- •Список основных понятий (тезаурус) по дисциплине «Концепции современного естествознания»
- •Краткие предварительные пояснения
- •Эволюция научного метода и естественнонаучной картины мира
- •Тема: Развитие научных исследовательских программ и картин (история естествознания, тенденции развития)
- •Пространство, время, симметрия
- •Структурные уровни и системная организация материи
- •Порядок и беспорядок в природе
- •Панорама современного естествознания Тема: Космология (мегамир)
- •Биосфера и человек
- •Пояснительные материалы с списку основных понятий по дисциплине «Концепции современного естествознания».
- •1. Роль естествознания в развитии цивилизации.
- •2. Основные этапы и темпы развития естествознания.
- •3. Фундаментальные и прикладные проблемы естественных наук.
- •4. Естествознание и экономика.
- •5. Естествознание и математика.
- •6.А) Естественно-научные и религиозные знания. Б) Наука и псевдонаука
- •7. Естествознание и философия. Естествознание и нравственность.
- •8. Естественно-научное познание и научная истина.
- •9. Методы и приемы естественно-научных знаний.
- •11. Эмпирическое и теоретическое познание мира.
- •12. Наблюдение и эксперимент.
- •13. Обработка результатов экспериментальных измерений. Погрешности измерений.
- •14. Научные гипотезы и теории. Научное открытие и доказательство.
- •15. Основные понятия физики: материя, движение, пространство и время.
- •16. Виды материи.
- •17. Этапы развития физики.
- •18. Развитие представлений о механическом движении.
- •19. Принцип относительности для механического движения. Законы Кеплера, Галилея, Декарта, Ньютона.
- •20. Развитие представлений о пространстве и времени.
- •21. Принцип относительности. Основные выводы сто и ото.
- •22. Принцип причинности и лапласовский детерминизм.
- •23. Основная задача классической механики.
- •24. Границы применимости классической механики Ньютона, сто и ото.
- •25. Связь законов сохранения со свойствами пространства и времени.
- •26. Развитие представлений о природе тепловых явлений и свойствах макросистем.
- •27. Термодинамические и статистические свойства макросистем.
- •28. Термодинамические законы.
- •29. Необратимость реальных процессов и концепция энтропии.
- •30. Энтропия и информация.
- •31. Основные положения молекулярно-кинетической теории.
- •32. Идеальный газ.
- •33. Межмолекулярные взаимодействия и агрегатные состояния вещества.
- •35. Электромагнитная концепция.
- •36. Сущность электромагнитной теории Максвелла.
- •38. Колебательные и волновые процессы.
- •39. Развитие представлений о природе света.
- •40. Корпускулярно-волновые свойства света.
- •41. Развитие представлений о строении атомов.
- •42. Модели атомов.
- •43. Корпускулярно-волновые свойства природных объектов.
- •44. Соотношение неопределенностей и принцип причинности.
- •45. Квантово-механическое описание и вероятностный характер микропроцессов.
- •46. Принцип дополнительности.
- •47. Принцип соответствия.
- •48. Тождественность микрочастиц. Принцип Паули.
- •49. Строение атомного ядра и свойства ядерных сил.
- •50. Ядерные процессы.
- •51. Радиоактивность. Закон радиоактивного распада.
- •52. Элементарные частицы. Понятие о кварках.
- •53. Частицы и античастицы.
- •54. Развитие ядерной энергетики. Цепная реакция деления тяжелых ядер.
- •55. Термоядерный синтез.
- •56. Микро-, макро- и мегамир.
- •57. Фундаментальные взаимодействия в природе.
- •58. Деградация и самоорганизация как две тенденции развития природных и общественных систем.
- •59. Необходимые условия самоорганизации.
- •60. Этапы самоорганизации.
- •61. Основные понятия синергетики.
- •62. Хаос и порядок.
- •63. Закономерное и случайное.
- •64. Развитие представлений о космосе.
