Контрольная работа по "Естествознанию". 10

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……………………………..11

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

6. Назовите  известные Вам законы сохранения  физических свойств материи. В  каких системах они выполняются?..................................................................17

Список  использованных источников…………………………………………...19 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

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

      Суждение  – умственный акт, выражающий отношение говорящего к содержанию высказываемой мысли посредством утверждения модальности сказанного и сопряжённый обычно с психологическим состоянием убеждённости или веры.

      Фактор  – причина, движущая сила какого-либо процесса, явления, определяющая его характер или отдельные его черты.

      Равновесное состояние – равновесным является такое состояние системы, при котором действие процессов внутри системы приводит к её выходу из равновесия, полностью компенсируется противодействием процессов, идущих во внешней среде.

      Гипотеза  – то, что лежит в основе, — причина или сущность. 

      Хаос  – категория космогонии, первичное состояние Вселенной.

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

      Механическое  движение – изменение положения тела (или частей тела относительно друг друга) относительно других тел, происходящее в пространстве с течением времени.

        Физический вакуум – среда, содержащая газ при давлениях значительно ниже атмосферного. 
 
 
 
 
 
 

2. Проведите сравнение  методов наблюдения  и эксперимента. 

      Методы  получения знания: эмпирическое исследование осуществляется при помощи наблюдения, эксперимента и измерения.

      Наблюдение  – присутствует не только при реальном контакте с объектом, но и в нашем  воображении (знаковое наблюдение –  чтение, математика).

      Вначале наблюдение предшествуют познанию, мы формулируем проблему. Мы можем высказать гипотезу. Наблюдение в конце исследования носит проверочный характер нашей теории.

      В структуру наблюдения включают: объект, наблюдатель, условия наблюдения, приборы (инструменты), базисные знания.

      Научное наблюдение требует протоколирование всех явлений (чтобы учёного могли проверить).

      Наблюдения: прямые (объект доступен) и косвенные (объект не доступен, доступны только его  следы и т.п., которые он оставил).

      Эксперимент – активное воздействие на объект. Задача: поиск (не знаем, что будет) или проверяем уже существующую гипотезу

      Эмпирическое  знание имеет логическую форму понятия. Когда мы связываем два эмпирических понятия или явления, то получаем законом (чем больше объём, тем меньше давление и пр.).

      Эмпирическое знание – первое и последнее научное знание (Конт, Мах, это мнение позитивистов). Теоретическое знание не содержит нового знания по их мнению.

      Но  учёный не может быть эмпириком, так  как использует язык (а язык абстрактен, он использует понятия, которые нельзя потрогать).

      Факт  – почти то же самое, что и теория (и то и другое – одно знание). Факт нуждается в интерпретации. Интерпретация факта вкладывает в него значение. У факта всегда много интерпретаций.

      Структура факта: то, что мы переживаем (психологический компонент); то, что мы высказали (лингвистический компонент); само событие.

      Факты, роль в науке: источник и проверка. Факты должны подтверждать знания. Постпозитивизм (Попер): факт не может  подтверждать, но может опровергать  теорию.

      Локатор: любое научное знание – предположение (оно не может опровергаться и подтверждаться). Цель заменять старые предположения (догадки) новыми. А о том, что новые лучше старых мы «догадываемся».

      Научные знания представляют собой сложную  развивающуюся систему, в которой по мере эволюции возникают все новые уровни организации. Они оказывают обратное воздействие на ранее сложившиеся уровни знания и трансформируют их. В этом процессе постоянно возникают новые приемы и способы теоретического исследования, меняется стратегия научного поиска. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3. Назовите основные  принципы эволюции  живых систем. 

      Первые  идеи о непрерывном и постепенном  изменении всех видов животных и  растений были высказаны задолго  до Ч. Дарвина. Еще Ж.-Б. Ламарк говорил  о том, что эволюция живых организмов происходит под направляющим влиянием окружающей среды. Результатом этого влияния является приобретение организмами благоприятных для жизни свойств, передающихся по наследству. Но именно Ч. Дарвин, опираясь на огромный фактический материал, сформулировал основные принципы эволюционной теории.

