Структурные уровни организации физического мира: мега-, микро- и макромир.

Весь окружающий нас мир представляет собой движущуюся материю в её бесконечно разнообразных формах и проявлениях, со всеми её свойствами, связями и отношениями. Материя (лат. Materia – вещество); Материя – это бесконечное множество всех существующих в мире объектов и систем, субстрат любых свойств, связей, отношений и форм движения. Материя включает в себя не только все непосредственно наблюдаемые объекты и тела природы, но и все те, которые в принципе могут быть познаны в будущем на основе совершенствования средств наблюдения и эксперимента. 1) Микромир – это молекулы, атомы, элементарные частицы — мир предельно малых, непосредственно не наблюдаемых микрообъектов, время их жизни — от бесконечности до 10-24 с. 2) Макромир — мир устойчивых форм и соразмерных человеку величин, а также кристаллические комплексы молекул, организмы, сообщества организмов; мир макрообъектов, размерность которых соотносима с масштабами человеческого опыта: пространственные величины выражаются в миллиметрах, сантиметрах и километрах, а время — в секундах, минутах, часах, годах. 3) Мегамир — это планеты, звездные комплексы, галактики, метагалактики – мир огромных космических масштабов и скоростей, расстояние в котором измеряется световыми годами, а время существования космических объектов — миллионами и миллиардами лет. И хотя на этих уровнях действуют свои специфические закономерности, микро-, макро - и мегамиры теснейшим образом взаимосвязаны. На микроскопическом уровне физика сегодня занимается изучением процессов, разыгрывающихся на длинах порядка 10 в минус восемнадцатой степени см., за время - порядка 10 в минус двадцать второй степени сек. В мегамире ученые с помощью приборов фиксируют объекты, удаленные от нас на расстоянии около 9-12 млрд. световых лет.

Билет 32. Принципы теории эволюции Ч. Дарвина.

Эволюция – преобразование, которое приводит к качественным изменениям и завершается возникновением новых систем и видов (процесс новообразования). 1869 г. – публикация труда Дарвина о естественном отборе; он открыл механизм эволюции, которым явл. естественный отбор. Впервые выдвинуто 3 материальных фактора эволюции – 3 принципа: 1) Принцип изменчивости. Носит универсальный характер; получаются неточные копии родителей. 2 вида изменчивости: определенная изменчивость - способность всех особей одного и того же вида в определенных условиях внешней среды одинаковым образом реагировать на эти условия (климат, почву); неопределенную изменчивость, характер которой не соответствует изменениям внешних условий. В современной терминологии неопределенная изменчивость называется мутацией. Мутация – внезапное изменение естественных структур, передается по наследству, т.к. зафиксировано в ДНК. Наследственность – способность организма сохранять и передавать свои особенности по наследству. 2) Борьба за существование. Раскрывает внутреннее противоречие в развитии живой природы. Сущ. Феномен распространения организма в геометрической прогрессии. 3) Принцип о неизбежности в природе избирательно уничтожения одних особей и размножения других. Понятие дарвинизма – вид; главные силы – внутре и межвидовая борьба.

Билет 34. Синтетическая теория эволюции.

