Контрольная работа по "Концепция современного естествознания". 10

     Министерство  сельского хозяйства РФ

     Федеральное государственное образовательное  учреждение

     Высшего профессионального образования

     «Пермская государственная сельскохозяйственная академия

     Имени академика Д.Н.Прянишникова» 
 
 
 
 
 

     Кафедра ботаники и генетики 
 
 
 
 

     Контрольная работа

     По  дисциплине «концепция современного естествознания» 
 
 
 
 
 

Выполнила: студентка 1 курса

     Факультета  заочного обучения

     Специальности «экономика и

     Управление  на предприятии

     (в  оценке недвижимости)»

     «Гр.11А»

     Шифр  Эну-09-119

     Калинина  Татьяна Андреевна 
 
 
 

     Проверил:

     Ст.Преподователь

     Боландин  Б.Н 
 
 
 

     Г.Пермь 2009 г. 
 
 

     Содержание. 
 

1.(6)    Чем язык науки отличается от человеческого языка?................................................3

2.(12)  Что такое  научная революция? С чего она  обычно начинается, чем сопровождается и чем заканчивается?.............................................................................................................5

3.(19)  Специальная  теория относительности……………………………………………….7

4.(21)  Какого  структурное строение микромира, макромира и мегомира?.........................8

5.(27)  Охарактеризуйте  строение атома по модели Э.  Резерфорда……………………….11

6.(30)  Какие виды энергии вам известны?.............................................................................14

7.(45)  Дайте  формулировку второго закона  термодинамики……………………………...17

8.(52)  Модели  происхождения солнечной системы………………………………………..18

9.(54)  Охарактеризуйте  теорию Опарина…………………………………………………...20

10.(60) Чем отличается  синтетическая теория эволюции от Дарвинской?..........................22

11. Список литературы………………………………………………………………………..24 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     1.Чем язык науки отличается от человеческого языка? 
 

     Слова «язык науки» произносятся часто, но действительно ли наука имеет особый язык? Или все же язык науки и человеческий язык схожи? Нам это предстоит выяснить. Конечно ясно ,что язык может использоваться при достижении многих , весьма разнообразных, целей. Например, поэты используют язык, чтобы вызвать у читателя или слушателя некоторое переживание; политики - для того, чтобы создать впечатление разумности и общей полезности своих действий (даже если те не разумны и не полезны); ученые - для того, чтобы описать некоторые факты и охарактеризовать их взаимоотношения. В соответствии с этими целями, к языку предъявляются разные требования. Поэт требует от языка выразительности, то есть способности ярко передать мысль или чувство; политик хочет максимальной эмоциональности при минимальной информационной нагрузке; ученому нужны точность и ясность. Хочу сразу отметить, что ясность - это не то же, что простота. Тогда, чтобы достичь ясности, необходимо дать полное и однозначное (недвусмысленное) описание фактов определяющих ее состояние. Требование однозначности состоит в том, что каждое слово в описании должно иметь одно и только одно значение, и высказывание в целом должно интерпретироваться одним и только одним способом. При оформлении научных результатов необходимо стремиться именно к ясности, потому что ясный, но сложный текст поймут хотя бы те, кто имеет для этого достаточный интеллект, в то время как простой, но неясный текст понять, по определению, не сможет никто.

     Теперь можно разобраться, что препятствует однозначности при использовании естественного языка? Здесь есть несколько факторов. Первый, самый очевидный. Большинство слов языка многозначно, и не всегда ясно, какое из значений используется в данный момент. Второй фактор. Высказывание может не содержать всей необходимой информации . Третий фактор, наименее очевидный, но, может быть, наиболее важный. Чтобы объяснить его, я приведу пример.

     Один  Русский ученый посетил Германию и там, в городке Хойзенштамм близ Франкфурта на Майне, познакомился с немецким учителем русского языка. Они разговаривали с ним по-русски. Учитель рассказывал ему историю своего городка, он сообщил ему, что столько-то лет назад Хойзенштамм был настоящей деревней. Ученый оглядел островерхие черепичные крыши окружавших его домов, посыпанные гравием дорожки, павлинов, разгуливавших по этим дорожкам, чистенькую рыночную площадь - он попросил не использовать слово "деревня". Взамен он предложил "село" или "поселок". Учитель кивнул и, согласился, да, конечно, в деревне нет своего храма, тогда как в Хойзенштамме уже больше двухсот лет стоит своя церковь (арх. Бальтазар Нойманн). Но действительно ли это различие так важно? Он вздохнув, ответил, что дело не в этом. Просто в последнее время слово "деревня" в русском языке стало приобретать несколько презрительный оттенок, тогда как слова "село" или "поселок" в этом смысле нейтральны. В действительности, дело было в другом. Просто у меня в сознании слово "деревня" совершенно не ложится на реальность аккуратненького немецкого городка. Все равно не деревня. Потому что деревня – это пыльная дорога, замшелые избы или полувросшие в землю беленые хаты, покосившийся забор из досок, крик петуха на заре, пьяный тракторист чуть попозже и отощавшие коровы, пошатываясь, выходящие на пастбище по весне. Такова реальность, соотносящаяся со словом деревня в сознании ученого, на основании его жизненного опыта. Но как было объяснить это моему собеседнику, немецкому учителю русского языка, никогда не видевшему Россию?

