22. Структурные уровни организации живой материи.

Жизнь организована по принципу иерархичности.

1. Доклеточный, молекулярный уровень. Входят – ДНК и РНК (нуклеиновые кислоты), белки (состоят из 20 аминокислот).

2. Клеточный уровень (клетки и многоклеточные организмы)

Все клетки делятся на: 1. прокариоты – лишены ядер. К ним относятся бактерии,грибы,сине-зеленые водоросли; 2. эукариоты – сложные клетки, содержащие ядра. К ним относятся все другие организмы, в т.ч. человек. 3. архебактерии – промежуточное положение и свойства прокариотов и эукариотов. Могут поглощать тяжелые металлы. Имеют неполное ядро.

По типу питания делятся на: 1. автотрофы – организмы, не нуждающиеся в органической пище. К ним относятся зеленые растения. 2. Гетеротрофы – («гетерос» - другой) не могут жить без органической пищи. К ним относятся в т.ч. человек.

3. Популяции - группа особей одного вида,которая имеет единый генофонд и единую территорию. Единица эволюции.

4. Виды – состоят из нескольких популяций.

5. Биоценозы («ценоз»-общий) – совокупность микроорганизмов,растений и животных, населяющих данный участок суши или водоема.

6. Биогеоценозы – единство биоценоза и окружающей среды.Этот термин часто употребляется как синоним термина «экосистема».

7. Биосфера – совокупность всех биогеоценозов, в которых осуществляется всеобщая система жизни. 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.2

23 В 1900 г. М. Планк показал, что энергия излучения или поглощения электромагнитных волн не может иметь произвольные значения, а кратна энергии кванта, т.е. волновой процесс приобретает окраску дискретности. Идея Планка о дискретной природе света получили свое подтверждение в области фотоэффекта. Де Бройль открыл примерно в это же время у частиц волновые свойства (дифракция электрона).Таким образом, частицы неотделимы от создаваемых ими полей и каждое поле вносит свой вклад в структуру частиц, обуславливая их свойства. В этой неразрывной связи частиц и полей можно видеть одно из наиболее важных проявлений единства прерывности и непрерывности в структуре материи.Для характеристики прерывного и непрерывного в структуре материи следует также упомянуть единство корпускулярных и волновых свойств всех частиц и фотонов. Единство корпускулярных и волновых свойств материальных объектов представляет собой одно из фундаментальных противоречий современной физики и конкретизируется в процессе дальнейшего познания микроявлений. Изучение процессов макромира показали, что прерывность и непрерывность существуют в виде единого взаимосвязанного процесса. При определенных условиях макромира микрообъект может трансформироваться в частицу или поле и проявлять соответствующие им свойства.

Литосфера – внешняя сфера твердой Земли.

24

Принцип симметрии — базовый принцип в научном познании, объясняющий взаимодействие элементарных частиц. Выводится из принципа противоречия — это отношение противоположностей, которые взаимно обуславливают друг друга и не могут друг без друга существовать.

Инвариантность (принцип инвариантности - смещения во времени и пространстве не влияет на протекание физических процессов) структуры, свойств, формы материального объекта относительно его преобразований называется симметрией. Наглядный пример пространственной симметрии материальных систем — кристаллическая структура твердых тел (симметрия раковин моллюсков, орнамент, дикорастущие растения и др. — симметрия строения).

Законы сохранения.

физические закономерности, согласно которым численные значения некоторых физических величин не изменяются со временем в любых процессах или в определённом классе процессов.

Закон сохранения энергии — основной закон природы, заключающийся в том, что энергия замкнутой системы сохраняется во времени. Другими словами, энергия не может возникнуть из ничего и не может в никуда исчезнуть, она может только переходить из одной формы в другую. Согласно теореме Нётер, закон сохранения механической энергии является следствием однородности времени. В классической механике закон проявляется в сохранении механической энергии (суммы потенциальной и кинетической энергий). В термодинамике закон сохранения энергии называется первым началом термодинамики и говорит о сохранении энергии в сумме с тепловой энергией.