Первоначальная теория Дарвина подверглась в дальнейшем значительным уточнениям, дополнениям и исправлениям, которые привели в конце концов к возникновению новой, синтетической теории эволюции (СТЭ). Синтетической она называется потому, что объединяет в своем составе все положительное, что содержалось в первоначальной теории эволюции Дарвина, но в то же время дополняет и развивает ее дальше, отказываясь от некоторых, неподтвердившихся ее положений. Синтетическая теория эволюции отличается от дарвиновской теории по ряду важнейших пунктов: • она ясно выделяет элементарную структуру, с которой начинается эволюция; в настоящее время такой структурой считается популяция, а не отдельная особь или вид, который включает в свой состав несколько популяций; • в качестве элементарного явления или процесса эволюции современная теория рассматривает устойчивое изменение генотипа популяции; • она шире и глубже истолковывает факторы и движущие силы эволюции, выделяя среди них факторы основные и неосновные. Кроме этого существенное отличие синтетической теории эволюции от дарвиновской состоит в четком разграничении областей исследования микроэволюции и макроэволюции. Эти термины впервые были введены в 1927 г. отечественным генетиком Ю.А. Филипченко (1882— 1930) для характеристики разных масштабов эволюции. Теория микроэволюции исследует изменения генетической структуры популяций, которые могут привести к образованию нового вида. В отличие от этого макроэволюция изучает возникновение надвидовых форм организации живых систем на протяжении длительного периода развития. Изменения, которые изучаются в рамках микроэволюции, доступны непосредственному наблюдению, тогда как макроэволюция происходит на протяжении длительного исторического периода времени, и поэтому ее процесс может быть реконструирован лишь задним числом. В этих целях могут быть использованы методы сравнительно-морфологического, эмбриологического и палеонтологического исследования, позволяющие с определенной степенью правдоподобия восстановить возможную картину происходивших процессов эволюции. При этом следует учитывать, что макроэволюция, как и микроэволюция, происходит в конечном итоге под воздействием изменений в окружающей среде. Несмотря на трудности, с которыми сталкиваются исследователи при изучении макроэволюции, к настоящему времени накоплен немалый обобщающий материал, формулируемый обычно в виде определенных закономерностей, или правил, макроэволюции крупных групп организмов. Некоторые из них. •Любая новая крупная группа организмов выше уровня вида, как правило, возникает потому, что приобретает в ходе эволюции качественно новые особенности в своей структуре и организации, которые дают ей важное преимущество в борьбе за существование. Наибольший интерес в этом смысле вызывает идея отечественного биолога А.Н. Северцова (1866—1936) об ароморфозе, согласно которой каждое крупное изменение в строении и функции организма можно рассматривать как новый фактор эволюции, во многом меняющий ее дальнейшее' направление и вызывающий новые формы отбора. Он подчеркивал, например, что именно появление разумного поведения у высших животных явилось существенным усовершенствованием движущих сил эволюции. • Уничтожение целых групп живых организмов в ходе эволюции обусловлено естественным отбором других групп, более приспособленных к изменившимся условиям окружающей среды. Исчезнувшие в процессе эволюции отдельные организмы, виды и группы впоследствии никогда не восстанавливаются в прежней форме. Важно подчеркнуть, что макроэволюция осуществляется через последовательность микроэволюций и поэтому не обладает какими-либо особыми механизмами эволюции. Синтетическая теория эволюции хотя и подвергла критике некоторые положения и принципы теории Ч. Дарвина, но сохранила ее основное содержание, а именно принцип естественного отбора как направляющей силы эволюционного процесса. В противоположность этому некоторые недарвиновские теории эволюции, появившиеся после победы дарвинизма в биологии, отвергали принцип естественного отбора. Наиболее ранней антидарвиновской концепцией стал неоламаркизм (Ламарк): эволюционные изменения происходят прямо или косвенно под влиянием условий окружающей среды, которые отражаются в изменениях некоторых свойств и признаков организмов. Эти изменения непосредственно передаются по наследству от родителей потомкам, не; нуждаясь в естественном отборе. К 30-м гг. XX в. под влиянием развития генетики неоламаркизм утратил свое влияние среди биологов.

Гене́тика от греч.— происходящий от кого-то — наука о законах и механизмах наследственности и изменчивости. Часть общей биологии. Её достижения используются в области генной инженерии. Мутагенез — это внесение изменений в нуклеотидную последовательность ДНК (мутаций). Различают естественный (спонтанный) и искусственный (индуцированный) мутагенез. Естественный, или спонтанный, мутагенез происходит вследствие воздействия на генетический материал живых организмов мутагенных факторов окружающей среды, таких как ультрафиолет, радиация, химические мутагены. Искусственный мутагенез широко используют для изучения белков и улучшения их свойств (направленной эволюции).

Билет 36. Основные черты биосферы как системы. (Учение В.И. Вернадского)