     Почему я рассказала эту историю? Дело в том, что она иллюстрирует один важный факт: каждый человек говорит на своем собственном языке, отличном от языка окружающих, поскольку каждое слово он наполняет смыслом, почерпнутым из своего личного опыта. Вследствие этого, если два человека разговаривают на естественном языке, понимание никогда не бывает абсолютным. Личные оттенки неизбежно ускользают, подобно тому, как мое понимание слова "деревня" было недоступно моему собеседнику - потому что деревню-то он никогда не видел. Но это означает, что требование полной однозначности при использовании естественного языка невыполнимо. Следовательно, наука должна иметь свой язык, который бы снимал эту проблему.

     Итак, можно сделать вывод, что в своем стремлении к ясности наука обязана пользоваться не естественным языком, а своим, специализированным, в котором бы не было проблем, связанных с субъективностью жизненного опыта, многозначностью слов и неясностью грамматических построений. И действительно, каждая наука имеет свой собственный язык, свою собственную терминологию. И очень важно сознавать, что, когда Вы говорите о науке, Вы пользуетесь не словами естественного языка, но терминами данной науки, даже если эти термины звучат так же, как слова обычного языка. Давайте разберемся, в чем состоит различие. Начнем, пожалуй, с лингвистики. Слово "термин" происходит от латинского "Terminus" - имя бога-покровителя границ и межевых знаков. Заметим так же, что каждый термин имеет определение - от слова предел. Стало быть, границы и пределы... Это не случайно. В отличии от слова естественного языка, термин должен быть

     1. Свободен от субъективности жизненного опыта. Недопустимо, чтобы разные исследователи при произнесении одного термина представляли себе разные вещи.

     2. Однозначен. Недопустимо, чтобы один и тот же термин одной и той же науки описывал в разных случаях разные объекты.

     3. Должен иметь точно определенную область значений, то есть должно существовать строго определенное множество объектов, описываемых этим термином. Недопустимо, чтобы возникали сомнения, описывается ли какой-то объект данным термином или нет.

     Главное требование к языку науки - это ясность, не зависящая от личного опыта разных исследователей. Наука добивается ясности путем использования терминологии. В отличие от слов естественного языка, термин всегда описывает строго определенное, единое для всех, множество материальных объектов или их взаимодействий и отношений. Такое единство достигается благодаря тому, что каждый термин имеет строгое определение, и для понимания термина

     Необходимо знать как его собственное определение, так и определения всех терминов, использованных в его определении, вплоть до базовых, неопределяемых, понятий. Вместе с тем, для понимания термина, необходимо представлять себе ту физическую реальность, которая за ним стоит. Если за термином не стоит никакая физическая реальность, он лишен смысла. И наконец - в науке допустимо только использование ее терминов. Если какое-то отношение или взаимодействие в данной науке не определено, то пользоваться им нельзя. Но ничто не мешает вначале дать определение, а потом использовать полученный таким образом новый термин. Благодаря этой возможности научная терминология не является чем-то застывшим, но развивается вместе с наукой. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2.Что такое научная революция? с чего обычно начинается, чем сопровождается и чем заканчивается? 

     В динамике научного знания особую роль играют этапы развития, связанные с перестройкой исследовательских стратегий, задаваемых основаниями науки. Эти этапы получили название научных революций. Основания науки обеспечивают рост знания до тех пор, пока общие черты системной организации изучаемых объектов учтены в картине мира, а методы освоения этих объектов соответствуют сложившимся идеалам и нормам исследования.

     Но  по мере развития науки она может  столкнуться с принципиально  новыми типами объектов, требующими иного видения реальности по сравнению с тем, которое предполагает сложившаяся картина мира. Новые объекты могут потребовать и изменения схемы метода познавательной деятельности, представленной системой идеалов и норм исследования. В этой ситуации рост научного знания предполагает перестройку оснований науки. Последняя может осуществляться в двух разновидностях: а) как революция, связанная с трансформацией специальной картины мира без существенных изменений идеалов и норм исследования; б) как революция, в период которой вместе с картиной мира радикально меняются идеалы и нормы науки.