Закон сохранения импульса (Закон сохранения количества движения) утверждает, что сумма импульсов всех тел (или частиц) замкнутой системы есть величина постоянная.

25.

26. Порядок и беспорядок в природе. Механистический детерминизм или жесткий детерминизм, основанный на понимании причинной связи как однозначной и постоянной и идее полной предопределённости всех будущих событий. Критика концепции детерминизма Эпикуром, его учение о неустранимой случайности в движении атомов. Механи(сти)ческий детерминизм как: утверждение о единственно возможной траектории движения материальной точки при заданном начальном состоянии; лапласова концепция полной выводимости всего будущего (и прошлого) Вселенной из её современного состояния с помощью законов механики. Для механистического детерминизма характерен ньютоновский тип законов, где случайность не принимается во внимание. Детерминистское описание мира: динамическая теория, которая однозначно связывает между собой значения физических величин, характеризующих состояние системы. Примеры динамических теорий: механика, электродинамика, термодинамика, теория относительности, эволюционная теория Ламарка, теория химического строения. Невозможность абсолютно точного задания начального состояния системы вследствие неизбежной погрешности измерений. Невозможность достаточно точного задания начального состояния систем с динамическим хаосом, для которых любая допущенная в измерениях или расчётах погрешность очень быстро нарастает с течением времени. Примеры систем с динамическим хаосом: погода и климат, турбулентность, фондовые рынки. Статистический или вероятностный детерминизм – результат взаимодействия большого числа элементов, индивидуальнодетерминированных в соответствии с другими типами детерминации. Событие, в котором имеется несколько альтернатив. Статистическая форма детерминации. Основные типы природных и общественных законов в биологии, квантовой физике, общественных отношениях, истории носят вероятностный характер. Описание систем с хаосом и беспорядком: статистическая теория, которая однозначно связывает между собой вероятности тех или иных значений физических величин. Основные понятия статистической теории: случайность (непредсказуемость), вероятность (числовая мера случайности), среднее значение величины, флуктуация (случайное отклонение системы от среднего (наиболее вероятного) состояния. Примеры статистических теорий: молекулярно-кинетическая теория, теории квантовой физики, эволюционная теория Дарвина, молекулярная генетика. Соответствие динамических и статистических теорий: их предсказания совпадают, когда можно пренебречь флуктуациями; в остальных случаях статистические теории дают более глубокое, детальное и точное описание реальности. Этимология понятия «хаос». Примеры хаоса. Проявления хаоса во всех научных дисциплинах. Отличие хаоса (непредсказуемость возникает вследствие слишком сильной чувствительности поведения системы к начальным условиям) от беспорядка (поведение системы определяется постоянно действующими на неё неконтролируемыми факторами). Поиск механизмов объяснения порядка и хаоса. Переход от беспорядка к порядку в сильно неравновесных условиях. Энтропия определяет качество системы. Роль энтропии как меры хаоса. Неравновесная термодинамика. Согласно теореме И.Р. Пригожина, если открытую термодинамическую систему при неизменных во времени условиях предоставить самой себе, то прирост энтропии будет уменьшаться до тех пор, пока система не достигнет стационарного состояния динамического равновесия; в этом состоянии прирост энтропии будет минимальным.