Центральным пунктом в этой концепции является понятие о живом веществе, которое В.И. Вернадский определяет как совокупность живых организмов. Кроме растений и животных он включает сюда и человечество, влияние которого на геохимические процессы отличается от воздействия остальных живых существ, во-первых, своей интенсивностью (теперь); во-вторых, тем воздействием, какое деятельность людей оказывает на остальное живое вещество. Это воздействие выражается прежде всего в создании многочисленных новых видов культурных растений и домашних животных. Такие новые виды не существовали раньше и без помощи человека либо погибают, либо превращаются в дикие породы. Поэтому Вернадский рассматривает геохимическую работу живого вещества в неразрывной связи животного, растительного царства и культурного человечества, как работу единого целого. В состав биосферы входит не только живое вещество, но и разнообразные неживые тела, которые Вернадский называет косными (атмосфера, горные породы, минералы и т.д.), а также и биокосные тела, образованные из разнородных живых и косных тел (почвы, поверхностные воды и т.п.). Исходной основой существования биосферы и происходящих в ней биогеохимических процессов является астрономическое положение нашей планеты, и в первую очередь ее расстояние от Солнца и наклон земной оси к плоскости земной орбиты. Это пространственное расположение Земли определяет в основном климат на планете, а последний, в свою очередь, жизненные циклы всех существующих на ней организмов. Солнце является основным источником энергии биосферы и регулятором всех геологических, химических и биологических процессов на нашей планете. Уровни организации живого: Молекулярный уровень; Клеточный и Субклеточный уровень; Организменный и органо-тканевый уровень; Популяционно-видовой уровень (уровень организ. Живых систем, способных к самостоятельной эволюции). Вид – совокупность популяций, целостная генетически замкнутая система. Биосфера – реальная среда протекания жизни человека. Состав биосферы: живое вещ-во (все живые орг.); биогенное вещ-во (создается и перерабатывается живыми ); косное вещ-во (абиогенное).

Билет 37. Учение о ноосфере.

Ноосфера — (греч. nous — разум и sphaira — шар) — "сфера взаимодействия общества и природы, в границах которой разумная человеческая деятельность становится определяющим фактором развития (эта сфера обозначается также терминами «антропосфера», «социосфера», «биотехносфера»). <...> Ноосфера — новая, высшая стадия эволюции биосферы, становление которой связано с развитием человеческого общества, оказывающего глубокое воздействие на природные процессы. Согласно Вернадскому, «в биосфере существует великая геологическая, быть может, космическая сила, планетное действие которой обычно не принимается во внимание в представлениях о космосе… Эта сила есть разум человека, устремленная и организованная воля его как существа общественного». Понятие «Ноосфера» было введено в начале XX в. Э. Леруа, который трактовал ее как «мыслящую» оболочку, формирующуюся человеческим сознанием. Э. Леруа подчёркивал, что пришёл к этой идее совместно со своим другом — крупнейшим геологом и палеонтологом-эволюционистом и католическим философом Пьером Тейяром де Шарденом. При этом Леруа и Шарден основывались на лекциях по геохимии, которые в 1922/1923 годах читал в Сорбонне Владимир Иванович Вернадский (1863—1945). С именем Вернадского и связано в первую очередь появление ноосферного учения. В ноосферном учении Человек предстаёт укоренённым в Природу, а «искусственное» рассматривается как органическая часть и один из факторов (усиливающийся во времени) эволюции «естественного». Обобщая с позиции натуралиста человеческую историю, Вернадский делает вывод о том, что человечество в ходе своего развития превращается в новую мощную геологическую силу, своей мыслью и трудом преобразующую лик планеты. Соответственно, оно в целях своего сохранения должно будет взять на себя ответственность за развитие биосферы, превращающейся в ноосферу, а это потребует от него определённой социальной организации и новой, экологической и одновременно гуманистической этики. Ноосферу можно охарактеризовать как единство «природы» и «культуры». Сам Вернадский говорил о ней то как о реальности будущего, то как о действительности наших дней, что неудивительно, поскольку он мыслил масштабами геологического времени. «Биосфера не раз переходила в новое эволюционное состояние… — отмечает В. И. Вернадский. — Это переживаем мы и сейчас, за последние 10—20 тысяч лет, когда человек, выработав в социальной среде научную мысль, создаёт в биосфере новую геологическую силу, в ней не бывалую. Биосфера перешла или, вернее, переходит в новое эволюционное состояние — в ноосферу — перерабатывается научной мыслью социального человека» («Научная мысль как планетное явление»). Таким образом, понятие «ноосфера» предстаёт в двух аспектах:1-ноосфера в стадии становления, развивающаяся стихийно с момента появления человека; 2-ноосфера развитая, сознательно формируемая совместными усилиями людей в интересах всестороннего развития всего человечества и каждого отдельного человека. Антро́пный при́нцип — аргумент «Мы видим Вселенную такой, потому что только в такой вселенной мог возникнуть наблюдатель, человек», утверждающий, почему в наблюдаемой нами Вселенной имеет место ряд нетривиальных соотношений между разнообразными фундаментальными физическими параметрами, которые способны привести к образованию разумной жизни. Часто выделяют сильный и слабый антропные принципы. 1-Слабый антропный принцип: во вселенной встречаются разные значения физических величин, но наблюдение некоторых значений более вероятно, поскольку в регионах, где величины принимают некоторые значения, жизнь более возможна. 2-Сильный антропный принцип: вселенная должна иметь свойства, позволяющие развиться разумной жизни. Подчеркнём, что в современной науке антропный принцип имеет статус любопытного наблюдения, которое не могло проводиться там, где не возникло разумной жизни, а следовательно и наблюдателя, способного увидеть следующие взаимосвязи. Теории строения мира, в которых сильный антропный принцип принимается за существенную аксиому, находятся в пограничной области между физикой и философией.