      Основные  принципы этой теории гласят:

      1. Изменчивость является неотъемлемым  свойством живого.

      Нельзя  обнаружить в природе два абсолютно  тождественных организма. При обычных  условиях различия не оказывают заметного влияния на развитие организма, но в неблагоприятных условиях мельчайшее изменение может стать определяющим в вопросе выживаемости организма.

      Ч. Дарвин выделяет два  типа изменчивости: 1) индивидуальный, или неопределенный, который передается по наследству, 2) определенный, или групповой тип изменчивости, которому подвержены организмы под воздействием окружающей среды.

      В дальнейшем неопределенные изменения стали называть мутациями, а определенные – модификациями.

      2. Все организмы размножаются в  геометрической прогрессии, но выживает и достигает зрелости лишь небольшая часть потомства.

      Этот  принцип раскрывает внутреннее противоречие в развитии живой природы. Борьба за существование характеризует  различные отношения между организмами, начиная от сотрудничества против неблагоприятных условий внешней среды до конкуренции в добывании пищи, лидерстве в группе и т.п. Борьба различается на внутривидовую и межвидовую.

      3. Принцип естественного отбора.

      Этот  принцип объясняет, почему из громадного числа появившегося потомства выживает лишь небольшое количество особей. Именно для объяснения этого феномена Ч. Дарвин выдвинул гипотезу о существовании особого механизма отбора, который избирательно уничтожает не приспособившихся к окружающей среде, оставляя наиболее сильных.

      Естественный  отбор, по мысли Дарвина, является механизмом, который отбрасывает дурные и  сохраняет хорошие изменения. Естественный отбор работает над усовершенствованием  органического существа.

      Эти представления о наследственности оказались самым слабым звеном в теории Дарвина, т.к. не объясняли, каким образом случайные полезные изменения могут являться основой эволюции, передаваясь и усиливаясь при наследственной передаче. Ведь было установлено, что в результате скрещивания полезные признаки переходят к потомству в ослабленном виде, а затем могут и вовсе исчезнуть.

      Пытаясь выйти из этого противоречия, Ч. Дарвин все более сходил на точку зрения Ламарка о влиянии внешней  среды на ход эволюции.

      В дальнейшем были выявлены и многие другие недостатки теории Дарвина. Новые достижения науки показали необходимость доработки этой теории.

      Современная теория органической эволюции внесла некоторые изменения в теорию эволюции Чарльза Дарвина. Во-первых, была выделена элементарная структура  начала эволюции. Такой структурой считается популяция, а не отдельная особь. Во-вторых, элементарным явлением эволюции в этой теории считается изменение генотипа популяции. В-третьих, были выделены основные и не основные факторы, движущие силы эволюции.

      Так, к основным факторам, выделенным Ч. Дарвиным – наследственности, изменчивости, естественному отбору, были добавлены и многие другие. Да и основные факторы Ч. Дарвина понимаются несколько иначе.

      Первый  основной фактор эволюции составляют различные формы мутаций, т.е. изменения наследственных свойств организмов, возникающие естественным путем или вызываемые искусственными средствами. Мутации возникают случайно, но случайное изменение становится необходимым, если помогает организму выжить в борьбе за существование.

      Мутации – главные поставщики эволюционного материала. Но они являются случайными изменениями, подчиняющимися вероятностным законам и в силу этого не могут быть основой направленного процесса эволюции.

      Вторым  основным фактором эволюции являются популяционные волны, или "волны жизни", определяющие количественные флуктуации (отклонения) от среднего значения численности организмов в популяции, а также области ее расположения. Было установлено, что наиболее благоприятной средой для эволюционных процессов является популяция средних размеров;

      Третьим основным фактором эволюции является обособленность группы организмов. Обособленность группы организмов необходима, чтобы она не могла скрещиваться с другими видами, передавать и получать от них генетическую информацию.

      Тем не менее все вышеперечисленные факторы не объясняют механизма эволюции и его движущие силы. Движущей силой эволюции следует признать естественный отбор, который выступает в форме единства и борьбы внутри популяции, что ведет сначала к формированию разновидностей одного вида, а потом и к созданию нового вида.

