некий фрагмент реальности;

- научные картины мира, рисующие обобщенные образы всей реальности, в которых сведены в некое системное единство все теории, допускающие взаимное согласование.

Билет 2

• Роль эксперимента. Экспериментальные ошибки.

Эксперимент и теория - современные средства естественно - научных исследований. Эксперимент – метод или прием исследования, с помощью которого объект или воспроизводится искусственно или ставится в заранее определенные условия. Эксперимент осуществляется с помощью наблюдений и измерений. Наблюдения заключаются в сборе и анализе фактов без каких-либо специальных приспособлений. Измерения, напротив, требуют наличия технической базы, так как приходится сравнивать объект с эталоном. Измерение - операция сравнения определяемой величины исследуемого объекта с соответствующей величиной эталона. Прямые измерения. Определяемая величина сравнивается с единицей измерения непосредственно с помощью измерительного прибора ( измерение длины рулеткой, промежутков времени секундомером). Косвенные измерения. Определяемая величина вычисляется по формуле, включающей результат прямых измерений ( определение площади треугольника по измеренным 2 сторонам).Ошибки измерений:никакое измерение не может быть выполнено абсолютно точно. При измерении какой-либо величины любым способом абсолютное значение ее недостижимо, что означает, что результат содержит некоторую погрешность – ошибку измерения. Точность взрастает по мере увеличения чувствительности измерительного прибора.

Систематические ошибки обусл. факторами, действ. одинаково при многократном повторении измерений. Возникают при неисправности измерительных приборов., неточности метода измерений и при использ. для расчета неточных данных.

Случайные ошибки вызыв факторами, действующими нединаковым, непредсказуемым образом в каждом отдельном измерении (изменение напряжения в сети при электрических измерениях, неоднородность в-ва при измерении плотности). Случайные ошибки подчиняются законам теории вероятности, установленным для случайных явлений.

Приборные ошибки обусл конструктивными особенностями измерит приборов. Прибор ошибку иногда наз точностью измерительного прибора.

Билет 3

• Принцип фальсифицируемости и его значение для развития науки

Цель и задача науки – отбросить ложь, метод науки есть метод проб и ошибок ( в поисках критического опыта), а критерием демаркации в отношении теории является ее фальсифицируемость. То есть чтобы теория была научной, она должна предусмотреть такой опыт, результат которого мог бы ее опровергнуть. Никакая индукция, никакое накопление подтверждающих теорию опытов ценными не являются, поскольку не приближают к недостижимой истине. Опровержение теории часто рассматривается как неудача ученого или созданной им научной теории. Но это индуктивисткий предрассудок. Опровержение не только успех того, кто опроверг, но и того, кто создал теорию и предложил тем самым опровергающий эксперимент. Показал, стало быть, как не надо представлять себе устройство мира. Ученый только и должен стремиться опровергнуть существующую теорию. Недостатком является, конечно. Метод проб и ошибок, который признается единственно научным,т.к. является ограниченным.

Билет 4

• Понятие парадигмы. Научная революция.

Научная парадигма – совокупность научных достижений, в первую очередь теорий, признаваемых всем научным сообществом в определенный промежуток времени. Примерами такого рода пардигм являются геоцентрическая система мира Птоломея, теория эволюции Дарвина и т. П. Использование понятия парадигмы означает вовлечение исторического периода в обсуждение того, что считать научной концепцией ( и прямо связано с со словом « современного в названии нашего курса). Истине теперь вообще отказывается в существовании, поскольку время идет, парадигмы меняются. Принятая в данное время парадигма очерчивает круг проблем, имеющих смысл и решение. Все, что не попадает в этот круг не заслуживает рассмотрения. Кроме того, парадигма устанавливает допустимые решения этих проблем. Таким образом. На каждом историческом этапе существует так называемая «нормальная» наука, та, что действует в рамках парадигмы. В ее задачи входит уточнение фактов, распознование подтверждающих фактов, установление количественных закономерностей, определение констант с максимальной точностью, совершенствование самой парадигмы. Наука предстает в виде своеобразной игры – решение головоломок, складывание кубиков или популярных нынче пазлов. Она представляет собой ремесло, требующее определенных умений и навыков, основа которого есть необсуждаемая догма (а никакая не возвышенная истина). Критерием служит непротиворечие новой предлагаемой теории современной парадигме.

Так происходит лишь до поры. В наблюдаемых явлениях или теоретических построениях возникают аномалии, их число растет, их отклонения от предсказаний «нормальной» теории увеличиваются по мере роста точных наблюдений или появления новых экспериментальных данных. Парадигма терпит крах, наступает кризис. На ее развалинах появляются новые гипотезы, наука вступает в аномальную фазу. Одна из гипотез доказывает свою жизнеспособность, успешно объясняя не только стары данные, но и новые, и становится началом новой парадигмы. Старая парадигма отбрасывается. Произошла научная революция. Старая игра продолжается по новым правилам. Теория парадигм свергает науку с пьедестала, на который она иногда бывает возведена.