Билет 39. Понятие самоорганизации. Условия и механизмы самоорганизации.

Самоорганиза́ция — процесс упорядочения в системе за счет внутренних факторов, без внешнего специфического воздействия. В зависимости от подхода к описанию самоорганизации в определение включают характеристики системы, тип внутреннего фактора, особенности процесса. Гипотеза о упорядочении в системе за счет ее внутренней динамики высказывалась философом Р. Декартом в пятой части «Рассуждения о методе». Позже он подробно разработал эту идею в так и не опубликованной книге «Le Monde». В труде «Всеобщая естественная история и теория неба» И. Кант выдвинул небулярную гипотезу, согласно которой планеты образовались из туманности за счет притяжения и отталкивания, внутренне присущих материи. Необходимо заметить, что представления о спонтанном возникновении порядка и самоорганизации нетождественны. Атомизм Демокрита или статистика Больцмана рассматривают возникновение порядка как случайность, причем категория порядка является субъективной, наличие порядка кажущееся. В 1947 г. термин появился в научной публикации Уильяма Эшби. В 1960-е годы термин использовался в теории систем, а в 1970-е — 1980-е стал использоваться в физике сложных систем. Г. Хакен — основатель синергетики определил ее как науку о самоорганизации. До XXI века синергетика казалась монополистом на описание самоорганизации. В связи с сотрудничеством представителей естественных наук в области нанотехнологий выяснилось, что термин самоорганизация, в области супрамолекулярной химии и эволюционной биологии определен иным образом для других феноменов, нежели в синергетике. Кроме того, определение данное в рамках синергетики, благодаря междисциплинарности этой науки, расплылось по разным дисциплинам, стало нечетким.

Билет 40. Принцип глобального эволюционизма.

Возникновение концепции глобального эволюционизма (ГЭ), во многом связано не только с проблемой обоснования антропного принципа, но и, конечно, с расширением границ эволюционного подхода, принятого в биологической и социальных науках. Сам факт исторического появления и эволюции этих видов движения заставляет усомниться в абсолютной статичности и вечности других видов движения. Исходя из факта наличия эволюции Мира на последних этапах его истории, можно сделать предположение, что Мир в целом является эволюционной системой, то есть и все другие виды движения (помимо биологического и социального) сформировались в результате эволюции. Это высказывание и есть самая общая формулировка парадигмы Глобального эволюционизма.Эволюционный подход к существующим видам движения не подразумевает, что все они находятся в постоянном процессе эволюции, а наоборот констатирует необходимость их последовательного формирования на определенных этапах истории Мира. Вообще эволюция, как процесс, относящийся ко всей Вселенной в каждый момент времени реализуется локально только в одном виде движения. То есть всегда существует только одна локальная система (то есть не тождественная всему Миру), которую можно назвать эволюционной, в которой происходит появление принципиально новых, уникальных определений Мира. Глобальный эволюционизм Мира отличается от эволюции отдельных систем лишь своей временной непрерывностью, переносом процесса эволюции с одного вида движения на другой. В то время как эволюционный процесс в отдельной системе необходимо заканчивается при достижении некоего равновесного состояния, а эволюция продолжается в последующем виде движения.Один из моментов критики ГЭ связан с абсолютной несхожестью процессов эволюции в биологической и социальной системах и проистечением космологических и геологических процессов. Отмечается их разное направление и результат – одни движутся в сторону усложнения структурной организации, что не скажешь о последних. (Я уже обращал внимание на эту проблему, при обсуждении терминологических вопросов, но думаю, что необходимо еще раз взглянуть на нее, уже с позиции ГЭ.) Наиболее обще на эту критику можно ответить исходя из понимания временности эволюционного развития той или иной системы. Геологическая система была авангардом эволюции на вполне определенном этапе эволюции Мира. Именно в этот период происходили эволюционные процессы образования новых для Мира геологических объектов и структур. А дальнейшие процессы распада геологических объектов не имеют ничего общего с процессом эволюции. Тоже можно сказать и о космологических объектах. Образование астрономических элементов структуры Мира происходило на ранних этапах эволюции Вселенной, а современные процессы видоизменения астрономических объектов не носят эволюционного характера. И только в исторически последнем типе движения (авангарде эволюции) ГЭ реализуется в конкретном эволюционном процессе. (Имея в виду выше приведенные аргументы, можно сделать предположение, что современные научные эксперименты по синтезу живых систем безусловно обречены на неудачу. Возникновение первичных признаков биологических систем было возможно лишь на конкретном этапе эволюции Вселенной, при конкретных физических параметрах, которые естественно не реализуемы в данный момент.