      Современная теория эволюции выделяет некоторые  типы механизмов естественного отбора:

      - стабилизирующий отбор, устраняющий отклонения от некоторой средней нормы. В этом случае новых видов не возникает;

      - ведущий (движущий) отбор, который подхватывает малейшие изменения, способствующие улучшению приспособленности живых систем;

      - дезруптивный отбор, при котором, в случае резкого изменения условий существования, группа особей среднего типа, попадая в неблагоприятные условия, погибает;

      - балансированный отбор, при котором происходит смена адаптированных, или приспособленных форм;

      - отбор с повышенной изменчивостью, когда выживают популяции, обладающие наибольшим многообразием.

      Перечисленные типы редко встречаются в чистом виде. В живой природе в основном действуют их сложные сочетания.

      Изменения и дополнения эволюционной теории Ч. Дарвина привели к созданию современной  теории эволюции, которая в свою очередь была дополнена и уточнена. В итоге возникла новая синтетическая  теория эволюции, представляющая собой синтез эволюционных идей Ч. Дарвина и результаты новейших биологических исследований в области наследственности и изменчивости.

      Синтетическая теория эволюции исходит из того, что:

1. элементарной единицей эволюции является популяция;
2. при исследовании живых организмов следует разграничивать макроэволюцию и микроэволюцию.

      Термины “макроэволюция” и “микроэволюция”  были введены русским генетиком  Ю.А. Филипченко в 1927 г., а затем уточнены другим русским генетиком Н.В. Тимофеевым-Ресовским.

      Микроэволюция – это эволюционные изменения, произошедшие за длительный период времени, результатом которых явилось возникновение надвидовых форм организации живого. Изменения в рамках микроэволюции доступны наблюдению, тогда как изменения в рамках макроэволюции, в силу их большой протяженности во времени могут быть только реконструированы задним числом.

      К настоящему времени сформулировано несколько правил макроэволюции  крупных групп организмов:

      - эволюция не всегда идет от простого к сложному;

      - исчезновение целых групп живых организмов в ходе эволюции обусловлено естественным отбором других групп, более приспособленных;

      - у каждой группы организмов есть определенный средний темп эволюции;

      - чем значительнее изменения в организмах высшего порядка, тем настоятельнее адаптации к условиям среды организмов низшего порядка;

      - крупная группа организмов, выше уровня вида, возникает как результат приобретения в ходе эволюции качественно новых особенностей, дающих преимущество в борьбе за существование.

      Подводя итог рассмотрению теорий эволюции, отметим, что эволюционная теория Дарвина явилась не только большим шагом в развитии биологии как науки, но она внесла значительный вклад в общее понимание законов развития живых систем. Она дала научное объяснение явлениям целесообразности развития живой природы, а также дала возможность выяснить соотношение случайности и необходимости в этом развитии, показав относительный характер целесообразности. То, что в одних условиях является целесообразным, в других становится вредным.

      Необходимо  заметить, что теория Дарвина так  и не ответила на вопрос: что можно  считать прогрессом в органическом мире. 
 
 
 
 
 
 
 
 

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

      Физические  явления в механике, электромагнетизме  и теории относительности в основном подчиняются, так называемым динамическим закономерностям. Динамические законы отражают однозначные причинно-следственные связи, подчиняющиеся детерминизму Лаплас 

      Динамические законы – это законы Ньютона, уравнения Максвелла, уравнения теории относительности.

      Классическая  механика Ньютона.

      Основу  механики Ньютона составляют закон  инерции Галилея, два закона открытые Ньютоном, и закон Всемирного тяготения, открытый также Исааком Ньютоном.

      1.   Согласно сформулированному Галилеем закону инерции, тело сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения до тех пор, пока воздействие со стороны других тел не выведет его из этого состояния.

      2.  Этот закон устанавливает связь между массой тела, силой и ускорением.

      3. Устанавливает связь между силой действия и силой противодействия.

      4.   В качестве IV закона выступает закон всемирного тяготения.

      Два любых тела притягиваются друг к  другу  с силой пропорциональной массе сил и обратно пропорциональной квадрату расстояния между центрами тел.