27 СТАТИСТИЧЕСКИЕ И ДИНАМИЧЕСКИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ (закономерности жесткой детерминации и статистические закономерности) — два класса закономерностей, различающиеся характером лежащих в их основе связей и зависимостей. Представления о динамических закономерностях являются исторически первыми. Механика исходит из изучения законов движения отдельных, индивидуализированных макротел. Основной задачей ее является определение траектории движения макротел под воздействием сил. Весьма существенно, что эта траектория определяется единственным образом. Логическая структура механики легла в основу характеристики динамических закономерностей. Соответственно, в качестве определяющей черты класса динамических закономерностей рассматривается строго однозначный характер всех без исключения связей и зависимостей, отображаемых в рамках соответствующих представлений и теорий. Представления о статистических закономерностях сформировались во 2-й пол. 19 в. в ходе становления классической статистической физики, которая исходит из изучения газов как систем, образованных из огромного числа отдельных однотипных объектов (молекул), состояние которых взаимонезависимо. В общем случае статистические системы суть системы, образованные из независимых или квази-независимых сущностей. Соответственно этому при анализе их оснований существенны идеи и методы системного анализа, важнейшим понятием которого является понятое структуры. Математическим аппаратом статистических теорий является теория вероятностей, а структура статистических систем выражается через представления о вероятностных распределениях. Статистические закономерности и есть закономерности, которые выражаются на языке вероятностных распределений — как законы взаимосвязи межау распределениями различных величин, характеризующих объекты исследования, и как законы изменения во времени этих распределений. Зависимости между распределениями и их изменения во времени определяются вполне однозначным образом. С позиций распределений делаются заключения как о целостных характеристиках систем, так и о свойствах отдельных элементов этих систем. Специфика статистических систем выражается через понятия случайности, независимости, иерархии (уровней внутреннего строения и детерминации). Тем самым устанавливается самоценность статистических закономерностей. Встает вопрос: как возможно образование (устойчивых) систем из независимых сущностей? Ведь обычно считается, что системы образуются благодаря наличию устойчивых взаимосвязей между элементами, образующими сами системы. Особенностью статистических систем является то, что устойчивость им придают внешние условия, внешние воздействия, которые накладываются на поведение систем и их элементов.

Развитие фундаментальных наук о природе со 2-й пол. 19 в. неотделимо от статистических закономерностей. К таким наукам, помимо статистической физики, относятся общая теория эволюции, генетика, квантовая теория, кибернетика (как общая теория управления и информации).

Закономерности жесткой детерминации и статистические закономерности характеризуют громадные области бытия. Принято рассматривать концепцию жесткой детерминации и вероятностные взгляды на мир как два предельных, диаметрально противоположных подхода к анализу бытия и познания. Соответственно, становление новой концептуальной парадигмы выступает как своеобразный синтез концепции жесткой детерминации и вероятностного подхода.

29. Химические системы Можно сказать что до открытия в 1869 г. периодической системы химических элементов Дмитрием Ивановичем Менделеевым (1834—1907) не существовало той объединяющей системы, с помощью которой можно было бы объяснить весь накопленный фактический материал, а следовательно, представить все наличное знание как систему теоретической химии.

Характер любой химической системы, как известно, зависит не только от состава и строения ее элементов, но и от их взаимодействия. Именно такое взаимодействие определяет специфические, целостные свойства самой системы. Поэтому при исследовании разнообразных веществ и их реакционной способности ученым приходилось заниматься и изучением их структур. Соответственно уровню достигнутых знаний менялись и представления о химической структуре веществ. Хотя разные ученые по-разному истолковывали характер взаимодействия между элементами химических систем, тем не менее все они подчеркивали, что целостные свойства этих систем определяются именно специфическими особенностями взаимодействия между их элементами.

В качестве первичной химической системы рассматривалась при этом молекула, и поэтому, когда речь заходила о структуре веществ, то имелась в виду именно структура молекулы как наименьшей единицы вещества.

Попытку раскрытия структуры молекул и синтезирования новых веществ предпринял известный немецкий химик Фридрих Кекуле (1829—1896). Он стал связывать структуру с понятием валентности элемента, или числа единиц его сродства. На этой основе и возникли те структурные формулы, которыми с определенными модификациями пользуются при изучении органической химии в школе. В этих формулах элементы связывались друг с другом по числу единиц их валентности. Комбинируя атомы различных химических элементов по их валентности, можно прогнозировать получение различных химических соединений в зависимости от исходных реагентов. Таким путем можно было управлять процессом синтеза различных веществ с заданными свойствами, а именно это составляет важнейшую задачу химической науки.

Важной компонентой, характеризующей химические процессы, является их энергетика, представляющая собой потенциал взаимодействия элементов химической системы.