Билет 41. Корпускулярно-волновой дуализм. Принцип дополнительности.

Корпускулярно-волновой дуализм — это теория о том, что свет представляется на микроуровне одновременно и как мельчайшие частицы (корпускулы), и как волны. В частности, свет — это и корпускулы (фотоны), и электромагнитные волны. Корпускулярно-волновой дуализм света означает, что свет одновременно обладает свойствами непрерывных электромагнитных волн и свойствами дискретных фотонов. Этот фундаментальный вывод был сделан физиками в XX века и вытекал из предшествующих представлений о свете. Ньютон считал, что свет - поток корпускул, т. е. поток прямолинейно летящих частиц вещества. Такая теория хорошо объясняла прямолинейное распространение света. Но возникали затруднения при объяснении законов отражения и преломления, а явления дифракции и интерференции совершенно не могли быть объяснены корпускулярной теорией. Поэтому возникла волновая теория света. Эта теория объясняла дифракцию и интерференцию, но возникали трудности с объяснением прямолинейного света.

       Только в XIX веке  Ж. Френель, используя открытия других физиков, сумел объединить уже выведенные принципы в одну теорию, согласно которой свет - поперечная механическая волна. В дальнейшем Максвелл открыл, что свет - один из видов электромагнитного излучения. Но в начале XX века, благодаря открытиям Эйнштейна представления о свете опять изменились. Свет стал пониматься как поток фотонов. Но определенные свойства света прекрасно объяснялись и волновой теорией.

       Свет обладает как корпускулярными, так и волновыми свойствами.         При этом существуют следующие закономерности: чем короче длина волны, тем ярче проявляются корпускулярные свойства, чем больше длина волны, тем ярче проявляются волновые свойства. Позднее  французский физик Л. де Бройль высказал идею, что корпускулярно-волновой дуализм имеет универсальную природу, т.е. присущ всем частицам вещества. Позже эта гипотеза подтвердилась экспериментально.

Современная трактовка корпускулярно-волнового дуализма может быть выражена словами физика В. А. Фока (1898—1974): «Можно сказать, что для атомного объекта существует потенциальная возможность проявлять себя, в зависимости от внешних условий, либо как волна, либо как частица, либо промежуточным образом. Именно в этой потенциальной возможности различных проявлений свойств, присущих микрообъекту, и состоит дуализм волна — частица. Всякое иное, более буквальное, понимание этого дуализма в виде какой-нибудь модели неправильно».

________________________________________________________________________________________________________

2-ой вариант:

Корпускулярно-волновой дуализм в квантовой механике.Корпускулярно-волновой дуализм, лежащее в основе квантовой механики положение о том, что в поведении микрообъектов проявляются как корпускулярные, так и волновые черты.  По представлениям классической (неквантовой) физики, движение частиц и распространение волн различаются принципиально. Однако опыты по вырыванию светом электронов с поверхности металлов (фотоэффект), изучение рассеяния света на электронах (Комптона эффект) и ряд др. экспериментов убедительно показали, что свет — объект, имеющий, согласно классической теории, волновую природу, — ведёт себя подобно потоку частиц. Световая «частица» (фотон) имеет энергию Е и импульс р, связанные с частотой n и длиной волны l света соотношениями: E=hn, p=h/l, где h — Планка постоянная. С другой стороны, оказалось, что пучок электронов, падающих на кристалл, даёт дифракционную картину, которую нельзя понять иначе, как на основе волновых представлений. Позже было установлено, что это явление свойственно вообще всем микрочастицам (см. Волны де Бройля, Дифракция частиц).Таким образом, характерной особенностью микромира является своеобразная двойственность, дуализм корпускулярных и волновых свойств, который не может быть понят в рамках классической физики. Так, возникновение дифракционной картины при рассеянии частиц несовместимо с представлением о движении их по траекториям. Естественное истолкование К.-в. д. получил в квантовой механике. ________________________________________________________________________________________________________