Билет 5

• Общая характеристика античной картины мира.

Смена научной картины мира должна означать радикальную перестройку методов получения нового знания. В истории можно выделить три научные революции: аристотелевской, ньютоновской и эйнштейновской. I. VI- IV вв. до н.э., в результате которой появляется сама наука. Исторический смысл её заключается в отлучении науки от других форм познания и освоения мира, в создании определенных норм и образцов построения научного знания. Аристотель создал формальную логику (учение о доказательстве - инструмент для систематизации знаний), утвердил канон организации научного исследования, дифференцировал научное знание, отделив науки о природе от математики. Важнейшим фрагментом античной картины мира стало последовательное геоцентрическое учение о мировых сферах.

Основы первой научной картины мира сложились в результате синтеза следующих отраслей познания – математики, философии, астрономии, механики.

Основу естественно - научных воззрений Аристотеля составляет его учение о материи и форме. Мир состоит из вещей, каждая отдельная вещь является соединением материи и формы. Сама по себе материя_ хаотическое , бесформенное начало, для того, что бы стать вещью материя должна принять форму. Первоматерия лишена всякой формы, свойств, качеств, соединяясь с простейшими формами, она образует первые элементы из которых состоят все вещи. Простейшие формы – теплое, холодное, сухое, влажное. Соединяясь с первоматерией они образуют четыре основных первоэлемента – огонь, воду, воздух и землю. В космологии Аристотель установил следующие положения: Земля является центром Вселенной, неподвижна и имеет сферическую форму. Вокруг Земли распределена вода. ЗАТЕМ ВОЗДУХ, ПОТОМ ОГОНЬ, ПРИЧЕМ ПОСЛЕДНИЙ РАСПРОСТРАНЯЕТСЯ ДО ОРБИТЫ Луны – первого небесного тела. Выше Луны – надлунный ,божественный мир, который принципиально отличается от мира подлунного, в нем действуют иные закономерности. В эторм мире все тела состоят из эфира , который неизменен, не превращается в другие элементы. Небесные тела вращаются вокруг Земли по круговым орбитам, прикреплены к материальным, сделанным из эфира вращающимся сферам. Существуют сферы Луны, Меркурия, Венеры, солнца, Марса, Юпитера и сферы неподвижных звезд. За последней находится перводвигатель – Бог, который и придает движение сферам. Космос вечен и конечен, он никогда не рождался и никогда не погибнет. Движение небесных тел – вращательное равномерное круговое, оно является наиболее совершенным.

Птоломей изучал подвижные небесные светила. Он создал геоцентрическую систему, в которой предполагал, что вокруг неподвижной Земли находится окружность с центром, несколько смещенным относительно центра Земли. По этим окружностям движутся планеты., причем условия движения верхних и нижних от Солнца планет существенно различны, Солнце играет определяющую роль в движении планет.

II. XVI-XVIII вв. Смысл - становление классического естествознания. Новое: естествознание заговорило языком математики, разрушило античные представления о космосе как о законченном и гармоничном мире, доминантой стала механика Итог: механическая научная картина мира на базе экспериментально- математического естествознания.

III. XIX- XX вв. Серия открытий в физике (сложная структура атома, явление радиоактивности). Мировоззренческий итог: сокрушительный удар по базовой предпосылке механической картины мира (что с помощью простых сил можно описать все явления природы). Наиболее значимыми теориями стали теория относительности и квантовая механика.

Три глобальные научные революции - три длительные стадии развития науки, каждой из которых соответствует своя общенаучная картина мира. Вообще научные революции ученых мира не пугают, они думают, что: необходимый момент смены курса в науке, предполагают преемственность в развитии научного знания. Диалектическое единство прерывности и непрерывности, революционности и стабильности можно считать одной из закономерностей развития науки.

Билет 6

• Общая характеристика механистической картины мира.

Научная картина мира – общая система представлений и порнятий в процессе формирования естественно- научных теорий.

Механистическая картина мира создана, Галилеем, Кеплером, Ньютоном, Гюйгенсом, в ее основу положена механика Ньютона, которая дала научное объяснение прирорды. Три закона Ньютона управляют движением объектов, заполняющих пространство и время; время и пространство абсолютны, не оказывают влияния на тела, размещенные в них. Уравнения динамики Ньютона линейны, действие равно противодействию, интенсивность следствия объясняется интенсивностью причины. Все в мире определено. В рамках механической картины мира построена космогония Солнечной системы, открыты законы взаимодействия электрических зарядов и взаимодействия точечных магнитных полюсов. Принципы механики дают 2простейшую картину» мира.

