Контрольная работа по "Естествознания"

Содержание:

1. Дайте определение  следующих понятий: суждение, фактор, равновесное состояние, гипотеза, хаос, поле, механическое движение, физический вакуум…………………………………………………………………………...…3

2. Проведите сравнение  методов наблюдения и эксперимента……………….4

 3. Назовите основные принципы эволюции живых систем……………….…..6

4. Раскройте суть динамических  и статистических закономерностей  и проведите их сравнение. Статистическая  физика………………………………9

5. Изложите основные  положения неклассического типа  научной рациональности…………………………………………………………………..13

6. Назовите известные  Вам законы сохранения физических  свойств материи. В каких системах  они выполняются?..................................................................14

Список использованных источников…………………………………………...16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Дайте определение  следующих понятий: суждение, фактор, равновесное состояние, гипотеза, хаос, поле, механическое движение, физический вакуум.

 

Суждение –  форма мышления, в которой что-либо утверждается или отрицается о предмете, его свойствах или отношениях между предметами. Виды суждений и отношения между ними изучаются в философской логике.

Фактор – момент, существенное обстоятельство в каком-н. процессе, явлении. 

Равновесное состояние  – движение системы вблизи положения равновесия. 

Гипотеза – недоказанное утверждение, предположение или догадка. Любая гипотеза должна быть опровержима хотя бы в принципе. Неопровержимые предположения (например, аксиомы) гипотезами не являются.

Хаос – пропасть, тьма, мрачное и беспредельное пространство, первобытный мрак, предшествовавший упорядоченному и гармоничному космосу, созданному рукой Творца. 

Поле – пространство, в пределах которого проявляется действие каких-либо сил. 

Механическое  движение – механи́ческим движе́нием тела называется изменение его положения в пространстве относительно других тел с течением времени. При этом тела взаимодействуют по законам механики.

Физический  вакуум – среда, в которой нет частиц вещества или поля.

 

 

 

 

 

 

2. Проведите сравнение  методов наблюдения и эксперимента.

 

Наблюдение - метод эмпирического познания, позволяющий получить некоторую первичную информацию об объектах окружающей действительности.

По способу  проведения наблюдения могут быть:

- непосредственными - те или иные свойства, стороны объекта отражаются, воспринимаются органами чувств человека;

- опосредованными - проводятся с использованием тех или иных технических средств (микроскопов, телескопов);

- косвенными - обязательно основываются на некоторых теоретических положениях, устанавливающих определенную связь (например, в виде математически выраженной функциональной зависимости) между наблюдаемыми и ненаблюдаемыми явлениями; используются в ядерной физике.

Эксперимент - метод эмпирического исследования, предполагающий активное, целенаправленное и строгоконтролируемое воздействие исследователя на изучаемый объект для выявления и изучения тех или иных его сторон, свойств, связей.

Эксперимент включает в себя другие методы эмпирического  исследования (наблюдение, измерение) и в то же время обладает рядом важных, только присущих ему особенностей:

- в ходе эксперимента объект может быть поставлен в некоторые искусственные, в частности, экстремальные условия (например, изучаться при сверхвысоких температурах, при чрезвычайно высоких давлениях и т. п.);

- экспериментатор может вмешиваться в естественное течение процессов;

- условия эксперимента повторяются столько раз, сколько это необходимо для получения достоверных результатов.

В зависимости  от характера проблем, решаемых в ходе экспериментов, последние обычно подразделяются на исследовательские и проверочные.

Исследовательские эксперименты дают возможность обнаружить у объекта новые, неизвестные свойства. Примером может служить обнаружение ядра атома Э. Резерфордом при бомбардировке альфа-частицами золотой фольги.

Проверочные эксперименты служат для проверки, подтверждения тех или иных теоретических построений. Так, существование целого ряда элементарных частиц было вначале предсказано теоретически, и лишь позднее они были обнаружены экспериментальным путем.

Исходя из методики проведения и получаемых результатов, эксперименты подразделяются на качественные и количественные.

Качественные  эксперименты носят поисковый характер и не приводят к получению каких-либо количественных соотношений. Они позволяют лишь выявить действие тех или иных факторов на изучаемое явление.

Количественные  эксперименты направлены на установление точных количественных зависимостей в исследуемом явлении. В процессе исследований обычно качественный эксперимент предваряет количественный.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Назовите основные  принципы эволюции живых систем.

Интенсивное проникновение  эволюционной парадигмы в биологию началось в конце XVIII в. благодаря работам французского биолога Ламарка. Ламарк объяснил изменчивость видов взаимодействием двух факторов: влияния внешней среды (питание, климат, упражнение органов) и наследственности. Проблемы, поставленные Ламарком, были успешно разрешены Ч. Дарвином в его работе «Происхождение видов путем естественного отбора» (1859), которая заложила основу учения о биологической эволюции.

