21.Энергетика химических реакций

I.Химическая термодинамика раздел физической химии, которая изучает превращения различных видов энергии при химических реакциях, процессах растворения, кристаллизации. Химическая термодинамика исследует возможности и границы самопроизвольного протекания физических процессов. Объектом изучения в термодинамике является термодинамическая система, под которой понимают условно выделенную из пространства совокупность тел, между которыми возможен масса- и теплообмен. Системы, которые могут обмениваться с окружающей средой и энергией и веществом называются открытыми. Системы, которые обмениваются только энергией, называются закрытыми. Если между средой и системой отсутствует и тепло- и массообмен – это изолированная система. Различают также гомогенные системы, состоящие из одной фазы и гетерогенные, состоящие из нескольких фаз. Реакции, которые протекают на границе раздела фаз – гетерогенные. Совокупность свойств системы называется состоянием системы. Одна и та же система может находиться в различных состояниях. Каждое состояние характеризуется определённым набором значений термодинамических параметров. Параметры, описывающие состояние системы, называются параметрами состояния. Они делятся на интенсивные и экстенсивные. Интенсивные не зависят от размера системы, а зависят от температуры и давления, экстенсивные зависят от массы и объёма. Изменение одного из параметров приводит к изменению состояния в целом. Состояние системы называется равновесным, если параметры системы во времени самопроизвольно не изменяются. Неравновесная система – параметры во времени изменяются. Состояние системы и происходящие в ней изменения определяются так же с помощью функций состояния. Функции состояния – внутренняя энергия, энтропия, изобарный, изотермический потенциал. Переход системы из 1-го состояния во 2-ое называется процессом. 1.изотермический процесс 2.изохорный процесс 3.изобарный процесс Основной функцией состояния системы является её полная энергия, которая является суммой 3-х состояний: кинетическая энергия движущейся системы, потенциальная энергия обусловленная воздействием на систему внешних силовых полей, внутренняя энергия. При термодинамическом описании системы , ; и включает в себя энергию всех форм движения молекул, атомов, электронов; энергию межмолекулярного взаимодействия; внутреннюю атомную и внутреннюю ядерную энергию. Экспериментально внутреннюю энергию определить нельзя, можно определить лишь её изменение

II. Если система обменивается с внешней средой тепловой энергией и механической энергией (работой) и переходит из 1-го состояния во 2-ое, то согласно 1-му началу термодинамики – количество энергии, которое выделяется или поглощается системой в виде теплоты и работы , равно изменению полной энергии системы , т.е. при переходе из 1-го состояния во 2-ое. Энтальпия – есть функция состояния системы, имеет размерность энергии. III. Сущность химических реакций сводится к разрыву связей в исходных веществах и образованию связей в продуктах реакции. Т.к. образование связей протекает с выделением энергии, а разрыв с поглощением энергии, то химические реакции сопровождаются энергетическими эффектами. Раздел термодинамики, который изучает тепловые эффекты химических реакций, называется термохимией. Энергия, которая выделяется и поглощается, называется тепловым эффектом химической реакции.

22.Древние цивилизации Вавилона, Египта и Китая полагали, что жизнь возникла из неживой материи. Это основывалось на ежедневных наблюдениях. Например, казалось вполне очевидным, что черви развиваются из гниющих органических отбросов, а мухи самопроизвольно появляются на оставленном на солнцепеке мясе. В представлениях Аристотеля живые существа рождались как произвольно, так и от родителей. В Европе согласно Франческо Реди (1926-1698) начало всем существующим растениям и животным положил бог. Он приводил следующие соображения. В открытом кувшине, содержащем гниющую рыбу, через некоторое время появлялись мухи, в то же время в соседнем сосуде, закрытом крышкой, мухи не появлялись. Этот опыт показывал, что мухи появляются из яиц, а не зарождаются произвольно. Антуан ван Левенгук (1632-1723) изобрел микроскоп и открыл микроорганизмы различных размеров и форм. В долго стоящем бульоне можно обнаружить самопроизволно зарождающихся бактерий. Однако в 1862 году Луи Пастер однозначно показал, что все живые организмы берут свое начало от других живых существ. Шарден (1881-1955) выдвинул гипотезу, согласно которой и живая и неживая материя постепенно самоорганизовывались, беря начало от простых веществ и элементов и развиваясь во все более и более сложные организмы. В 1979 году Манфредом Эйгеном и Питером Шустером была выдвинута количественная модель -“гиперцикл”, объясняющая процесс самоорганизации макромолекул на основе теории динамических систем.

