- •Федеральное агентство по образованию
- •Е.А.Коломийцева концепции современного естествознания Краткий курс лекций
- •Содержание
- •Вступление
- •Лекция 1. Предмет и методы естествознания
- •1. Предмет естествознания. Естественнонаучная и гуманитарная культуры.
- •2. Наука и научный метод.
- •3. Исторические аспекты развития естествознания.
- •4. Основные разделы современного естествознания.
- •5. Структурные уровни организации материи.
- •Лекция 2. Практические методы физических исследований. Физические величины и измерения.
- •Измерения и измерительные приборы.
- •Для измерения времени также нужен эталон. В настоящее время считается, что 1 секунда – это время, за которое происходит 9192631830 периодов колебаний излучения, испускаемого изотопом цезия .
- •Физические размерности. Международная система си.
- •4. Погрешности измерений.
- •Перечислим основные факторы неточности эксперимента. Помимо грубых промахов самого экспериментатора, их можно разделить на две группы:
- •1) Систематические, которые определяются классом точности прибора (1/2 цены деления) и, возможно, какой-то постоянной ошибкой прибора;
- •Эксперимент.
- •Использование результатов эксперимента. Теория. Критерии научности и истинности теории.
- •Классическая механика и границы ее применимости. Материальная точка. Система отсчета.
- •Траектория, путь и перемещение. Радиус-вектор. Кинематические уравнения.
- •Средняя и мгновенная скорости. Ускорение.
- •Движение материальной точки по окружности. Угол поворота, угловая скорость и угловое ускорение.
- •Связь между линейными и угловыми кинематическими характеристиками движения.
- •Лекция 4. Силы в природе. Фундаментальные взаимодействия.
- •Понятие силы.
- •Динамика макромира. Законы классической механики.
- •Силы в природе.
- •Фундаментальные взаимодействия.
- •Лекция 5. Меры движения – импульс и энергия. Законы сохранения и симметрия пространства - времени.
- •Импульс.
- •Работа в механике. Консервативные и неконсервативные силы.
- •Виды энергии.
- •Момент импульса.
- •Законы сохранения и симметрия пространства-времени.
- •Концепции близкодействия и дальнодействия.
- •Лекция 7. Мегамир. Элементы частной теории относительности. Релятивистская концепция.
- •Движение с большими скоростями.
- •Постулаты Эйнштейна и принцип относительности Эйнштейна.
- •Преобразования Лоренца и следствия из них.
- •Правило сложения скоростей.
- •Масса. Взаимосвязь массы и энергии.
- •Представление об общей теории относительности.
- •Интервал и принцип причинности.
- •Лекция 8. Проблемы пространства и времени.
- •Что мы понимаем под пространством?
- •Основные свойства пространства.
- •Проблемы в представлениях о пространстве.
- •Способы измерения времени.
- •Основные свойства времени.
- •Проблемы в представлениях о времени.
- •Лекция 9. Волновые процессы.
- •Колебания.
- •Скорость и ускорение при колебаниях. Фазовое пространство.
- •Свободные гармонические затухающие колебания и вынужденные колебания.
- •Волновые процессы.
- •Свойства волн.
- •Электромагнитные волны в природе и технике.
- •Автоволны.
- •Лекция 10. Законы микромира. Корпускулярно-волновой дуализм материи. Принцип дополнительности и проблемы причинности.
- •Гипотеза квантов энергии м.Планка.
- •Гипотеза де Бройля. Волновые свойства частиц.
- •Динамика микрочастиц. Принцип неопределенностей Гейзенберга
- •- Принцип неопределенностей Гейзенберга.
- •Представление о квантовой механике.
- •Проблемы причинности.
- •Лекция 11. Элементарные частицы. Кварки.
- •Классификация элементарных частиц.
- •Взаимные превращения элементарных частиц.
- •Гипотеза кварков.
- •Элементарные частицы и фундаментальные взаимодействия.
- •Лекция 12. Радиоактивность
- •Радиоактивные распады.