Билет 42. Квантовая механика и строение атома ( Дописать про строение атома!!!!!)

Данная картина мира явилась результатом дальнейшего развития электромагнитной картины мира. Формируется на основе:

• Квантовой гипотезы М.Планка (1858 – 1947)

• Волновой механики Э.Шредингера (1887 – 1961)

• Квантовой механики В.Гейзенберга (1901 – 1976)

• Квантовой теории атома Н.Бора (1885 – 1962)

В рамках квантово-механической картины мира сложились квантово-механические представления о материи:

- материя обладает корпускулярными и волновыми свойствами, т.е. каждый элемент материи имеет свойства волны и частицы.

Картина физической реальности в квартовой механике двупланова:

1. В неё входят характеристики исследуемого объекта;

2. Условия наблюдения (метод познания), от которых зависит определённость этих характеристик.

При описании объектов используется два класса понятий: пространственно-временные и энергетически-импульсные. Первые дают кинематическую картину движения, вторые – динамическую (причинную). Пространство-время и причинность относительны и зависимы.

Движение – частный случай физического взаимодействия: сильное – электромагнитное, слабое – гравитационное. Они описываются на основе принципа близкодействия: взаимодействия передаются соответствующими полями от точки к точке, скорость передачи взаимодействия конечна и не превышает скорости света.

Спецификой квантово-механических представлений о закономерности и причинности является то, что они выступают в вероятностной форме, в виде статистических законов.

Фундаментальные положения квантовой теории:

• Принцип неопределённости

• Принцип дополнительности

Билет 43. Принцип неопределенности. Понятие физического вакуума.

Принцип неопределенности.

Этот принцип впервые сформулировал известный немецкий физик В. Гейзенберг (1901—1976) в виде соотношения неточностей при определении сопряженных величин в квантовой механике. Теперь его обычно называют принципом неопределенности. Суть его заключается в следующем: если мы стремимся определить значение одной из сопряженных величин в квантово-механическом описании, например координаты х, то значение другой сопряженной величины, а именно импульса р = mv, нельзя определить с такой же точностью. Иначе говоря, чем точнее определяется одна из сопряженных величин, тем с меньшей точностью определяется другая величина. Это соотношение неточностей, или принцип неопределенности, выражается следующей формулой: Δх *Δр = h, где Δx — обозначает изменение или приращение координаты, Δр — приращение импульса, h — постоянную Планка. Таким образом, принцип неопределенности постулирует: Невозможно с одинаковой точностью определить и положение, и импульс микрочастицы. Произведение их неточностей не должно превышать постоянную Планка.

КВАНТОВАЯ МЕХАНИКА, фундаментальная физическая теория динамического поведения всех элементарных форм вещества и излучения, а также их взаимодействий. Квантовая механика представляет собой теоретическую основу, на которой строится современная теория атомов, атомных ядер, молекул и физических тел, а также элементарных частиц, из которых все это состоит.

Квантовая механика была создана учеными, стремившимися понять, как устроен атом. Атомные процессы в течение многих лет изучали физики и особенно химики; при изложении данного вопроса мы будем, не вдаваясь в подробности теории, следовать историческому ходу развития предмета.

Билет 44. Принцип соответствия. Соотношение между классической механикой и теорией относительности, классической и квантовой механиками. ( Н. Бор)

В физике принципом соответствия называется утверждение о том, что поведение квантовомеханической системы стремится к классической физике в пределе больших квантовых чисел. Этот принцип ввёл Нильс Бор в 1923 году. В более широком смысле под принципом соответствия понимают утверждение о том, что любая новая физическая теория должна в некотором пределе воспроизводить результаты старой проверенной теории, например, любая теория гравитации в пределе малых скоростей и слабых гравитационных полей должна сводиться к гравитации Ньютона.