Отметим, что основным свойством отличающее живой материи от неживой материи – это способность к воспроизведению себе подобного.

Вопросы о происхождении природы и сущности жизни издавна стали предметом интереса человека в его стремлении разобраться в окружающем мире, понять самого себя и определить свое место в природе.

Многовековые исследования и попытки решения этих вопросов породили разные концепции возникновения жизни: креационизм – божественное сотворение живого; концепция многократного самопроизвольного зарождения жизни из неживого вещества (ее придерживался еще Аристотель, который считал, что живое может возникать и в результате разложения почвы); концепция стационарного состояния, в соответствии с которой жизнь существовала всегда; концепция панспермии – внеземного происхождения жизни; концепция происхождения жизни на Земле в историческом прошлом в результате процессов, подчиняющихся физическим и химическим законам.

Согласно креационизму, возникновение жизни относится к определенному событию в прошлом, которое можно вычислить. В 1650 г. архиепископ Ашер из Ирландии вычислил, что Бог сотворил мир в октябре 4004 г. до н.э., а в 9 часов утра 23 октября и человека. Это число он получил из анализа возрастов и родственных связей всех упоминаемых в Библии лиц. Однако к тому времени на ближнем Востоке уже была развитая цивилизация, что доказано археологическими изысканиями. Впрочем, вопрос сотворения мира и человека не закрыт, поскольку толковать тексты Библии можно по-разному.

Теория спонтанного зарождения жизни существовала в Вавилоне, Египте и Китае как альтернатива креационизму. Она восходит к Эмпедоклу и Аристотелю: определенные «частицы» вещества содержат некое вещества, содержат некое «альтернативное начало», которое при определенных условиях может создать живой организм. Аристотель считал, что активное начало есть в оплодотворенном яйце, солнечном свете, гниющем мясе. У Демокрита начало жизни было в иле, у Фалеса – в воде, у Анаксагора – в воздухе.

Аристотель на основе сведений о животных, которые поступали от воинов Александра Македонского и купцов-путешественников, сформировал идею постепенного и непрерывного развития живого из неживого и создал представление о «лестнице природы» применительно к животному миру. Он не сомневался в самозарождении лягушек, мышей и других мелких животных. Платон говорил о самозарождении живых существ из земли в процессе гниения.

С распространением христианства идеи самозарождения были объявлены еретическими, и долгое время о них не вспоминали. Гельмонт придумал рецепт получения мышей из пшеницы и грязного белья. Бэкон тоже считал, что гниение – зачаток нового рождения. Идеи самозарождения жизни поддерживали Галилей, Декарт, Гарвей, Гегель, Ламарк.

В 1688 г. итальянский биолог Франческо Реди серией опытов с открытыми и закрытыми сосудами доказал, что появляющиеся в гниющем мясе белые маленькие черви – это личинки мух, и сформулировал свой принцип: все живое – из живого. В 1860 г. Пастер показал, что бактерии могут быть везде и заражать неживые вещества, для избавления от них необходима стерилизация, получившая название пастеризации.

Сторонники теории вечного существования жизни считают, что на вечно существующей Земле некоторые виды вынуждены были вымереть или резко изменить численность в тех или иных местах планеты из-за изменения внешних условий. Четкой концепции на этом пути не выработано, поскольку в палеонтологической летописи Земли есть некоторые разрывы и неясности. С идеей вечного существования жизни во Вселенной связана и следующая группа гипотез.

Теория панспермии (гипотеза о возможности переноса Жизни во Вселенной с одного космического тела на другие) не предлагает никакого механизма для объяснения первичного возникновения жизни и переносит проблему в другое место Вселенной. Либих считал, что «атмосферы небесных тел, а также вращающихся космических туманностей можно считать как вековечные хранилища оживленной формы, как вечные плантации органических зародышей», откуда жизнь рассеивается в виде этих зародышей во Вселенной.

Подобным образом мыслили Кельвин, Гельмгольц и др. в начале нашего века с идеей радиопанспермии выступил Аррениус. Он описывал, как с населенных другими существами планет уходят в мировое пространство частички вещества, пылинки и живые споры микроорганизмов. Они сохраняют свою жизнеспособность, летая в пространстве Вселенной за счет светового давления. Попадая на планету с подходящими условиями для жизни, они начинают новую жизнь на этой планете.

23: ЭВОЛЮЦИОННАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ, НАСЛДЕСТВЕННОСТЬ И ЕСТЕСТВЕННЫЙ ОТБОР Биологическая эволюция — необратимое и направленное историческое развитие живой природы, сопровождающееся изменением генетического состава популяций, формированием адаптаций, видообразованием и вымираниемвидов, преобразованием экосистем и биосферы в целом. ЕСТЕСТВЕННЫЙ ОТБОР Естественный отбор- процесс, в результате которого наследственные признаки, благоприятные для выживания и размножения, распространяются в популяции, а неблагоприятные становятся более редкими. Это происходит потому, что особи с благоприятными признаками размножаются с большей вероятностью, поэтому больше особей следующего поколения имеют те же признаки. Адаптации к окружающей среде возникают в результате накопления последовательных, мелких, случайных изменений и естественного отбора варианта, наиболее приспособленного к окружающей среде. НАСЛЕДСТВЕННОСТЬ Наследственность — это свойство организмов повторять в ряду поколений сходные типы обмена веществ и индивидуального развития в целом. Эволюция организмов происходит посредством изменения наследственных признаков организма. Примером наследственного признака у человека может служить коричневый цвет глаз, унаследованный от одного из родителей. Наследственные признаки контролируются генами. Совокупность всех генов организма образует его генотип Полный набор поведенческих и структурных черт организма называют фенотипом. Фенотип организма образуется за счет взаимодействия генотипа с окружающей средой. Многие черты фенотипа являются ненаследственными. Так, например, загар не наследуется, поскольку его появление обусловлено воздействием солнечного света. Однако, у некоторых людей загар появляется легче, чем у других. Это является наследственной чертой. Передача наследственных признаков от одного поколения к другому обеспечивается ДНК. ДНК — это биополимер, состоящий из четырех нуклеиновых оснований. Во время деления клетки ДНКкопируется — в результате каждая из дочерних клеток получает последовательность ДНК. ИЗМЕНЧИВОСТЬ Фенотип организма обусловлен его генотипом и влиянием окружающей среды. Существенная часть вариаций фенотипов в популяциях вызвана в различиях их генотипов. В СТЭ эволюция определяется как изменение с течением времени генетической структуры популяций. Частота одной из аллелей изменяется, становясь более-менее распространенной среди других форм этого гена. Действующие силы эволюции ведут к изменениям в частоте аллели в одну или в другую стороны. Изменение исчезает когда новая аллель достигает точки фиксации — целиком заменяет предковую аллель или исчезает из популяции. Изменчивость складывается из мутаций, потока генов и рекомбинации генетического материала. Изменчивость также увеличивается за счет обменов генами между разными видами, таких как горизонтальный перенос генов у бактерий, гибридизация у растений. Несмотря на постоянные увеличение изменчивости за счет этих процессов, большая часть генома идентична у всех представителей данного вида. •Мутация- это дупликация участка хромосомы Случайные мутации постоянно происходят в геномах всех организмов. Эти мутации создают генетическую изменчивость. Мутации — изменения в последовательности ДНК. Они вызваны радиацией, вирусами, транспозонами, мутагенными веществами, а также ошибками происходящими во время репликации ДНК или мейоза. Мутации могут не иметь никакого эффекта, могут изменять продукт гена или препятствовать его функционированию. Мутации могут вовлекать большие участки хромосом. Например, при дупликации, которая вызывает появление дополнительных копий гена в геноме. Эти копии становятся основным материалом для возникновения новых генов. Это важный процесс, поскольку новые гены развиваются в пределах семейства генов от общего предка. •Рекомбинация При рекомбинации не происходит изменения частоты аллелей, но происходит образование их новых комбинаций.