- •Виды радиоактивных распадов.
- •Законы радиоактивных распадов.
- •Воздействие излучения на человека.
- •Дозиметрия.
- •Лекция 13. Динамические и статистические закономерности.
- •Термодинамический и статистический методы изучения многочастичных систем.
- •Термодинамическое равновесие и квазистатические процессы.
- •Понятие температуры.
- •Теплота, внутренняя энергия и работа.
- •Лекция 14. Энергия в термодинамических процессах.
- •Первое начало термодинамики как закон сохранения энергии.
- •Тепловые машины. Цикл Карно.
- •Деградация энергии. Тепловое загрязнение окружающей среды.
- •Традиционные и нетрадиционные источники энергии.
- •Лекция 15. Порядок и беспорядок в природе. Фазовые переходы. Энтропия. Второе начало термодинамики и «стрела времени».
- •Энтропия.
- •Статистическое толкование энтропии.
- •Второе начало термодинамики.
- •Энтропия и информация.
- •Фазовые переходы. Нарушения симметрии при фазовых переходах и параметр порядка.
- •Лекция 16. Синергетика. Соотношение порядка и хаоса в открытых неравновесных системах.
- •Открытые неравновесные системы.
- •Функция диссипации. Диссипативные структуры.
- •Сценарий образования упорядоченных структур.
- •Примеры самоорганизации в неживой природе: Возникновение структуры как фазовый переход.
- •Бифуркации. Вероятностный характер эволюции системы. Динамический хаос.
- •Аттракторы. Фракталы.
- •Лекция 17. Происхождение и эволюция Вселенной.
- •Строение Вселенной.
- •Гипотезы о возникновении Вселенной.
- •«Инфляционная модель».
- •Физический вакуум.
- •Виды галактик. Млечный Путь.
- •Звезды и их эволюция. Главная последовательность.
- •Черные дыры.
- •Солнце и Солнечная система.
- •Лекция 18. Планета Земля.
- •Формирование и строение Земли.
- •Строение Земли.
- •История геологического развития Земли.
- •Литосфера и ее экологические функции.
- •Магнитосфера.
- •Гидросфера.
- •Атмосфера.
- •Географическая оболочка Земли.
- •Климат.
- •Географическая широта местности
- •10. Глобальные изменения климата.
- •Лекция 19. Элементы химии.
- •Химические элементы. Периодическая система элементов д.И.Менделеева.
- •Понятие вещества. Агрегатные состояния вещества. Виды химических связей.
- •Реакционная способность веществ. Виды химических реакций.
- •Тепловой эффект химических реакций и энтропия.
- •Химическое равновесие. Катализ и его виды.
- •Лекция 20. Вода и гипотезы о происхождении жизни на Земле. Самоорганизация в живой природе.
- •Особенности биологического уровня организации материи.
- •Вода как колыбель жизни.
- •Исторический обзор основных концепций возникновения жизни на Земле.
- •Самоорганизация в живой природе.
- •Лекция 21. Биосфера и проблемы экологии. Понятие о ноосфере.
- •Уровни организации живой материи.
- •Биосфера.
- •Биоценоз. Биогеоценоз.
- •Проблемы взаимодействия человека и природы.
- •Возможные сценарии развития биосферы.
- •Учение в.И.Вернадского о ноосфере.
- •Лекция 22. Молекулярные основы жизни. Днк и информация.
- •Молекулярные механизмы жизни.
- •Элементарные представления о строении клетки и ее жизнедеятельности.
- •Днк и информация.
- •Мутации как ошибки при репликации днк.
- •Проблемы биологической этики.
- •Поведенческая информация. Информация и жизнь.
- •Лекция 23. Феномен человека.
- •Антропология.
- •Человек как высшая ступень эволюции. Основные этапы антропогенеза.
- •Концепция географически детерминированного этногенеза л.Н.Гумилева..
- •Космические и биологические циклы. Русский космизм (идеи а.Л.Чижевского, к.Э.Циолковского).