Правила квантовой механики очень успешно применяются в описании микроскопических объектов, типа атомов и элементарных частиц. С другой стороны, эксперименты показывают, что разнообразные макроскопические системы (пружина, конденсатор и т.д) можно точно описать в соответствии с классическими теориями, используя классическую механику и классическую электродинамику. Однако, весьма разумно полагать, что окончательные законы физики должны быть независимыми от размера описываемых физических объектов. Это предпосылка для принципа соответствия Бора, который утверждает, что классическая физика должна появиться как приближение к квантовой физике, поскольку системы становятся большими.

Условия, при каких квантовая и классическая механики совпадают называется классическим пределом. Бор предложил грубый критерий для классического предела: переход происходит, когда квантовые числа, описывающие систему являются большими, означая или возбуждение системы до больших квантовых чисел, или то, что система описана большим набором квантовых чисел, или оба случая. Более современная формулировка говорит, что классическое приближение справедливо при больших значениях действия.

Принцип соответствия - один из инструментов, доступных физикам для того, чтобы выбрать соответствующую действительности квантовую теорию. Принципы квантовой механики довольно широки - например, они заявляют, что состояния физической системы занимают пространство Гильберта, но не говорят, какое именно.

Билет 45. Строение солнечной системы. Солнечно-земные связи.

Солнечная система представляет собой большую семью, состоящую из Солнца, планет и их спутников, комет, астероидов, большого количества пыли, газа и мелких частиц. Представление о случайном характере возникновения Солнечной системы и ее уникальности в настоящее время подвергается все более аргументированной критике. Во-первых, сам процесс возникновения и эволюции Вселенной представляет собой закономерный процесс самоорганизации материи на разных стадиях ее развития. Вряд ли поэтому можно сомневаться в том, что возникновение звезд, в том числе с окружающими их планетами, не является процессом случайным и уникальным. Во-вторых, этот теоретический аргумент сейчас подкрепляется астрономическими наблюдениями как с помощью новейших наземных инструментов, так и особенно благодаря запускаемым беспилотным астрономическим спутникам и наблюдениям с пилотируемых спутников. Так, например, с помощью американского спутника ИРАС удалось обнаружить у 10% звезд в окрестности Солнца избыточное инфракрасное излучение, дальнейший анализ которого привел к заключению, что эти звезды окружены облаками, содержащими мелкие твердые частицы. Более тщательное исследование одной из молодых звезд такого типа (Р Живописца) показало, что вокруг него движется газопылевой диск, размеры которого превышают 600 млн километров. По-видимому, из подобного рода газопылевой материи путем ее конденсации и возникли планеты нашей Солнечной системы. К сожалению, в настоящее время наука не располагает более или менее правдоподобными гипотезами ее происхождения, хотя начиная с XIX в. было выдвинуто большое число таких гипотез. Трудности, которые возникают на этом пути, обусловлены в первую очередь тем, что Солнечная система является единственным объектом, который мы в состоянии наблюдать и изучать. Поэтому ее невозможно исследовать с помощью сравнительного метода, как, например, изучают звезды, о которых накоплен большой статистический материал на основе многочисленных наблюдений множества самых различных звезд.Таким образом, метод исследования "Солнечной системы, как и любого единичного объекта, условно говоря, можно считать уникальным. Но по мере развития науки и наблюдательной техники, дальнейшего развития космических исследований открываются новые, зачастую неожиданные факты, которые вселяют уверенность, что проблема происхождения Солнечной системы будет со временем также решена. Тем не менее даже те знания, которыми мы располагаем относительно строения Солнечной системы и движения небесных тел в ней, дают нам возможность понять и объяснить многие процессы, которые происходят на поверхности и внутри нашей планеты.Солнечно-земные связи - влияние изменений солнечной активности на земные процессы: магнитные бури, ионизация газов в атмосфере и т.д.

Билет 46 + Билет 47. Строение звезд. Эволюция звезд.

Звезды – это газовые шары, в большинстве своем – стабильные, не испытывающие ни коллапса, ни расширения. Звезда является природной саморегулирующейся системой. Если по какой-то причине мощность энерговыделения в ядре звезды не сможет компенсировать излучение энергии с поверхности, то звезда не сможет противостоять гравитации: она начнет сжиматься, от этого повысится температура в ее ядре и возрастет интенсивность ядерных реакций – таким образом баланс энергии будет восстановлен.