Вторая научная революция.

II. XVI-XVIII вв. Смысл - становление классического естествознания. Новое: естествознание заговорило языком математики, нашла мощную опору в методах экспериментального исследования явлений со строго контролируемыми условиями (активное отношение к изучаемой природе), разрушило античные представления о космосе как о законченном и гармоничном мире, доминантой стала механика (сведение знаний к фундаментальным принципам и представлениям механики; утвердилась механическая картина природы), сформулировался четкий идеал научного знания (установилась абсолютно истинная картина природы). Итог: механическая научная картина мира на базе экспериментально- математического естествознания.

Билет 7

• Законы Ньютона и детерминизм Лапласа.

В 1667г. Ньютон сформировал 3 закона динамики, составляющие основной раздел классической механики. Законы Ньютона играют исключительную роль в механике и обобщением результатов огромного человеческого опыта. Законы Ньютона рассматривают как систему взаимосвязанных законов.

Первый закон Ньютона (закон инерции): всякая материальная точка (тело) сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения до тех пор, пока воздействия со стороны других тел не заставит его изменить это состояние. Стремление тела сохранить состояние покоя или равномерного прямолинейного движения называется инертностью, или инерцией.

Для количественной формулировки второго закона динамики вводятся понятия ускорения а, массы тела m и силы F. Ускорением характеризуется быстрота изменения скорости движения тела. Масса тела – физическая величина – одна из основных характеристик материи, определяющая её инертные (инертная масса) и гравитационные (тяжёлая и гравитационная масса) свойства. Сила – это векторная величина, мера механического воздействия на тело со стороны других тел или полей, в результате которого тело приобретает ускорение или изменяет свою форму и размеры.

Второй закон Ньютона: ускорение, приобретаемое материальной точкой (телом), пропорционально вызывающей его силе и обратно пропорционально массе материальной точке (тела): a=F/m;

2Зн справедлив только в инерциальных системах средств отсчёта. Первый закон Ньютона можно получить из второго.

Взаимодействие между материальными точками (телами) определяются третьим законом Ньютона: всякое действие материальных точек (тел) друг на друга носит характер взаимодействия; силы, с которыми действуют друг на друга материальные точки, всегда равны по модулю и противоположны по направлению и действуют вдоль прямой, соединяющей эти точки.

F₁₂=-F₂₁

где F₁₂ — сила, действующая на первую материальную точку со стороны второй; F₂₁— сила, действующая на вторую материаль­ную точку со стороны первой. Эти силы приложены к разным материальным точкам (телам), всегда действуют парами и явля­ются силами одной природы.

3Зн позволяет осуществить переход от динамики отдельной материальной точки к динамике системы материальных точек, характеризующихся парным взаимодействием.

Законы Ньютона позволяют решить многие задачи механики – от простых до сложных. Причинное объяснение многих физических явлений, т.е. реальное воплощение зародившегося ещё в древности принципа причинности в естествознании, привело в конце 18 – начало 19вв. к неизбежной абсолютизации классической механики.

Лапласовский детерминизм.

Возникло философское учение – механистический детерминизм, класическим представителем которого был Пьер Симон Лаплас (1749—1827), французский математик, физик и философ. Лапласовский детерминизм выражает свою идею абсолютного детерминизма – уверенность в том, что всё происходящее имеет причину в человеческом понятии и есть непознанная разумом необходимость. Согласно современным представителям, классическая механика имеет свою область применения: её законы выполняются для относительно медленных движений тел, скорость которых много меньше скорости света. В то же время практика показывает: классическая механика – безусловно истинная теория и таковой останется, пока будет существовать наука. Вместе с ней останутся и те общие и абстрактные «классические» образы природы – пространство, время, масса, сила и т.д., которые лежат в её основе. По крайней мере эти образы сохраняются в современной физике и во всём естествознании, только они стали чётче и объёмнее.

Дальнейшее развитие физ показало, что в природе могут происходить процессы, причину кот трудно определить. Например, процесс радиоактивного распада происходит случайно. Подобные процессы происходят объективно случайно, а не потому, что мы не можем указать их причину из-за недостатка наших знаний. И наука при этом не перестала развиваться, а обогатилась новыми законами, принципами и концепциями, кот показывают ограниченность классического принципа лапласовского детерминизма.

Билет 8

• Общая характеристика современной картины мира.

Научная картина мира – общая система представлений и понятий в процессе формирования естественно - научных теорий.

Основная цель картины миры – объяснение и истолкование фактов и теорий, а одной из целей теорий является описание опытных фактов.