- •65. Структура и эволюция Вселенной.
- •66. Концепция Большого Взрыва.
- •67. Нестационарность Вселенной. Закон Хаббла.
- •68. Реликтовое излучение.
- •69. Первичный нуклеосинтез.
- •70. Эволюция галактик и звезд.
- •71. Синтез химических элементов в звездах.
- •72. Виды галактик и звезд.
- •75. Антропный принцип.
- •76. Образование и эволюция Солнечной системы.
- •77. Эволюция Земли.
- •79. Геоболочки Земли.
- •80. Развитие представлений о строении вещества.
- •81. Периодическая система Менделеева и принцип Паули. Строение электронных оболочек атомов.
- •82. Структура химических соединений. Развитие структурной химии.
- •82. Структура хим соед. Развитие структурной химии.
- •83. Распространенность химических элементов.
- •84. Разновидности химических процессов и закономерности их протекания.
- •85. Химические связи.
- •87. Химическое равновесие и методы его смещения.
- •88. Современный катализ. Биокатализ.
- •89. Основные классы химических соединений.
- •90. Комплексные соединения и их роль в природе и жизни человека.
- •92. Особенности биологического уровня организации материи.
- •94. Клеточная теория. Строение, состав и разновидности клеток.
- •95. Носители генетической информации. Днк и рнк.
- •96. Свойства генетического кода. Биосинтез белка.
- •97. Фотосинтез. Типы питания живых организмов.
- •98. Атф. Энергетический обмен в клетках.
- •99. Вирусы – неклеточные формы жизни. Предупреждение и лечение вирусных заболеваний.
- •100. Размножение живых организмов. Мутации.
- •101.0Сновные понятия генетики.
- •102.Наследственность и изменчивость.
- •103. Генетика человека и его геном.
- •104. Эволюционное учение Ламарка и сущность эволюционной теории
- •105. Роль мутаций, естественного отбора, миграции и изоляции особей, дрейфа генов и факторов окружающей среды в происхождении и эволюции видов
- •107.Управление биологическими процессами. Генные технологии.
- •109. Трансгенные живые организмы.
- •110. Клонирование и терапевтическое клонирование.
- •111. Современные представления о происхождении жизни на Земле
- •112. Эволюция биосферы
- •114. Формирование ноосферы.
- •115. Космическое и внутрипланетарное воздействие на биосферу.
- •116. Глобальные экологические проблемы.
- •117. Проблемы современной энергетики. Традиционные и нетрадиционные источники энергии. Топливная энергетика.
- •Список литературы по дисциплине «Концепции современного естествознания»
- •Официальный список рекомендованной учебной литературы. Основная
- •Дополнительная
41. Развитие представлений о строении атомов.
Представление об атомах как неделимых мельчайших частицах в-ва возникло еще в античные времена. В средние века учение об атомах, будучи материалистическим, не получило широкого признания. Атомистическая теория приобретает все большую популярность лишь к концу XVIII в. благодаря трудам великого русского ученого Ломоносова, английского химика Дальтона… Однако в то время вопрос о строении атомов даже не ставился – они считались неделимыми. Большой вклад в развитии атомистической теории внес Менделеев. Исходя из единой природы атомов, он разработал в 1869 г. периодическую систему элементов. Выраженная в ней закономерная связь между всеми химическими элементами, наталкивала на мысль о том, что в основе строения всех атомов лежит общее св-во: все они находятся в близком родстве друг с другом. Однако до конца XIX в. в химии господствовало метафизическое убеждение: атом – наименьшая частица простого в-ва, последний предел делимости материи. Лишь проведенные в конце XIX в. эксперименты, доказали сложное строение атомов и возможность их взаимного превращения. Активное изучение строения атома началось после открытия электрона в 1897г. Томпсоном. В 1903 г. он предложил первую модель атома: атом представляет собой непрерывно заряженный положительным электрическим зарядом шар, внутри которого около своих положений равновесия колеблются электроны. Суммарный заряд электронов равен положительному заряду шара, поэтому атом в