Рекомбинация позволяет наследоваться независимо даже аллелям, которые находятся близко друг от друга в ДНК. Однако, уровень рекомбинации низок — примерно две рекомбинации на хромосому за поколение. В результате гены находящиеся рядом на хромосоме имеют тенденцию наследоваться сцепленно. Это тенденция измеряется тем как часто две аллели находятся вместе на одной хромосоме и носит название неравновесного сцепления генов. Когда аллели не могут быть разделены рекомбинацией, как в Y хромосоме млекопитающих, которая передается вбез изменений от отца к сыну, происходит накопление вредных мутаций. Половое размножение за счет изменения комбинаций аллелей позволяет удалять вредные мутации и сохранять полезные. • Поток генов В популяционной генетикеПеренос генов означает перенос аллелейгенов из одной популяции в другую. Миграция в популяцию или из популяции может привести к значительным изменениям в частотах аллелей, так как при этом изменяется пропорция членов популяции, несущих данный аллель. Иммиграция также может привести к появлению новых вариантов генов в стабильный пул генов вида в целом или отдельной популяции. Существует несколько факторов, которые влияют на скорость переноса генов между популяциями. Например, подвижность. Чем выше подвижность у вида, тем выше потенциал миграции. Животные как правило более подвижны, чем растения.

24: СТРУКТУРА ДНК И РНК ДНК и РНК В зависимости от того, какой моносахарид содержится в структурном звене полинуклеотида - рибоза или 2-дезоксирибоза, различают: •рибонуклеиновые кислоты (РНК), •дезоксирибонуклеиновые кислоты (ДНК). В главную цепь РНК входят остатки рибозы, а в ДНК – 2-дезоксирибозы. Нуклеотидные звенья макромолекул ДНК могут содержать аденин, гуанин, цитозин и тимин. Состав РНК отличается тем, что вместо тимина присутствует урацил. •Первичная структура нуклеиновых кислот – это определенная последовательность нуклеотидных звеньев в полимерной цепи. В сокращённом однобуквенном обозначении эта структура записывается как ...– А – Г – Ц –... •Под вторичной структурой нуклеиновых кислот понимают пространственно упорядоченные формы полинуклеотидных цепей. Вторичная структура ДНК представляет собой две параллельные неразветвленные полинуклеотидные цепи, закрученные вокруг общей оси в двойную спираль. Такая пространственная структура удерживается множеством водородных связей, образуемых азотистыми основаниями, направленными внутрь спирали. Водородные связи возникают между пуриновым основанием одной цепи и пиримидиновым основанием другой цепи. Эти основания составляют комплементарные пары. Водородные связи между другими парами оснований не позволяют им разместиться в структуре двойной спирали. Таким образом, •ТИМИН (Т) комплементарен АДЕНИНУ (А), •ЦИТОЗИН (Ц) комплементарен ГУАНИНУ (Г). Комплементарность оснований определяет комплементарность цепей в молекулах ДНК. Комплементарность полинуклеотидных цепей служит химической основой главной функции ДНК – хранения и передачи наследственных признаков. Способность ДНК не только хранить, но и использовать генетическую информацию определяется следующими ее свойствами: • молекулы ДНК способны к репликации (удвоению), т.е. могут обеспечить возможность синтеза других молекул ДНК, идентичных исходным • молекулы ДНК могут направлять совершенно точным и определенным образом синтез белков, специфичных для организмов данного вида. Вторичная структура РНК. В отличие от ДНК, молекулы РНК состоят из одной полинуклеотидной цепи и не имеют строго определенной пространственной формы (вторичная структура РНК зависит от их биологических функций). Основная роль РНК – непосредственное участие в биосинтезе белка. Известны три вида клеточных РНК, которые отличаются по местоположению в клетке, составу, размерам и свойствам, определяющим их специфическую роль в образовании белковых макромолекул: •информационные (матричные) РНК передают закодированную в ДНК информацию о структуре белка от ядра клетки к рибосомам, где и осуществляется синтез белка; •транспортные РНК собирают аминокислоты в цитоплазме клетки и переносят их в рибосому; молекулы РНК этого типа "узнают" по соответствующим участкам цепи информационной РНК, какие аминокислоты должны участвовать в синтезе белка; •рибосомные РНК обеспечивают синтез белка определенного строения, считывая информацию с информационной (матричной) РНК.