Третья научная революция

III. XIX- XX вв. Серия открытий в физике (сложная структура атома, явление радиоактивности). Мировоззренческий итог: сокрушительный удар по базовой предпосылке механической картины мира (что с помощью простых сил можно описать все явления природы). Наиболее значимыми теориями стали теория относительности (теория пространства, времени и тяготения) и квантовая механика (вероятный характер законов микромира).

Принципиальные изменения:

1. отказ от всякого центризма. Привилегированных систем отчета в мире нет, они все равноправны. Любое утверждение имеет смысл лишь в соотнесении к какой- нибудь системой отчета.

2. идеализировало понятия траектории частиц, одновременность событий, абсолютный характер пространства и времени, всеобщность причинных связей.

3. объект познания перестал восприниматься "сам по себе", его научное описание оказалось зависимым от определенных условий познания.

4. изменилось представление естественно- научной картины мира: точную картину не удастся нарисовать никогда, она будет лишь обладать относительной истинностью.

Таким образом, три глобальные научные революции предопределили три длительные стадии развития науки, каждой из которых соответствует своя общенаучная картина мира. Вообще научные революции ученый мира не пугают, они думают, что: необходимый момент смены курса в науке, предполагают преемственность в развитии научного знания. Диалектическое единство прерывности и непрерывности, революционности и стабильности можно считать одной из закономерностей развития науки.

Механическая картина мира создана Галилеем, Кеплером, Ньютоном, Гюйгенсом , в ее основу положена механика Ньютона, которая дала научное объяснение природы. Три закона Ньютона управляют движением объектов, заполняющих пространственно-временную сцену, время и пространство абсолютны, не оказывают влияния на тела, размещенные в них. Уравнение динамики Ньютона линейны, действие равно противодействию, интенсивность следствия объясняется интенсивностью причины. В рамках механической картины мира построена космогония Солнечной системы, открыты законы взаимодействия электрических зарядов и взаимодействия точечных магнитных полюсов. Принципы механики дают «простейшую» картину мира.

Электромагнитная картина мира основана на идее динамического атомизма, континуальном понимании материи и связанного с ним близкодействия , которое внес Фарадей. Уравнения Максвелла отразили эти идеи и привели к понятию поля без построения механических моделей. Попытку соединить идеи поля и частиц-электронов предпринял Лоренц. Свойства пространства-времени были поставлены в зависимость от распределения и движения масс, т.е.стали относительными, понятие поля – универсальным, структуру поля стали отождествлять со структурой Вселенной. На основании понятия поля старались единообразно описать все взаимодействия в природе.

Квантовая-полевая картина мира отразила открытия, связанные со строением вещества и взаимосвязью вещества и энергии. Изменились представление о причинности, роли наблюдателя, самой материи, времени и пространстве. Во Вселенной, подчиненной законам квантовой гравитации, кривизна пространства-времени и его структура должна флуктуировать, т.к.квантовый мир никогда не находится в покое. Понятия прошлого и будущего, последовательность событий в таком мире тоже должны быть иными.

Современная ( эволюционная ) картина мира отражает появление междисциплинарных подходов, а также технические возможности описания состояний и движений сложных систем, позволившие рассматривать единообразно явления живой и неживой природы. Современная научная картина включает естественно-научное и гуманитарное знание . Синергетический подход ориентируется на исследование процессов изменения и развития, принцип самоорганизации позволил изучать процессы возникновения и формирования новых, более сложно организованных систем.

Билет 9

• Виды материи

В современном естествознании различают три вида материи: вещество, физическое поле и физический вакуум.

Вещество – основной вид материи, обладающей массой. К вещественным объектам относятся элементарные частицы, атомы, молекулы, многочисленные образованные из них объекты. В химии вещества подразделяются на простые ( с атомами одного химического элемента) и сложные – химические соединения..Свойства вещества зависят от внешних условий и интенсивности взаимодействия атомов и молекул, что и объясняет

различные состояния вещества: твердое, жидкое, газообразное.

В природе наблюдаются различные виды движения материи: механическое ( относительное перемещение тел).колебательное и волновое движение, распространение изменение различных полей, тепловое(хаотическое) движение атомов и молекул, радиоактивный распад, химические и ядерные реакции, развитие живых организмов и биосферы, эволюция звезд, галактик и Вселенной в целом – все это примеры движений материи.

Физическое поле – особый вид материи, обеспечивающий физическое взаимодействие материальных объектов и их систем. К физическим полям относятся электромагнитные и гравитационные поля, поле ядерных сил, а также волновые ( квантовые) поля, соответствующие различным частицам (напр., электронно-позитронное поле).Источником физических полей являются частицы ( напр., для электромагнитного поля – заряженные частицы). Созданные частицами поля переносят с конечной скоростью взаимодействие между ними.