Эволюция звезд. Звезда начинает свою жизнь как холодное разреженное облако межзвездного газа, сжимающееся под действием собственного тяготения. При сжатии энергия гравитации переходит в тепло, и температура газовой глобулы возрастает. В прошлом столетии вообще считали, что энергии, выделяющейся при сжатии звезды, достаточно для поддержания ее светимости, но геологические данные пришли в противоречие с этой гипотезой: возраст Земли оказался значительно больше того времени, в течение которого Солнце могло бы поддерживать свое излучение за счет сжатия (ок. 30 млн. лет). В этот период структура звезды начинает заметно меняться. Ее светимость растет, внешние слои расширяются, а температура поверхности снижается – звезда становится красным гигантом. На ветви гигантов звезда проводит значительно меньше времени, чем на главной последовательности. Когда масса ее изотермического гелиевого ядра становится значительной, оно не выдерживает собственного веса и начинает сжиматься; возрастающая при этом температура стимулирует термоядерное превращение гелия в более тяжелые элементы

Билет 48. Теория расширяющейся Вселенной. Большой взрыв.

Модели Вселенной, как и любые другие, строятся на основе тех теоретических представлений, которые существуют в данное время в космологии. Современная космология возникла после появления общей теории относительности, и поэтому ее в отличие от прежней, классической, космологии называют релятивистской. Эмпирической базой для нее послужили открытия внегалактической астрономии, важнейшим из которых, несомненно, было обнаружение явления «разбегания» галактик. В 1929 г. американский астроном Э.П. Хаббл (1889—1953) установил, что свет, идущий от далеких галактик, смещается в сторону красного конца спектра. Это явление, получившее название красного смещения, согласно принципу Доплера, свидетельствовало об удалении («разбегании») галактик от наблюдателя. Новый этап развития космологии был связан с исследованиями русского ученого А.А. Фридмана (1888—1925), которому удалось впервые теоретически доказать, что Вселенная, заполненная тяготеющим веществом, не может быть стационарной, а должна периодически расширяться или сжиматься. Этот принципиально новый результат нашел свое подтверждение после обнаружения Хабблом красного смещения, которое было истолковано как явление «разбегания галактик», свидетельствующее о расширении Вселенной. В связи с этим на первый план выдвигаются именно проблемы исследования расширения Вселенной и определения ее возраста по продолжительности этого расширения. Особенности развития космологии нашли отражение в различных моделях Вселенной. Общим для них является представление о нестационарном, изотропном и однородном характере ее моделей. Нестационарность означает, что Вселенная не может находиться в статическом, неизменном состоянии, а должна либо расширяться, либо сжиматься. «Разбегание» галактик, по-видимому, свидетельствует о ее расширении, хотя существуют модели, в которых наблюдаемое в настоящее время расширение рассматривается как одна из стадий так называемой пульсирующей Вселенной, когда вслед за расширением происходит ее сжатие. Все ученые сходятся в том, что для объяснения расширения Вселенной необходимо допустить, что первоначально Вселенная находилась в условиях, которые трудно вообразить на Земле. Такое расширение должно начаться с некоторой сингулярной точки (содержит бесконечное число энергии и материи), в которой должна быть сконцентрирована вся материя. Поэтому состояние материи в этой точке должно удовлетворять специфическим условиям, которые трудно обнаружить где-либо в мире.Эти условия характеризуются наличием высокой температуры и давления в сингулярности, в которой была сосредоточена материя. Такое допущение вполне согласуется с установлением расширения Вселенной, которое могло начаться, когда она находилась в очень горячем состоянии и постепенно охлаждалась по мере расширения. Такая модель  «горячей» Вселенной впоследствии была названа стандартной. Эта модель предполагает, что начальная температура внутри сингулярности превышала 10¹³ градусов (10 трлн) по абсолютной шкале Кельвина. В подобном состоянии неизбежно должен был произойти «большой взрыв», с которым связывают начало эволюции в стандартной модели Вселенной, называемой также моделью «большого взрыва». Предполагают, что такой взрыв произошел примерно 15—20 млрд лет назад и сопровождался сначала быстрым, а потом более медленным расширением и соответственно постепенным охлаждением Вселенной. По степени этого расширения ученые судят о состоянии материи на разных стадиях ее эволюции.