25) Биологическое многообразие. Его роль в сохранении свойств биосферы. ок Биосфера – совокупность всех биогеоценозов, в которых осуществляется всеобщая система жизни (Биогеоценозы – единство биоценоза и окружающей среды.Этот термин часто употребляется как синоним термина «экосистема»). Включает нижнюю часть атмосферы, гидросферу, верхнюю часть литосферы. Атмосфера – воздушная среда, состоящая на 78,1% азот, 21% кислород, остальное аргон и др. Гидросфера – совокупность всех водных объектов Земли в т.ч. и подземных. Литосфера – внешняя сфера твердой Земли. Одним из первых в науке комплексное учение о биосфере стал разрабатывать Вернадский.Он не ограничивал понятие биосферы только «живым веществом»,под которым он понимал совокупность всех живых организмов планеты.В биосферу он включал и все продукты жизнедеятельности,выработанные за время существования жизни.Так называемый «культурный слой» особенно наглядно заметен в городах. Говоря о принципах существования биосферы,Вернадский прежде всего уточняет понятие и способы функционирования живого вещества.Живой организм является неотъемлемой частью земной коры и изменяющим ее агентом,а живое вещество – это совокупность организмов,участвующих в геохимических процессах.Живое вещество служит основным системообразующим фактором и связывает биосферу в единое целое. Обладая значительно большей активностью,чем неорганическая природа,живые организмы стремятся к постоянному совершенствованию и размножению соответствующих систем,включая биоценозы.Последние неизбежно входят во взаимодействие между собой,что в конечном итоге уравновешивает живые системы различного уровня.В результате достигается динамическая гармония всей суперсистемы жизни – биосферы.Коэволюция (взаимное приспособление видов) обеспечивает условия взаимного сосуществования и повышения устойчивости биоценоза как системы. Развитие биосферы происходит путем углубления взаимодействия живых организмов и среды.В ходе эволюции постепенно происходит процесс планетарной интеграции,т.е. усиления и развития взаимозависимости и взаимодействия живого и неживого.Процесс интеграции Вернадский считал сущностной характеристикой биосферы.Развитие биосферы является фактором планетарного масштаба.

26 .Синергетика – наука о самоорганизации простых систем на основе нелинейной термодинамики разветвленных необратимых процессов наука о превращении хаоса в порядок. Сейчас синергетика включает в себя системный анализ, теорию самоорганизующихся систем с диссипативными структурами, кибернетику, теорию вероятностей , т.е. это комплексная наука.

Существует два типа самоорганизации: 1 – в системе не появляется качественно новых элементов, наблюдается их перекомбинация, либо сочетание элементов , либо изменение их количества( в неживой природе – образование галактик, вихрей , химические автоколебательные реакции, лазеры, неравновесные фазовые переходы и пр.). 2- в системе проявляются качественно новые элементы ( в живой природе – образование видов, зарождение жизни, зарождение человека и пр.). Самоорганизующиеся системы способны сохранять внутреннюю устойчивость при воздействии внешней среды, они находят способы самосохранять и даже улучшать свою структуру. В такой системе заложены механизмы, которые обеспечивают ее стремление к достижению вполне определенной цели.

В отсутствии самоорганизации наблюдается быстрое установление однородного состояния; все части простой системы тождественны между собой, везде все одинаково, симметрично, однородно.

В ходе самоорганизации образуются диссипативные структуры - аттракторы, которые не стационарны, динамичны, способны как к усложнению, так и к деградации, они предопределяют характер эволюции, так как окружающая среда неизбежно подстраивается под устойчивое состояние макроструктуры. Самоорганизация протекает в открытых и нелинейных системах .

ОТКРЫТОСТЬ – это наличие в системе источников и стоков энергии, обмена веществ и энергии с окружающей средой.

НЕЛИНЕЙНОСТЬ – это наращивание неоднородности в сплошной «обьемной» среде и диссипация структур.

Диссипация – это фактор выедания лишнего, фактор рассеивания размывания неоднородности.

27.Человеческая натура – это продукт эволюции и определенных природных механизмов. Практические потребности человека являются главным стимулом его познания. На протяжении многовековой эволюции человек испытывал влияние таких факторов как гипердинамии, то есть максимальной мускульной активности, общее недоедание, специфическое недоедание (недостаточность микроэлементов, витаминов). Главную роль во возникновении многих заболеваний играю гиподинамия, информационное изобилие, психоэмоциональный стресс, загрязнение окружающей среды. Здоровье, согласно всемирной организации здравохранения это- состояние полного физического, духовного и социального благополучия, а не только отсутствие болезней и физических дефектов.Болезнь – это качественно новое состояние организма и личности человека, возникающее в результате воздействия внутренних и внешних патогенных факторов, нарушающих структурно-функциональное состояние организма и проявляющееся в нарушении вида специфической деятельности человека. Проблемы здоровья рассматривает специальная наука – валеология. Согласно валеологии можно выделить семь уровней здоровья. Седьмой уровень реанимационный. Речь идет лишь о спасении жизни человека. На шестом уровне идет накопление болезней, часть из которых могут сократить жизнь. На пятом уровне накапливаются болезни, но и здоровье тоже накапливается. Человек обладает низкой работоспособностью. На четвертом уровне болезни есть, но они не проявляются. Третий уровень – это уровень полнейшей реализации планов и способностей человека. Первые два уровня связаны с развитием у человека неординарных способностей.