Физический вакуум- низшее энергетическоке состояние квантового поля. Этот термин введен в квантовой теории для объяснения некоторых микропрцессов. Среднее число квантов – микрочастиц- в вакууме равно нулю, однако в нем могут зарождаться виртуальные частицы – частицв в промежуточных состояниях, существующие короткое время.

Билет 10

• Фундаментальные взаимодействия и их краткая характеристика.

Фундаментальные физические законы — это наиболее полное на сегодняшний день, но приближенное отражение объективных процессов в природе. Различные формы движения материи описываются различными фундаментальными теориями. Каждая из этих теорий описывает вполне определенные явления; механическое или тепловое движение, электромагнитные явления.

Существуют более общие законы в структуре фундаментальных физических теорий, охватывающие все формы движения и все процессы. Это законы симметрии, или инвариантности, и связанные с ними законы сохранения физических величин.

Взаимодействие – воздействие частиц или тел друг на друга, приводящее к изменению состояния их движения. Взаимодействие является основной научной причиной движения материи. Оно определяется силой, с которой один объект действует на другой.

Концепция осуществления взаимодействия между объектами:

- теория близкодействия – взаимодействие материальных объектов передается через пустое пространство мгновенно;

- теория дальнодействия – взаимодействия передаются посредством физических полей с конечной скоростьбю, не превышающей скорость света в вакууме. Данная концепция нашла экспериментальное подтверждение.

Выделяют четыре вида фундаментальных взаимодействий:

-гравитационое – проявляется во взаимной притяжении любых материальных , имеющих массу;

- электромагнитное – обусловлено электрическими зарядами и передается с помощью электрического и магнитного полей;

-слабое – обуславливает большинство распадов элементарных частиц, взаимодействие нейтрино с веществом и другие процессы;

-сильное – обеспечивает связь нуклонов в ядре и определяется ядерными силами. Для количественной характеристики взаимодействий обычно используют безразмерную константу взаимодействия, определяющую величину взаимодействия и радиус действия. Для электромагнитного взаимодействия значение константы составляет 1 /137 , а радиус действия неограничен. Контанта сильного взаимодействия равна 1, оно проявляется в пределах размера ядра.

Билет 11

• Микро-, макро- и мегамир. Фундаментальные законы.

В науке выделяют 3 уровня строения материи.

Макромир – мир макрообъектов, размерность которых соотносима с масштабами человеческого опыта: пространственные величины в миллиметрах, сантиметрах и километрах, а время в секундах, минутах, часах, годах.

Микромир – мир предельно малых, непосредственно не наблюдаемых микрообъектов, пространственная разномерность которых исчисляется от 10^-8 до 10^-16 см, а время жизни – от бесконечности до 10^-24с.

Мегамир – мир огромных космических масштабов и скоростей, расстояния в котором измеряется световыми годами, а время существования космических объектов – миллионами и миллиардами лет.

Над миром материальных объектов возвышаются:

• этаж идеальных физических и математических структур, задающих фундаментальные законы природы.

• этаж многочисленных программ, определяющих эволюцию Вселенной в целом и мат-х систем в частности

• этаж духовного мира человека, духовной свободы.

Вершиной в иерархической структуре Вселенной является Высший разум как сверхчувственное, сверхличностное Первоначало всего мироздания, возвышается над природой и человеком.

Билет 12

• Уровни организации материи

Уровни организации материи: микромир, макромир, мегамир. Микромир- мир малых объемов, непосредственно ненаблюдаемых. Макромир- мир макрообъектов, размеры которых сопоставимы с масштабами человеческого опыта (все выражается в мм, см, км, а время в сек, мин, час, годах). Мегамир - мира огромных космических масштабов и скоростей, расстояния в котором измеряется световыми годами, а время существования космических объектов- миллионами и миллиардами лет. Все процессы в этих трёх мирах обусловлены четырьмя видами взаимодействия: электромагнитными, гравитационными, слабым и сильным ( последние два вида внутри ядра). По одной из концепций считается, что когда-то все эти четыре силы были объединены воедино и называлось всё это сверхсилой. Но сейчас объединение этих сил искусственным путем не представляется возможным. Каждая из этих сил осуществляется посредством соответствующего магнитного поля. Исходя из корпускулятивно-волновых представлений Планк ввел понятие квант. Квант- понятие введенное для обозначения самой элементарной неделимой единицы энергии. Микромир.

Космологический- Происхождение вещества из вакуума, разделение различных типов фундаментальных взаимодействий, формирование протонов и нейтронов, формирование атомов водорода гелия, разделение атомов вещества и электромагнитного излучения.