      Уравнения Максвелла – наиболее общие уравнения  для электрических и магнитных  полей в покоящихся средах. В учении об электромагнетизме они играют такую же роль, как законы Ньютона  в механике. Из уравнений Максвелла следует, что переменное магнитное поле всегда связано с порождаемым им электрическим полем, а переменное электрическое поле связано с порождаемым им магнитным, т. е. электрическое и магнитное поля неразрывно связаны друг с другом – они образуют единое электромагнитное поле.

      Из  уравнений Максвелла следует, что  источниками электрического поля могут  быть либо электрические заряды, либо изменяющиеся во времени магнитные  поля, а магнитные поля могут возбуждаться либо движущимися электрическими зарядами (электрическими токами), либо переменными электрическими полями. Уравнения Максвелла не симметричны относительно электрического и магнитного полей. Это связано с тем, что в природе существуют электрические заряды, но нет зарядов магнитных.

      Уравнения теории относительности.

      Специальная теория относительности, принципы которой сформулировал в 1905 г. А.Эйнштейн, представляет собой современную физическую теорию пространства и времени, в которой, как и в классической ньютоновской механике, предполагается, что время однородно, а пространство однородно и изотропно. Специальная теория часто называется релятивистской теорией, а специфические явления, описываемые этой теорией - релятивистским эффектом (эффект замедления времени).

      При попытке использовать однозначные причинно-следственные связи и закономерности к некоторым физическим процессам обнаружилась их недееспособность. Появились многозначные причинно-следственные связи, подчиняющиеся вероятностному детерминизму. 

      Статистические  закономерности и законы используют теорию вероятностей. Это наука о случайных процессах. В этих рамках следует пояснить следующие понятия:

      Достоверные события, невозможные события и промежуточные между достоверными и невозможными случайные события.  
 

5. Изложите основные положения неклассического типа научной рациональности. 

      Неклассическая наука указывает на неустранимое участие субъекта, которое приводит к познанию среза, заданного через призму субъектов. Субъекты включаются в тело научного знания. Имеет место также антропный принцип (от греческого «антропос» - человек). Антро́пный при́нцип — аргумент «Мы видим Вселенную такой, потому что только в такой вселенной мог возникнуть наблюдатель, человек». С точки зрения физики, этот принцип объясняет, почему в наблюдаемой нами Вселенной имеет место ряд нетривиальных соотношений между фундаментальными физическими параметрами, которые необходимы для существования разумной жизни. Сильный антропный принцип: Вселенная должна иметь свойства, позволяющие развиться разумной жизни. Вариантом сильного АП является АПУ (Антропный принцип участия), сформулированный в 1983 году Джоном Уилером.

      В современную эпоху, в последнюю  треть XX стали происходить новые  радикальные изменения в основаниях науки. Эти изменения можно охарактеризовать как четвертую глобальную научную революцию, в ходе которой рождается новая постнеклассическая наука.

      Интенсивное применение научных знаний во всех сферах социальной жизни, изменение  характера научной деятельности, связанное с революцией в средствах  хранения и получения знаний меняет характер научной деятельности. На передний план все более выдвигаются междисциплинарные и проблемно-ориентированные формы исследовательской деятельности. Если классическая наука была ориентирована на постижение изолированного фрагмента действительности, предмета той или иной научной дисциплины, то специфику современной науки конца XX века определяют комплексные исследовательские программы, в которых принимают участие специалисты различных областей знания. В результате усиливаются процессы взаимодействия картин реальности, формирующихся в различных науках. Все чаще эти картины изменяются благодаря заимствованию идей из других наук. В этом процессе стираются жесткие разграничительные линии между картинами реальности той или иной науки. Они становятся взаимозависимыми и предстают в качестве фрагментов целостной общенаучной картины мира. На ее развитие оказывают влияние результаты междисциплинарных прикладных исследований.