28.внутренне строение земли и окружающей атмосферы

Чтобы понять каким образом геологи создали модель строения Земли, надо знать основные свойства и их параметры, характеризующие все части Земли. К таким свойствам (или характеристикам) относятся:

1. Физические - плотность, упругие магнитные свойства, , давление и температура.

2. Химические - химический состав и химические соединения, распределение химических элементов в Земле.

Исходя из этого, определяется выбор методов исследования состава и строения Земли. Кратко рассмотрим их.

Прежде всего, отметим, что все методы разделяются на:

прямые - опираются на непосредственное изучение минералов и горных пород и их размещении в толщах Земли;

косвенные - основаны на изучении физических и химических параметров минералов, пород и толщ с помощью приборов.

Прямыми методами мы можем изучить лишь верхнюю часть Земли, т.к. самая глубокая скважина (Кольская) достигла~12 км. О более глубоких частях можно судить по вулканическим извержениям.

Глубинное внутреннее строение Земли изучается косвенными методами, в основномкомплексом геофизических методов. Рассмотрим основные из них.

.Сейсмический метод (греч. сейсмос - трясение) - опирается на явление возникновения и распространения упругих колебаний (или сейсмических волн) в различных средах. Упругие колебания возникают в Земле при землетрясениях, падениях метеоритов или взрывах и начинают распространяться с разной скоростью от очага их возникновения (очага землетрясения) до поверхности Земли. Выделяют два типа сейсмических волн:

1-продольные P-волны (самые быстрые), проходят через все среды - твердые и жидкие;

2-поперечные S-волны, более медленные и проходят только через твердые среды.

Сейсмические волны при землетрясениях возникают на глубинах от 10 км до 700 км. Скорость сейсмических волн зависит от упругих свойств и плотности горных пород, которые они пересекают. Достигая поверхности Земли, они как бы просвечивают ее и дают представление о той среде, которую пересекли. Изменение скоростей дает представление о неоднородности и расслоенности Земли. Кроме изменения скоростей, сейсмические волны испытывают преломление, проходя через неоднородные слои или отражение от поверхности, разделяющей слои.

2.Гравиметрический метод основан на изучении ускорения силы тяжести g, которое зависит не только от географической широты, но и от плотности вещества Земли. На основании изучения этого параметра установлена неоднородность в распределении плотности в разных частях Земли.

29. Экосистема включает в себя сообщество растений и животных , которые взаимодействуют друг с другом и с окружающей средой, образуя самодостаточную экологическую единицу. Пищевая сеть представляет собой совокупность пищевых цепей в экосистеме. Пищевая цепь состоит из ряда организмов, каждый из которых является источником пищи для следующего за ним в цепочке. Первым звеном пищевой цепи всегда являются растения, которые производят пищу из неорганических веществ в процессе фотосинтеза (то есть относятся к автотрофам). Животные не способные самостоятельно синтезировать пищу (гетеротрофы), поэтому их существование зависит от растений.

Трофический или энергетический уровень- это ступень пищевой цепи, на которой располагается данный организм. При переходе на каждый следующий уровень большая доля энергии теряется. Например, больше половины травы, съеденной коровой, будет использовано ее организмом для собственных нужд. Следовательно хищник, поедающий корову, получит только небольшую часть собранной ее энергии. Такая потеря энергии означает, что чем выше трофический уровень, тем меньше количество находящихся на нем организмов. Этот принцип получил название пирамиды численности.

30.Согласно Э. Леруа ноосфера (сфера Разума) – это новое , эволюционное состояние биосферы, при котором разумная деятельность человека становится решающим фактором ее развития. Большой вклад в разработки понятия ноосферы внес В.И. Вернадский. Следует перечислить условия необходимые для становления и существования ноосферы.

1. Заселении человеком всей планеты.

2. Резкое преобразование средств связи и обмена между странами.

