- •Предмет и методы естествознания
- •Естественнонаучная и гуманитарная культура
- •Научные методы познания
- •Материя и движение
- •Время и пространство
- •Концепция атомизма
- •Дискретность и непрерывность материи.
- •Фундаментальные взаимодействия
- •Принцип относительности.
- •Свойства пространства-времени и законы сохранения.
- •Законы Ньютона.
- •Законы термодинамики.
- •Основные законы электродинамики.
- •Корпускулярно – волновые свойства света.
- •Структура атома.
- •Вероятностный характер микропроцессов.
- •Принцип неопределенности. Корпускулярно – волновые свойства микрообъектов.
- •Строение ядра. Изотопы.
- •Энергия связи ядра.
- •Радиоактивность.
- •Использование ядерной энергии.
- •Элементарные частицы и их свойства.
- •Современная естественно - научная картина мира.
- •Структура Вселенной.
- •Солнечная система. Земля – планета солнечной системы.
- •Химический элемент. Простое и сложное вещество.
- •Зарождение живой материи. Днк.
- •Строение и разновидности клеток.
- •Происхождение жизни.
- •Растительный и животный мир.
- •Человек – феномен природы.
- •Жизнеобеспечение человека. Формирование ноосферы.
- •Современная биотехнология, генная инженерия. Проблема клонирования. Биоэтика.
- •Глобальные катастрофы и эволюция жизни. Предотвращение экологической катастрофы.
- •Водные ресурсы и их сохранение.
- •Радиоактивные воздействия на биосферу.
- •Естественнонаучные проблемы защиты окружающей среды.
- •Концепция системности самоорганизации в природе.
Материя и движение
Материя есть философская категория для обозначения объективной реальности. В классическом представлении в естествознании различают два вида материи: вещество и поле. В современном представлении к этим двум следует добавить третий вид материи – физический вакуум.
Повседневный опыт показывает, что тела действуют друг на друга, что приводит к всевозможным изменениям и движениям. Ученых интересует не сам факт движения, а его количественная характеристика, которую нужно изменять, только в этом случае возможно точное описание движения. Для количественного описания движения сформировались представления о пространстве и времени.
В физике движение рассматривается в самом общем виде как изменение состояния или другой физической системы. И для описания состояния вводится набор измеряемых параметров, к которым со времен Декарта относятся пространственно-временные координаты, или точки пространственно-временного континуума, означающего непрерывное множество. В физике используются и другие параметры состояния систем: импульс, энергия, температура, спин и др.
Время и пространство
Время выражает порядок смены физических состояний и является объективной характеристикой любого физического процесса или явления; оно универсально. Говорить о времени безотносительно к изменениям в каких-либо реальных телах или системах – с физической точки зрения бессмысленно.
Во-первых, течение времени зависит от скорости движения системы отсчета. При достаточно большой скорости, близкой к скорости света, время замедляется. Во-вторых, поле тяготения приводит к гравитационному замедлению времени. Можно говорить только о локальном времени в некоторой системе отсчета. Время всегда относительно.
По аналогии с абсолютным временем Ньютон ввел понятие абсолютного пространства, которое может быть совершенно пустым и существует независимо от наличия в нем физических тел, являясь как бы мировой сферой, где разыгрываются физические процессы. Для реального мира пространство и время имеет не абсолютный, а относительный характер.
Мировой эфир – это предполагавшаяся ранее универсальная сплошная среда, заполняющая все мировое пространство, в том числе и промежутки между атомами и молекулами в телах. Изучение оптических и электромагнитных явлений показало несостоятельность гипотезы о существовании эфира как универсальной механической среды: современная физика считает, что в пространстве между телами существуют различные физические поля, являющиеся особыми формами материи.
Концепция атомизма
гипотеза выдвинута Левклиппом и развита его учеником Демокритом, а затем его последователем Эпикуром. В ней предполагается, что вещество состоит из мельчайщих цастиц – атомов (концепция атомизма).
Атомы – это неделимые, вечные, неразрушимые элементы материи. В то время объяснение многих химических реакций не нуждались в понятии атома. Для них, как и для количественного описания движения частиц, вводилось другое понятие – молекула. Молекула – это наименьшая частица вещества, обладающая его основными химическими свойствами и состоящая из атомов, соединенных между собой химическими связями.
Неделимость атома как составной части молекулы долгое время не вызывала сомнений. Однако к началу XX в. физические опыты показали, что атомы состоят из более мелких частиц. Так, в 1897 г. Томсон открыл электрон – составную часть атома.
Атомы химических элементов очень малы, они имеют сложную структуру и состоят из ядер и электронов. В результате дальнейших исследований выяснилось, что и ядра атомов состоят из протонов и нейтронов, т.е. имеют дискретное строение. Это означает, что концепция атомизма для ядер характеризует структуру материи на ее нуклонном уровне.