Астрофизический- формирование галактик, звезд и планетных систем, звездный нуклеосинтез, образование в космосе простейших молекул вплоть до органических

Геофизический- формирование и эволюция литосферы, гидросферы, атмосферы земли как благоприятного резервуара для появления сложных органических молекул

Химический и Биохимический- химическая и биохимическая эволюция молекул и молекулярных агрегатов

Биологический- биологическая эволюция от появления первых клеток до высших животных и человека , формирование и развитие общего в биосфере

Социальный- Социальная эволюция как историческое развитие различных форм человеческих сообществ от первобытных племен до современной всемирной цивилизации

Психический и интеллектуальный – психическая и интеллектуальная эволюция от появления языка и письменности до современного состояния единой мировой науки

Билет 13

• Первое начало термодинамики.

Термодинамика – наука о тепловых явлениях, в которой не учитывается молекулярное строение тел и тепловые явления характеризуются параметрами, регистрируемыми приборами (термометром, манометром и др.) не реагирующими на воздействие отдельных молекул. Законы термодинамики описывают тепловые свойства тел, число молекул в которых огромно. Температура – физическая величина, характеризующая состояние динамического равновесия макроскопической системы. Всякая термодинамическая система обладает внутренней энергией – энергией теплового ( поступательного, вращательного, колебательного) движения молекул и потенциальной энергией их взаимодействия. Возможны два способа изменения внутренней энергии термодинамической системы при ее взаимодействии с внешними телами : совершение работы и теплообмен.

В процессе превращения энергии действует закон сохранения механической энергии. Поскольку тепловое движение тоже механическое, только не направленное , а хаотическое, то при всех превращениях должен соблюдаться закон сохранения энергии не только внешних, но и внутренних движений. Данное утверждение составляет основу первого начала термодинамики:

Количество теплоты, сообщенное телу, идет на увеличение его внутренней энергии и на совершение телом работы.

Из первого начала термодинамики следует важный вывод о невозможности вечного двигателя первого рода, т.е. такого двигателя, который бы совершал работу из ничего, без внешнего источника энергии.

Билет 14

• Второе начало термодинамики. Понятие энтропии.

Термодинамика – наука о тепловых явлениях, в которой не учитывается молекулярное строение тел и тепловые явления характеризуются параметрами, регистрируемыми приборами ( термометром, манометром и др.) не реагирующими на воздействие отдельных молекул. Законы термодинамики описывают тепловые свойства тел, число молекул в которых огромно. Температура – физическая величина, характеризующая состояние динамического равновесия макроскопической системы. Всякая термодинамическая система обладает внутренней энергией – энергией теплового ( поступательного, вращательного, колебательного) движения молекул и потенциальной энергией их взаимодействия. Возможны два способа изменения внутренней энергии термодинамической системы при ее взаимодействии с внешними телами: совершение работы и теплообмен.В основе второго начала термодинамики лежит утверждение о невозможности получения работы за счет энергии тел, находящихся в термодинамическом равновесии. Термодинамическое равновесие – состояние , в котором тела находятся в состоянии покоя по отношению друг к другу, обладая одинаковой температурой и давлением.

Для всех происходящих в замкнутой системе процессов энтропия системы возрастает; максимально возможное значение энтропии замкнутой системы достигается в тепловом равновесии.По - другому этот закон может быть сформулирован так:- невозможен процесс, единственным результатом которого является совершение работы, эквивалентной количеству теплоты, полученной от нагревателя;Или – невозможен процесс, единственным результатом которого является передача энергии в форме теплоты от холодного тела к горячему.

Билет 15

• Открытые и закрытые системы в науке

В 1947 была открыта общая теории систем, на базе представления о том, что мир природы представляет собой сложное образование, а которое включены целостности, подчиняющиеся общим закономерностям.

Системный подход – полный охват изучаемых предметов и явлений в их взаимодействии.

Система – совокупность элементов, участвующих в ее свойствах.

Элемент – далее неразложимый компонент системы.

Ведущей основой системы является структура. Она отражает способ связей.

Система держится даже на отрицательных связях. Организованность систем природы выражается «порядком». Порядок – устойчивость системных образов. Противоположность – хаос.

Для описания существующей в природе упорядоченности используют понятие – симметрия (равенство), которая обеспечивает устойчивость системы.

Системы по характеру обмена со средой подразделяют на открытые и закрытые. Классическая механика имела дело с закрытыми системами. Следовательно, в природе все подчиняется некоторым закономерностям. Природе чужд хаос.

В 20 веке были открыты неравновесные системы – открытые. В них наблюдается самоорганизация, т.е. совершается самостоятельный переход от беспорядка к упорядоченности с возникновением более сложной системы. Организованность систем природы выражается словом порядок (устойчивость систем образования). Противоположность – это хаос. Для описания существующей в природе упорядоченности используют понятие – симметрия (соразмерность, равенство. Она обеспечивает устойчивость системы).