      Объектами междисциплинарных исследований становятся открытые, саморазвивающиеся системы. Исторически развивающиеся системы представляют собой более сложный тип объекта даже по сравнению с саморегулирующимися системами. Историческая эволюция характеризуется переходом от одной относительно устойчивой саморегулирующейся системы к системе другого уровня с новой организацией элементов и саморегуляцией. Формирование каждого уровня сопровождается прохождением системы через состояния неустойчивости (точки бифуркации), и в эти моменты небольшие случайные воздействия могут привести к появлению новых структур. Такие системы требуют других стратегий эксперимента. Простое силовое давление часто приводит к тому, что система просто-напросто «сбивается» к прежним структурам, потенциально заложенным в определенных уровнях ее организации, но при этом может не возникнуть принципиально новых структур. Необходим особый способ действия: в точках бифуркации иногда достаточно небольшого энергетического «воздействия-укола», чтобы система перестроилась и возник новый уровень организации с новыми структурами. Саморазвивающиеся системы характеризуются синергетическими эффектами, принципиальной необратимостью процессов. Человеческое действие не является чем-то внешним, а как бы включается в систему, видоизменяя каждый раз поле ее возможных состояний. Включаясь во взаимодействие, человек уже имеет дело не с жесткими предметами и свойствами. Перед ним в процессе деятельности каждый раз возникает проблема выбора некоторой линии развития из множества возможных путей эволюции системы, причем сам этот выбор необратим и чаще всего не может быть однозначно просчитан.

      В естествознании первыми фундаментальными науками, столкнувшимися с необходимостью учитывать особенности исторически  развивающихся систем, были биология, астрономия и науки о Земле. В  них сформировались картины реальности, включающие идею историзма и представления об уникальных развивающихся объектах (биосфера, Метагалактика, земля как система взаимодействия геологических, биологических и техногенных процессов). В последние десятилетия на этот путь вступила физика. Представление об исторической эволюции физических объектов постепенно входит в картину физической реальности, с одной стороны, через развитие современной космологии (идея «Большого взрыва» и становления различных видов физических объектов в процессе исторического развития Метагалактики), а с другой - благодаря разработке идей термодинамики неравновесных процессов (И.Пригожин) и синергетики. Именно идеи эволюции и историзма становятся основой целостной картины исторического развития природы и человека, пронизанной идеями глобального эволюционизма.

      Изменяются  представления и о стратегиях эмпирического исследования. Идеал  воспроизводимости эксперимента применительно  к развивающимся системам должен пониматься в особом смысле. Эксперимент, основанный на энергетическом и силовом взаимодействии с такой системой, в принципе не позволит воспроизводить ее в одном и том же начальном состоянии. Сам акт первичного «приготовления» этого состояния меняет систему, направляя ее в новое русло развития, а необратимость процессов развития не позволяет вновь воссоздать начальное состояние. Поэтому для уникальных развивающихся систем требуется особая стратегия экспериментального исследования. Их эмпирический анализ осуществляется чаще всего методом вычислительного эксперимента на ЭВМ.

      Неклассический  тип научной рациональности учитывает  связи между знаниями об объекте  и характером средств и операций деятельности. Но связи между внутринаучными и социальными ценностями и целями по-прежнему не являются предметом  научной рефлексии.

      Неклассическая  наука вовсе не уничтожила классическую рациональность, а только ограничила сферу ее действия. При решении  ряда задач неклассические представления  о мире и познании оказывались  избыточными, и исследователь мог  ориентироваться на традиционно классические образцы. Точно так же становление постнеклассической науки не приводит к уничтожению всех представлений и познавательных установок неклассического и классического исследования. Они будут использоваться в некоторых познавательных ситуациях, но только утратят статус доминирующих и определяющих облик науки.

      Когда современная наука на переднем крае своего поиска поставила в центр  исследований уникальные, исторически  развивающиеся системы, в которые, в качестве особого компонента включен  сам человек, то требование выделения ценностей в этой ситуации, не только не противоречит традиционной установке на получение объективно-истинных знаний о мире, но и выступает предпосылкой реализации этой установки. Есть все основания полагать, что по мере развития современной науки эти процессы будут усиливаться. 
 
 
 
 
 
 
 
 

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

      Законы  сохранения - фундаментальные физические законы, согласно которым при определённых условиях некоторые измеримые физические величины, характеризующие замкнутую физическую систему, не изменяются с течением времени.