Это наука о  причинах, движущих силах и закономерностях  изменения и развития живых организмов. Эволюционное учение является теоретической  основой современной биологии. С точки зрения теории эволюции все многообразие живой природы является результатом действия трех взаимосвязанных факторов: наследственности, изменчивости и естественного отбора.

Эти выводы теории эволюции базируются на следующих наблюдениях. Во-первых, в любой популяции животных наблюдается изменчивость составляющих ее особей. Во-вторых, некоторые из этих изменений получены от родительских особей, другие являются результатом приспособления к окружающей среде и приобретены в течение жизни. В-третьих, рождается, как правило, гораздо большее число организмов, чем доживает до стадии размножения. Причем выживают те организмы, которые обладают сочетанием признаков, повышающих вероятность их выживания и размножения. Если эти признаки закреплены в генах, они передаются потомству.

Наиболее ярко эволюционные процессы проявляются  на уровне популяций (длительно существующих групп особей, устойчиво сохраняющихся  на протяжении жизни многих поколений). Виды, как правило, состоят из нескольких популяций, хотя бывают и исключения. Появление элементарных эволюционных изменений в популяции, то есть ее новых устойчивых признаков, передающихся по наследству через несколько поколений зависит от следующих эволюционных факторов.

Первое. Перестройка  генов - мутационный процесс. Является основой разнообразия особей в популяциях, но он основан на случайности и не определяет направление эволюции.

Второе. Популяционные  волны - резкие колебания численности  особей, они могут резко менять число встречающихся мутаций, создавая те или иные предпосылки для эволюционных изменений.

Третье. Изоляция - возникновение препятствий, уменьшающих  возможности обмена генетической информацией  с другими группами особей данного  вида. Она выступает как фактор, закрепляющий начальную стадию дифференциации генофонда обособившейся группы.

Четвертое. Естественный отбор - выживание и оставление потомства. Этот фактор действует на всех стадиях  развития особи, причем отбор закрепляет именно те особенности, которые полезны  данному виду как целому. Эти признаки могут быть вредны для особи, но полезны для популяции. Таким образом, весь ход эволюции видов ведет к тому, что признаки, обеспечивающие выживание в данных условиях, встречаются в популяции все чаще от поколения к поколению, определяя направление развития вида. Эволюция есть направленный процесс исторического изменения живых организмов. Указанные факторы действуют не только на популяционном и видовом уровне как микроэволюции, но также и на надвидовом уровне как макроэволюция, образуя новые виды и классы живого. Современная сложная структура живого является результатом продолжавшейся миллионы лет макро- и микроэволюци.

Комплекс представлений  о макро- и микроэволюции, сложившийся  к середине ХХ в., стали называть синтетической теорией эволюции.

Генетика - это биологическая наука о наследственности и изменчивости организмов и методах управления ими. Она является научной основой для разработки методов селекции, то есть создания новых пород животных, видов растений и т.д.

Основными направлениями  исследований ученых-генетиков в ХХ в. стали:

- Изучение элементарных материальных структур, которые являются носителями генетической информации, единицами наследственности.

- Исследование механизмов и закономерностей передачи генетической информации.

- Изучение механизмов реализации генетической информации, ее претворение в конкретные признаки и свойства организма.

- Выяснение причин и механизмов изменения генетической информации на разных этапах развития организма.

Крупнейшие  открытия современной генетики связаны  с установлением способности генов к перестройке - мутирование. Мутации могут быть полезными, вредными или нейтральными. Одним из результатов мутаций может быть появление организма нового вида - мутанта. Причины мутаций (изменения генной информации) до конца не выяснены. Однако установлены основные факторы, вызывающие мутации, так называемые мутагены. Известно, например, что мутации могут вызываться некоторыми общими условиями, в которых находится организм: его питанием, температурным режимом и т.д. или действием экстремальных факторов, например, некоторых химических веществ или радиоактивных элементов. Одним из наиболее опасных видов мутагенов являются вирусы.

 

 

 

 

 

 

4. Раскройте суть динамических  и статистических закономерностей  и проведите их сравнение. Статистическая  физика.

 

Наука, с каждым годом, все стремительнее идет вперед и  общие (классические) концепции существования  природы известны уже сейчас. Физика изучает огромнейшее количество различных процессов в природе. Не все из них поддаются изучению и объяснению. Конечно, многое человеку еще не известно, а если известно, то может быть не объяснено сейчас.

Процессы, окружающие нас, не всегда поддаются точному объяснению. Как раз на этом этапе перед  человеком и встала проблема создания таких моделей и методов познания, которые бы смогли объяснить непознанное. Конечно же в решении этой нелегкой задачи главную роль сыграло не только физическое толкование и применение физики, а пришлось обращаться к математике, к прикладной математике и ряду других точных наук. Каков же результат? Постепенное постижение истины.