Симметрия – смена дня и ночи, смена времен года. Пространственно-временная симметрия (неизменность действия законов природы для всех моментов времени). Отсюда вытекают з-ны сохранения величин. Симметрия связана с нарушением – асимметрией (изменчивость систем. Приводит эволюцию к более сложным формам организации). Общая теория систем отвечает на вопрос: как ведут себя системы.

В современной науке в основе представлений о строении материального мира лежит системный подход, любой объект может быть рассмотрен как сложное образование, включающее составные части. Для обозначение целостности в науке было выработано понятие система.

Открытые системы характеризуются хаосом, максимальной энтропией (мерой беспорядка). Закрытые системы характеризуются направленностью процессов, линейностью и определенным уровнем энтропии. Если в закрытой системе повышается уровень энтропии, то происходит разрушение данной системы.

Синергетика считает, что в мире все системы открытые, а закрытые - как исключение. Хакен пришел к выводу, что при определенных условиях из хаоса начинается самоорганизация системы - главная суть синергетики. Какой путь выберет данная открытая система в процессе движения точно неизвестно. Но он в значительной степени зависит от начальных факторов. А когда определенный путь уже выбран, то дальнейшее движение системы по этому пути происходит без сбоев и до конца.

Открытые системы — это такие системы, которые поддерживаются в определенном состоянии за счет непрерывного притока извне вещества, энергии или информации. Постоянный приток вещества, энергии или информации является необходимым условием существования неравновесных состояний в противоположность замкнутым системам, неизбежно стремящимся (в соответствии со вторым началом термодинамики) к однородному равновесному состоянию. Открытые системы — это системы необратимые; в них важным оказывается фактор времени.

В открытых системах ключевую роль — наряду с закономерным и необходимым — могут играть случайные факторы, флуктуационные процессы. Иногда флуктуация может стать настолько сильной, что существовавшая организация разрушается.

В последние десятилетия утверждается мнение: материи изначальна присуща тенденция не только к разрушению упорядоченности и возврату к исходному хаосу, но и к образованию сложных упорядоченных систем разного уровня. Разрушительную тенденцию материи наиболее полно отражают статика и термодинамика, описывающие свойства изолированных - закрытых – систем. Закрытыми являются системы, не обменивающиеся ни энергией, ни веществом с окружающей средой. Необратимые процессы, проходящие в закрытых системах, рано или поздно приводят к ее самому простому состоянию – термодинамическому равновесию, эквивалентному хаосу ,- состоянию без какой-либо упорядочности.

В прошлом обсуждалась возможность приложения второго начала термодинамики к Вселенной, как к закрытой системе и при этом был сделан вывод о ее тепловой смерти.

Все реальные системы являются открытыми – они обмениваются энергией и веществом с окружающей средой и не находятся в состоянии термодинамического равновесия. В подобных системах возможно образование нарастающей упорядочности, т.е.возможна самоорганизация вещественных систем. Самоорганизацией принято называть природные скачкообразные процессы, переводящие открытую неравновесную систему, достигшую в своем развитии критического состояния, в новое устойчивое состояние с более высоким уровнем сложности и упорядочности по сравнению с исходным.

Билет 16

• Проблема необратимого времени в науке.

В отличие от пространства, в каждую точку которого можно снова и снова возвращаться (и в этом отношении оно является как бы обратимым), время - необратимо и одномерно. Оно течет из прошлого через настоящее к будущему.

Нельзя возвратиться назад в какую-либо точку времени, но нельзя и перескочить через какой-то временный промежуток. Отсюда следует, что время составляет как бы рамки для причинно-следственных связей. Некоторые утверждают, что необратимость времени и его направленность определяются причинной связью, так как причина всегда предшествует следствию. Очевидно, что понятие предшествования уже предполагает время.

Необратимость времени в макроскопических процессах находит свое воплощение в законе возрастания энтропии. В обратимых процессах энтропия (мера внутренней неупорядоченности системы) остается постоянной, в необратимых - возрастает. Реальные же процессы всегда необратимы.

Пространство обладает свойством однородности и изотропности, а время — однородности.

В современной науке используются понятия биологического, психологического и социального пространства и времени.

Биологическое пространство и время характеризуют особенности пространственно-временных параметров органической материи: биологическое бытие человеческого индивида, смену видов растительных и животных организмов, их жизнь и смерть.

Психологического пространство и времени.

Социальное время - это определенный по длительности период, каким располагает любой социальный объект и общество в целом.

Билет 17

• Самоорганизация сложных открытых систем.

Процессы самоорганизации могут протекать в открытых системах, т.е. системах которые обмениваются с окружающей средой веществом, энергией и информацией. При определенных условиях в открытых системах могут возникнуть процессы самоорганизации в результате получения новой энергии и вещества извне, или рассеяния использованной системой энергии. Таким образом ключ к пониманию процессов самоорганизации содержится в изучении взаимодействия системы с окружающей средой.