- •Антропный принцип.
- •Человек: индивидуум, личность, индивидуальность.
- •Самоорганизация в социально-экономических системах.
- •Лекция 24. Теория эволюции в биологии. Принципы универсального эволюционизма. Путь к единой культуре.
- •Додарвиновский эволюционизм. Идеи Ламарка и Кювье.
- •Классическая теория эволюции ч.Дарвина.
- •Современная теория эволюции.
- •Квантовый характер видообразования.
- •Принцип универсального эволюционизма.
- •Вопросы для подготовки к экзамену
- •Задачи для самостоятельного решения
- •Рекомендуемая литература
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение
Высшего профессионального образования
Московский государственный университет
Приборостроения и информатики
Е.А.Коломийцева концепции современного естествознания Краткий курс лекций
Москва
2006
УДК 50
Рецензенты:
к.т.н., проф. Фигуровский Е.Н., к.ф.-м.н., доц. Шпиченецкий Б.Я.
Е.А.Коломийцева. КОНЦЕПЦИИ СОВРЕМЕННОГО ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ.
Краткий курс лекций. М., 2006, 80 с.
Учебное пособие предназначено для студентов МГУПИ, изучающих дисциплину «Концепции современного естествознания»
МГУПИ, 2006
Содержание
Вступление............................................................................................................................ |
4 |
Лекция 1. Предмет и методы естествознания…………………………………………… |
4 |
Лекция 2. Практические методы физических исследований. Физические величины и измерения………………………………………………………………………………….. |
7 |
Лекция 3. Макромир. Движение в классической механике…………………………….. |
9 |
Лекция 4. Силы в природе. Фундаментальные взаимодействия……………………….. |
13 |
Лекция 5. Меры движения – импульс и энергия. Законы сохранения и симметрия пространства - времени…………………………………………………………………… |
15 |
Лекция 6. Физические поля. Концепции близкодействия и дальнодействия…………. |
18 |
Лекция 7. Мегамир. Элементы частной теории относительности. Релятивистская концепция………………………………………………………………………………….. |
19 |
Лекция 8. Проблемы пространства и времени…………………………………………... |
21 |
Лекция 9. Волновые процессы……………………………………………………………. |
25 |
Лекция 10. Законы микромира. Корпускулярно-волновой дуализм материи. Принцип дополнительности и проблемы причинности………………………………... |
29 |
Лекция 11. Элементарные частицы. Кварки…………………………………………….. |
32 |
Лекция 12. Радиоактивность……………………………………………………………… |
34 |
Лекция 13. Динамические и статистические закономерности…………………………. |
36 |
Лекция 14. Энергия в термодинамических процессах………………………………….. |
39 |
Лекция 15. Порядок и беспорядок в природе. Фазовые переходы. Энтропия. Второе начало термодинамики и «стрела времени»…………………………………………….. |
41 |
Лекция 16. Синергетика. Соотношение порядка и хаоса в открытых неравновесных системах……………………………………………………………………………………. |
44 |
Лекция 17. Происхождение и эволюция Вселенной……………………………………. |
47 |
Лекция 18. Планета Земля………………………………………………………………… |
53 |
Лекция 19. Элементы химии……………………………………………………………… |
57 |
Лекция 20. Вода и гипотезы о происхождении жизни на Земле. Самоорганизация в живой природе…………………………………………………………………………….. |
60 |
Лекция 21. Биосфера и проблемы экологии. Понятие о ноосфере…………………….. |
63 |
Лекция 22. Молекулярные основы жизни. ДНК и информация……………………….. |
67 |
Лекция 23. Феномен человека……………………………………………………………. |
70 |
Лекция 24. Теория эволюции в биологии. Принципы универсального эволюционизма. Путь к единой культуре.......................................................................... |
74 |
Вопросы для подготовки к экзамену…………………………………………………….. |
77 |
Задачи для самостоятельного решения…………………………………………………. |
79 |
Рекомендуемая литература……………………………………………………………… |
80 |