целом нейтрален. Однако эта мысль через несколько лет не подтвердилась экспериментально. В развитии представлений о строении атома велико значение опытов Резерфорда по рассеянию альфа-частиц в в-ве. Альфа-частицы испускаются при радиоактивных превращениях. Их электрический заряд положителен и равен по модулю двойному заряду электрона. Это тяжелые частицы: масса их примерно в 7300 раз больше массы электрона. Исследуя прохождение альфа-частиц через золотую фольгу, Резерфорд обнаружил, что основная их часть испытывает незначительные отклонения, а некоторые из них резко отклоняются от первоначального направления – вплоть до 1800. Т.к. электроны не могут существенно повлиять на характер движения столь тяжелых и быстрых альфа-частиц, то Резерфорд сделал вывод: значительное отклонение альфа-частиц обусловлено их взаимодействием с положительным зарядом большей массы. Анализируя результаты своих опытов, Резерфорд предложил в 1911 г. ядерную (планетарную) модель атома: вокруг положительного ядра с зарядом Ze (Z – порядковый номер элемента в системе Менделеева, e – элементарный заряд) по замкнутым орбитам движутся электроны, образуя электронную оболочку атома. Движущиеся по замкнутым орбитам электроны обладают центростремительным ускорением. Согласно классической электродинамике, ускоренные электроны излучают электромагнитные волны, вследствие чего непрерывно теряют энергию. Поэтому электрон, вращаясь вокруг ядра, будет излучать энергию. В результате потери энергии, двигаясь по спиралям, он будет приближаться к ядру и, в конце концов, упадет на него. Таким образом, атом в модели Резерфорда оказался неустойчивой системой. Попытки создать модель атома в рамках классической физики не привели к успеху: модель Томпсона был опровергнута опытами Резерфорда, планетарная же модель не смогла объяснить устойчивость атомов. Преодоление возникших трудностей требовало принципиально нового подхода. Первую попытку создать качественно новую модель атома предпринял в 1913 г. датский физик Бор. Он связал в единое целое эмпирические закономерности линейчатого спектра излучения атома водорода, ядерную модель атома Резерфорда и квантовый характер излучения и поглощения света. В основу своей теории Бор положил 2 постулата:
в атоме существуют стационарные (не изменяющиеся со временем) состояния, в которых он не излучает энергии. Стационарным состояниям атома соответствуют стационарные орбиты, по которым движутся электроны. Движение электронов по таким орбитам не сопровождается излучением электромагнитных волн;
при переходе электрона с одной стационарной орбиты на другую излучается (поглощается) один фотон с энергией hv = En – Em равной разности энергий En и Em соответствующих стационарным состояниям атома до и после излучения (поглощения). П
При En > Em возможен переход атома из состояния с большей энергией в состояние с меньшей энергией, т.е. переход электрона с более удаленной от ядра орбиты на более близкую, при котором излучается фотон. Поглощение фотона происходит при переходе атома в состояние с большей энергией, т.е. переходе электрона на более удаленную от ядра орбиту.
Модель атома Бора блестяще объяснила экспериментально наблюдаемый линейчатый спектр излучения атомов водорода. Большое значение имело прямое экспериментальное подтверждение справедливости постулатов Бора, особенно первого. Существование стационарных состояний и дискретность энергии атомов были подтверждены в 1913 г. Франком и Герцем при исследовании взаимодействия электронов с атомами газообразной ртути. Однако несмотря на несомненный успех концепции Бора в объяснении структуры атома водорода, построить подобную теорию для атома гелия, следующего за водородом, не удалось. В современном представлении определенные орбиты, по которым движется электрон в атоме Бора, отражает один из этапов в понимании структуры атома. На самом деле движение электроном в атоме различных элементов имеет сложный характер и объясняется в рамках квантово-механической концепции.