- •Основные положения по курсу « Естествознание» Научный метод познания
- •Естественнонаучная и гуманитарные культуры
- •Развитие научных исследовательских программ и картин мира (история естествознания, тенденции развития)
- •Развитие представлений о материи
- •Развитие представлений о движении
- •Развитие представлений о взаимодействии
- •Законы сохранения
- •Эволюция представлений о пространстве и времени
- •Специальная теория относительности (сто)
- •Общая теория относительности (ото)
- •Дополнение к ото – «черные дыры»
- •Микро-, макро-, мегамиры
- •Структуры микромира
- •Химические системы
- •Особенности биологического уровня организации материи
- •1 Системность живого
- •2 Клетка
- •3 Иерархическая организация биологических систем
- •4 Иерархическая организация природных экологических систем
- •10 Симметрия и асимметричность живого
- •11 Основные свойства живых систем
- •12 Гомеостаз
- •13 Фермент
- •Динамические и статистические закономерности в природе
- •Концепции квантовой механики
- •Принцип возрастания энтропии
- •3. Возможные формулировки второго начала термодинамики:
- •Закономерности саморегуляции. Принципы универсального эволюционизма
- •Космология (мегамир)
- •Геологическая эволюция
- •Происхождение жизни (эволюция и развитие живых систем)
- •Эволюция живых систем
- •Генетика и эволюция
- •Биосфера
- •Человек в биосфере
- •Глобальный экологический кризис (экологические функции литосферы, экология и здоровье)
Концепции квантовой механики
Квантовая механика изучает законы поведения микрочастиц (атомов, элементарных частиц и т.д.)
М.Планк (изучая тепловое движение тел, 1900г.): атомы излучающего тела отдают электромагнитную энергию порциями (квантами), причем энергия одного кванта пропорциональна частоте излучения : (Джс – постоянная Планка).
А.Эйнштейн (изучая явления фотоэффекта, 1905г): свет не только излучается, но распространяется и поглощается квантами (кванты света – фотоны, существуют только в движении).
А.Эйнштейн (1909г): свет одновременно обладает и корпускулярными (квантовыми) и волновыми (электромагнитными) свойствами. Т.е. свету присущ корпускулярно-волновой дуализм (двойственность).
Л де Бройль (1924г) сформулировал универсальный корпускулярно-волновой дуализм:
каждый микрообъект проявляет себя одновременно и как частица (имеющая импульс и энергию) и как волна (с частотой и длиной волны).
Де Бройлю удалось сформулировать соотношение, связывающее импульс квантовой частицы с длиной волны, которая ее описывает ( или ).
Экспериментальное подтверждение наличия волновых свойств микрочастиц (К.Дэвиссон, Л.Джермер, 1927г) привело к выводу о том, что это универсальное явление природы, общее свойство материи. Следовательно, волновые свойства должны быть присущи и макроскопическим телам. Однако, волновые свойства макротел (и в частности, человеческого тела) не могут быть экспериментально обнаружены.
- в классической механике можно точно вычислить значения координат и скорости объекта
- в квантовой механике можно вычислить лишь вероятность того или иного значения координат, скорости и энергии частицы в заданный момент времени
- состояние системы в классической механике задается координатами и скоростями всех материальных точек системы
- состояние объекта (или системы объектов) в квантовой механике задается волновой функцией объекта (или системы объектов)
- корпускулярные свойства света легче наблюдать, когда его длина волны достаточно мала
- волновые свойства человеческого тела затруднительно наблюдать ввиду его большой массы покоя
- если в данном квантовом состоянии физические величина Х не имеет определенного значения, это означает, что можно предсказать лишь вероятность того или иного результата измерения Х
- при взаимодействии макроскопического измерительного прибора с квантовым объектом, в процессе измерения изменяется состояние измеряемого квантового объекта.
Принцип дополнительности Бора (в узком квантовомеханическом смысле):
- результаты, полученные в разных экспериментах, не могут быть связаны в единую картину, но они необходимы для исчерпывающего описания квантового объекта
- все величины, характеризующие объект, можно разделить на такие группы, что измерение величин из одной группы делает невозможным или неточным измерение соответствующих величин из другой группы
- дополнительные физические величины всегда связаны тем или иным соотношением неопределенности
- дополнительными величинами являются: координаты и импульс; энергия и время
- при точном измерении физической величины невозможно измерить точно дополнительную ей величину (это следует из принципа неопределенности)
- принцип дополнительности отражает невозможность невозмущенных измерений (это следует из принципа неопределенности).
Принцип дополнительности Бора
- полное понимание свойств любого объекта исследования требует взгляда на него с разных, несовместимых, дополняющих друг друга точек зрения
- исследование реальности всегда сопровождается ее изменением, а результат исследования зависит от того как оно выполняется
- значение принципа дополнительности состоит в том, что он подчеркивает равноценность разных, в том числе несовместимых точек зрения
- однозначно, одним методом невозможно описать явление, объект или субъект – необходимо привлечь дополнительные представления
- никакое отдельное знание о предмете не может быть самодостаточным, требуется дополнение в лице других наук.
Примеры проявления принципа дополнительности (в широком смысле):
- культура как цельность ее научной и гуманитарно-художественной составляющей
- человек как цельность его биологического и социального начал
- естественнонаучная и гуманитарная культуры – это два, взаимодополняющих друг друга, способа постижения мира человека
- взаимоотношения между объектом исследования и исследователем являются одним из примеров принципа дополнительности
- биологическая и социальная сущности в человеке – это две, дополняющие друг друга, характеристики
- соотношения между хаосом и порядком в процессе самоорганизации материи являются одним из примеров действия принципа дополнительности
- анализ и синтез – два метода научного познания, которые связаны друг с другом по принципу дополнительности.