3. Усиление связей между всеми государствами Земли.

4. Преобладание геологической роли человека над другими геологическими процессами, протекающие в биосфере.

5. Расширение границ биосферы и выход в Космос.

6. Открытие новых источников энергии.

7. Равенство людей всех рас и религий.

8. Увеличение роли народных масс в решении вопросов внешней и внутренней политики.

9. Свобода научной мысли и научного поиска от давления религиозных, философских и политических настроений и создание в общественном и государственном строе условий, благоприятных для научной мысли.

10.Подъем благосостояния трудящихся. Создание реальной возможности не допустить недоедания, голода, нищеты и ослабление влияния болезней.

31 Именно симметрия, относительно перестановки одинаковых частиц, обосновывает принцип неразличимости одинаковых ча-стиц то есть приводит к полной их тождествен-ности. Симметрия называется глобальной, если параметр преобразования не зави-сит от пространственно-временных координат точки, в которой рассматривается поле. Ее примером является инвариантность лагранжиана относительно калиброванных преобразований вхо-дящих в него полей. Эта инвариантность приводит к аддитив-ному закону сохранения заряда, причем не только электрического, но и барионного, лептонного, странности и т. д. Локальные симметрии существуют, когда параметры преоб-разований для глобальных симметрии можно рассматривать как произвольные функции пространственно-временных координат. Они позволяют построить теорию, в которой сохраняющиеся величины (заряды) выступают в качестве источников особых калибровочных полей, переносящих взаимодействие между ча-стицами, обладающими соответствующими зарядами. Динамическая симметрия системы возникает, когда рассматривается преобразование, включающее переходы между состо-яниями симметрии с различными энергиями. Наиболее разработана теория симметрии кристаллов. В ней под симметрией понимается их свойство совмещаться с собой при поворотах, отражениях, параллельных переносах либо при части или комбинации этих операций. Симметрия внешней формы (огранки) кристалла определяется симметрией его атом-ного, дискретного трехмерно-периодического строения, кото-рая обусловливает также и симметрию физических свойств кристалла. Симметрия кристаллов проявляется не только в их структу-ре и свойствах в реальном трехмерном пространстве, но также и при описании энергетического спектра электронов кристалла (зонная теория), при анализе процессов дифракции: рентгено-вских лучей нейтронов и электронов в кристаллах с использо-ванием обратного пространства (обратная решетка) и т. п. При образовании симметрии пространство не деформирует-ся, а преобразуется как жесткое целое. Такие преобразования называют ортогональными, или изотермическими. Совокуп-ность операций симметрии данного кристалла образует группу симметрии в смысле математической теории групп. Зная группу симметрии кристаллов, можно указать возмож-ность наличия или отсутствия в ней некоторых физических свойств, чем и занимается кристаллофизика. В основе определения симметрии лежит понятие равенства при преобразовании. Однако физически (и математически) объект может быть равен себе по одним признакам и не равен по другим. Например, распределение ядер и электронов в крис-талле антиферромагнетика можно описать с помощью обычной пространственной симметрии, но если учесть распределение в нем магнитных моментов, то обычной, классической симмет-рии уже недостаточно. К подобного рода обобщениям симмет-рии относятся антисимметрия и цветная симметрия. В антисимметрии в дополнение к трем пространственным пере-менным добавляется четвертая ±1, что можно истолковать как изменение знака (антиравна). Это так называемая обобщенная симметрия, используемая в описании, например, магнитных структур. Другое обобщение симметрии -- симметрия подобия -- бу-дет определено, когда равенство частей фигуры заменяется их подобием , криволинейная симметрия, статисти-ческая симметрия, вводимая при описании структуры разупорядоченных кристаллов, твердых растворов, жидких кристаллов и т. п. В физике элементарных частиц симметрия широко исполь-зуется в связи с идеей изотопической инвариантности, предло-женной В. Гейзенбергом для описания взаимодействий протона и нейтрона. Считается, что изотопическая симметрия описы-вает точное свойство инвариантности сильных взаимодействий, хотя получаемые из нее соотношения в действительности все-гда нарушаются на уровне точности порядка нескольких про-центов. Унитарная симметрия в качестве обобщения изотопичес-кой инвариантности впервые появилась в связи с моделью сим-метрии Сакаты, в которой все адроны считались составленными из трех основных электрических частиц -- протона, нейтрона и d-гиперона.