В последние десятилетия получил широкое распространение системный метод изучения, заключающийся в изучении не отдельных предметов и процессов, а всей целостной системы в форме комплексных и междисциплинарных исследований. И кибернетика и синергетика развиваются в этом русле, изучая важнейшие аспекты динамической устойчивости, самоорганизации и возникновения новых системных качеств. Таким образом, самоорганизующиеся системы — это сложные открытые системы,

Основные свойства самоорганизующихся систем — открытость, нелинейность, диссипативность. Теория самоорганизации имеет дело с открытыми, нелинейными диссипативными системами, далекими от равновесия.

В процессе самоорганизации возникает множество новых свойств и состояний.

Синергетика убедительно показывает, что даже в неорганической природе существуют классы систем, способных к самоорганизации. История развития природы — это история образования все более и более сложных нелинейных систем. Такие системы и обеспечивают всеобщую эволюцию природы на всех уровнях ее организации — от низших и простейших к высшим и сложнейшим (человек, общество, культура).

Билет 18

• Точки бифуркации и развитие открытых систем.

Становление самоорганизации во многом определяется характером взаимодействия случайных и необходимых факторов системы и ее среды. Система самоорганизуется не гладко и просто, не неизбежно. Самоорганизация переживает и переломные моменты — точки бифуркации. Вблизи точек бифуркации в системах наблюдаются значительные флуктуации, роль случайных факторов резко возрастает.

В переломный момент самоорганизации принципиально неизвестно, в каком направлении будет происходить дальнейшее развитие: станет ли состояние системы хаотическим или она перейдет на новый, более высокий уровень упорядоченности и организации. В точке бифуркации система как бы “колеблется” перед выбором того или иного пути организации, пути развития. В таком состоянии небольшая флуктуация (момент случайности) может послужить началом эволюции (организации) системы в некотором определенном (и часто неожиданном или просто маловероятном) направлении, одновременно отсекая при этом возможности развития в других направлениях.

Развитие - это прежде всего необратимое изменение.

Развиваются только те из существующих систем, которые способны (на время) становиться неустойчивыми под влиянием соответствующих факторов. Такой тип поведения характерен для открытых систем, которые могут находиться в стационарных состояниях, далеких от равновесия.

Такое поведение мы наблюдаем у биологических, экологических, экономических, социальных систем. В настоящее время основные положения неравновесной термодинамики о развитии сложных систем стали практически общенаучными.

Опираясь на такое представление о развитии сложных систем, можно выделить два основных параметра, характеризующих процесс развития. Это устойчивость системы и мера ее организованности.

Развитие - это единый целостный процесс, который может рассматриваться только по отношению к системе, так как этот процесс является результатом кооперативного действия элементов системы.

Билет 19

• Теория относительности Эйнштейна.

Специальная теория относительности, созданная в 1905г. А. Эйнштейном, сформулировала обобщенный принцип относительности: никакими физическими опытами (механическими, электромагнитными), производимыми внутри данной системы отчета, нельзя установить различие между состояниями покоя и равномерного прямолинейного движения.

Как и в классической ньютоновской механике, предполагается, что время од­нородно, а пространство однородно и изотропно. Специальная теория часто называется релятивистской теорией, а специфические явле­ния, описываемые этой теорией, - релятивистским эффектом.

«Она описывает законы всех физических процессов при скоростях движения, близких к скорости света, но без учета поля тяготения. При уменьшении скоростей движения она сводится к классической механике, которая, таким образом, оказывается ее частным случаем».

Все движущиеся тела на Земле по отношению к скорости света имеют скорость, равную нулю. Из двух принципов - постоянства скорости света и расширенного принципа относительности Галилея - математически следуют все положения специальной теории относительности. Следует подчеркнуть, что эффекты специальной теории относительности будут обнаруживаться при скоростях, близких к световым.

В общей теории относительности (ОТО), или теории тяготения, Эйнштейн расширяет принцип относительности, распространяя его на неииерциальные системы. В ней он также исходит из экспериментального факта эквивалентности масс инерционных и гравитационных, или эквивалентности инерционных и гравитационных полей.

Эйнштейн показал, что происходит замедление течение времени в движущейся системе по отношению к неподвижной. Время необратимо. Теория относительности доказала, что не существует абсолютного времени, ни абсолютного пространства. В этой теории мы наблюдаем неразрывную связь относительного и абсолютного как одно из проявлений физической симметрии. В общей теории относительности Эйнштейн расширяет принцип относительности на неинерциальные системы. Согласно теории Эйнштейна, если бы все материальные вещи исчезли бы, то пространство и время тоже бы исчезли.

В общей теории относительности Эйнштейн доказал, что структура пространства — времени определяется распределением масс материи.