Речь пойдет о динамических и статистических законах, на которых сегодня и держится современная картина мира. Такое деление законов еще раз подтверждает что не познанное, не точно исчисляемое и объясняемое постепенно становится явью с помощью новых концепций. Появление статистических методов в познании, а также развитие теории вероятностей - вот новое оружие современного ученого.

Динамический  закон - это физический закон, отображающий объективную закономерность в форме  однозначной связи физических величин, выражаемых количественно. Динамической теорией является физическая теория, представляющая совокупность динамических законов. Исторически первой и наиболее простой теорией такого рода явилась классическая механика Ньютона. Она претендовала на описание механического движения, то есть перемещения в пространстве с течением времени любых тел или частей тел относительно друг друга с какой угодно точностью. 
Непосредственно законы механики, сформулированные Ньютоном, относятся к физическому телу, размерами которого можно пренебречь, материальной точке. Но любое тело макроскопических размеров всегда можно рассматривать как совокупность материальных точек и, следовательно, достаточно точно описать его движения. 
Поэтому в современной физике под классической механикой понимают механику материальной точки или системы материальных точек и механику абсолютно твердого тела.

Для расчета  движения должна быть известна зависимость  взаимодействия между частицами  от их координат и от скоростей. Тогда по заданным значениям координат и импульсов всех частиц системы в начальный момент времени второй закон Ньютона позволяет однозначно определить координаты и импульсы в любой последующий момент времени. Это позволяет утверждать, что координаты и импульсы частиц системы полностью определяют ее состояние в механике. Любая механическая величина, представляющая для нас интерес (энергия, момент импульса и т.д.), выражается через координаты и импульс. Таким образом, определяются все три элемента фундаментальной теории, какой является классическая механика.

Представления о закономерностях особого типа, в которых связи между величинами, входящими в теорию, неоднозначны, впервые ввел Максвелл в 1859 г. Он первым понял, что при рассмотрении систем, состоящих из огромного числа частиц, нужно ставить задачу совсем иначе, чем это делалось в механике Ньютона. Для этого Максвелл ввел в физику понятие вероятности, выработанное ранее математиками при анализе случайных явлений, в частности азартных игр.

Многочисленные  физические и химические опыты показали, что в принципе невозможно не только проследить изменения импульса или положения одной молекулы на протяжении большого интервала времени, но и точно определить импульсы и координаты всех молекул газа или другого макроскопического тела в данный момент времени. Ведь число молекул или атомов в макроскопическом теле имеет порядок 1023. Из макроскопических условий, в которых находится газ (определенная температура, объем, давление и т.д.), не вытекают с необходимостью определенные значения импульсов и координат молекул. Их следует рассматривать как случайные величины, которые в данных макроскопических условиях могут принимать различные значения, подобно тому, как при бросании игральной кости может выпасть любое число очков от 1 до 6. Предсказать, какое число очков выпадет при данном бросании кости, нельзя. Но вероятность выпадения, например, 5, можно подсчитать.

Эта вероятность  имеет объективный характер, так  как выражает объективные отношения  реальности и ее введение не обусловлено  лишь незнанием нами деталей течения объективных процессов. Так, для кости вероятность выпадения любого числа очков от 1 до 6 равно '/6, что не зависит от познания этого процесса и потому есть явление объективное. 
На фоне множества случайных событий обнаруживается определенная закономерность, выражаемая числом. Это число - вероятность события - позволяет определять статистические средние значения (сумма отдельных значений всех величин, деленная на их число). Так, если бросить кость 300 раз, то среднее число выпадения пятерки будет равно 300 • 'Л = 50 раз. Причем совершенно безразлично, бросать одну и ту же кость или одновременно бросить 300 одинаковых костей.

Несомненно, что поведение газовых молекул  в сосуде гораздо сложнее брошенной  кости. Но и здесь можно обнаружить определенные количественные закономерности, позволяющие вычислить статистические средние значения если только ставить задачу так же, как в теории игр, а не как в классической механике. Нужно отказаться, например, от неразрешимой задачи определения точного значения импульса молекулы в данный момент, а пытаться найти вероятность определенного значения этого импульса. 
Максвеллу удалось решить эту задачу. Статистический закон распределения молекул по импульсам оказался несложным. Но главная заслуга Максвелла состояла не в решении, а в самой постановке новой проблемы. Он ясно осознал, что случайное в данных макроскопических условиях поведение отдельных молекул подчинено определенному вероятностному (или статистическому) закону. После данного Максвеллом толчка молекулярно-кинетическая теория (или статистическая механика, как стали называть ее в дальнейшем) начала стремительно развиваться.

Статистические  законы и теории имеют следующие  характерные черты.

1. В статистических  теориях любое состояние представляет собой вероятностную характеристику системы. Это означает, что состояние в статистических теориях определяется не значениями физических величин, а статистическими (вероятностными) распределениями этих величин. Это принципиально иная характеристика состояния, чем в динамических теориях, где состояние задается значениями самих физических величин.

2. В статистических  теориях по известному начальному  состоянию в качестве результата  однозначно определяются не сами  значения физических величин,  а вероятности этих значений внутри заданных интервалов. Тем самым однозначно определяются средние значения физических величин. Эти средние значения в статистических теориях играют ту же роль, что и сами физические величины в динамических теориях. Нахождение средних значений физических величин - главная задача статистических теории.

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Изложите основные  положения неклассического типа  научной рациональности.

Неклассический  тип рациональности сформировался  в результате революции в естествознании на рубеже ХIХ-ХХ вв. Возникает неклассическое естествознание в соответствующий ему неклассический тип рациональности. 

В центр научных  исследований выдвигается изучение объектов микромира Специфика этих объектов потребовала изменений  в объяснении мира. Возникает новое  понимание научной рациональности. Крепнет убеждение, что ученый изучает объект не таким, каков он есть сам по себе, а таким, каким он становится в процессе взаимодействия с наблюдателем. В классической физике можно было пренебречь влиянием приборов наблюдателя на результат познания. Иное дело при изучена явлений микромира. Здесь прибор и наблюдатель влияют на изучаемый объект вызывают возмущение в объекте исследования, возможна деформация объекта. 

Неклассическое  естествознание (к.19-н.20в.). Закладываются основы квантово-релятивистской картины мира. Специальная теория относительности Эйнштейна объясняла закономерности электромагнитных явлений в движущихся телах. В космологии появляется концепция нестационарной Вселенной. Зарождение генетики как науки. Для неклассического типа научной рациональности характерен учет связи между результатами познавательной деятельности и средствами, с помощью которых они были достигнуты. То есть субъект познания включается в науку. Реальность объясняется как зависящая от субъекта, его средств, действий. Предмет знания – не абсолютно объективная реальность, а срез реальности, заданный через призму, используемых в познании средств и форм исследования.

 

 

6. Назовите известные  Вам законы сохранения физических  свойств материи. В каких системах они выполняются?

 

Фундаментальные физические законы - это наиболее полное на сегодняшний  день, но приближенное отражение объективных  процессов в природе. Различные  формы движения материи описываются  различными фундаментальными теориями. Каждая из этих теорий описывает вполне определенные явления: механическое или тепловое движение, электромагнитные явления.

Существуют более общие  законы в структуре фундаментальных  физических теорий, охватывающие все  формы движения материи и все  процессы. Это законы симметрии, или инвариантности, и связанные с ними законы сохранения физических величин.

Законы сохранения физических величин - это утверждения, согласно которым численные значения этих величин не меняются со временем в  любых процессах или классах  процессов. Фактически во многих случаях законы сохранения просто вытекают из принципов симметрии.

Идея сохранения появилась  сначала как чисто философская  догадка о наличии неизменного, стабильного в вечно меняющемся мире. Еще античные философы-материалисты пришли к понятию материи как неуничтожимой и несотворимой основы всего сущего. С другой стороны, наблюдение постоянных изменений в природе приводило к представлению о вечном движении материи как важном ее свойстве. С появлением материалистической формулировки механики на этой основе появились законы сохранения.

Законы сохранения тесно  связаны со свойствами симметрии  физических систем. При этом симметрия  понимается как инвариантность физических законов относительно некоторой  группы преобразований входящих в них  величин. Наличие симметрии приводит к тому, что для данной системы существует сохраняющаяся физическая величина. Если известны свойства симметрии системы, как правило, можно найти для нее закон сохранения и наоборот.

Важнейшими законами сохранения, справедливыми для любых изолированных систем, являются:

- закон сохранения энергии;

- закон сохранения импульса;

- закон сохранения момента импульса.

В современной физике обнаружена определенная иерархия законов  сохранения и принципов симметрии. Одни из этих принципов выполняются при любых взаимодействиях, другие же - только при сильных. Эта иерархия отчетливо проявляется во внутренних принципах симметрии, которые действуют в микромире.

  
Список использованных источников:

1. Карпенков С.Х. «Концепции  современного естествознания». - М.: 2007.

2. Канке В.А. «Концепции современного естествознания». Учебник для вузов. - М.: Логос, 2010.

3. Карпенков С.Х. «Концепции современного естествознания». Краткий курс: Учебник. - М.: Высш. шк., 2008.

4. Мотылева Л.С., Скоробогатов В.А., Судариков А.М. «Концепции современного естествознания» Учебник для вузов / под ред. Скоробогатова В.А. - Спб.: Союз, 2007.

5. Соломантин В.А. «История и концепций современного естествознания». Учебник для вузов. - М.: ПЕР СЭ, 2007.