     в XIX - начале ХХ в. наука вступила в  свой «золотой век». В ее важнейших  областях произошли удивительные открытия, широко развернулась сеть научных институтов и академий, организованно проводящих различные исследования на основе соединения науки с техникой. Оптимизм этой эпохи был напрямую связан с верой в науку и ее способность преобразить жизнь человека.  
Тем не менее, естествознание оставалось в рамках классической науки, основанной на метафизике и механицизме. Это противоречие было разрешено в ходе второй глобальной научной революции. 
Вторая (новейшая) революция в естествознании началась с 90-х годов XIX в. до середины ХХ века. Она началась в физике, затем проникла в другие естественные науки, изменив основания науки в целом и создав феномен современной науки. 
Толчком новейшей революции в естествознании послужил ряд ошеломляющих открытий в физике:  
электромагнитных волн Г. Герцем;  
рентгеновских лучей В. Рентгеном; 
радиоактивности А. Беккерелем;  
электрона Дж.  Томсоном; 
светового давления П. Н. Лебедевым;  
введения идеи кванта  М. Планком; 
создание теории относительности А. Эйнштейном;  
  разработка моделей атома Э. Резерфордом, а затем Н. Бором.  
Это первый этап новейшей революции в естествознании, связанный с физикой. Он сопровождался крушением прежних представлений о материи, ее свойствах, формах движения, пространстве и времени. 
Второй этап научной революции начался с середины 20-х годов ХХ в. Он связан с созданием квантовой механики в сочетании с теорией относительности. В ходе этого этапа были пересмотрены многие важнейшие постулаты науки:  
учение об атомах как твердых и неделимых частицах было заменено моделями, которые почти целиком заполнены пустотой; 
трехмерное  пространство и одномерное время превратились в относительные проявления четырехмерного пространственно-временного континуума; время течет по-разному для тех, кто движется с разной скоростью; вблизи тяжелых предметов время замедляется, а при определенных условиях может совсем остановиться; 
законы Евклидовой геометрии не обязательны в масштабах Вселенной; планеты движутся по эллиптическим орбитам не потому, что их притягивает Солнце, а потому, что пространство, в котором они движутся, искривлено; 
объекты микромира имеют двойную природу и обнаруживают себя как частицы, и как волны; 
стало невозможным одновременно вычислить местоположение частицы и измерить ее ускорение (принцип неопределенности). 
Началом третьего этапа научной революции были: 
овладение атомной энергией в 40-е годы нашего  столетия; 
зарождение ЭВМ и кибернетики  
наступление эпохи НТР,  слияние науки с производством и превращение науки в производительную силу. 
В этот период, наряду с физикой стали лидировать химия, биология и цикл наук о земле. С середины XX века наука окончательно сливается с техникой, приведя к современной научно-технической революции.

     Вторая  научная революция значительно  изменила стиль научного мышления и  привела к формированию современной  науки.  
Современная наука - это наука, связанная с квантово-релятивистской картиной мира 
В различные периоды истории наблюдалось различное сочетание и соподчинение науки с различными сферами человеческой деятельности. В античный период наука была частью философии и выступала в комплексе со всеми формами общественного сознания. В Средние века наука находилась под властью религии, которая значительно сдерживала ее развитие. В эпоху Возрождения наука начинает бурно развиваться, но сохраняет за философией место ведущего элемента в мировоззрении. 
В XIX в. в связи с успехами естествознания, наука начала доминировать в культуре и мировоззрении. Тогда же между наукой и философией разгорелся конфликт, который продолжается до настоящего времени. Суть конфликта - борьба за право обладать истиной в последней инстанции. Такие инциденты уже были в истории, например инквизиция в Средние века. 
В XIX в. наука, не осознавая своих границ, пыталась дать ответ на все вопросы бытия. Так возникла идеология сциентизма как веры в науку как единую непререкаемую истину.  
Исторически идеология сциентизма прошла определенную эволюцию от идей просветительства через философию позитивизма к технократизму, порождающему психологию потребительства. 
Таким образом, возник парадокс научного мышления, состоящий в том, что разрушая наивно-целостное воззрение на мир, которое дает религия и философия, подвергая сомнению каждый их постулат, принимаемый на веру, наука не дает такого же целостного убедительного миропонимания. 
Все конкретные истины науки охватывают достаточно узкий круг явлений, а научный скепсис породил вокруг себя мировоззренческий дефицит. Наука - это часть культуры, необходимая, но не самодостаточная ее часть. 
Использование научных открытий для создания новых видов оружия, особенно атомного, заставило человечество пересмотреть свою прежнюю безоговорочную веру в науку. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     3.Специальная  теория относительности. 

     Специальная теория относительности, созданная  в 1905 г. А. Эйнштейном, стала результатом  обобщения и синтеза классической механики Галелея - Ньютона и электродинамики Максвелла - Лоренца. “Она описывает законы всех физических процессов при скоростях движения, близких к скорости света, но без учета поля тяготения. При уменьшении скоростей движения она сводится к классической механике, которая, таким образом, оказывается ее частным случаем”.

     Исходным  пунктом этой теории стал принцип  относительности. Классический принцип относительности был сформулирован еще Г. Галилеем: “Если законы механики справедливы в одной системе координат, то они справедливы и в любой другой системе, движущейся прямолинейно и равномерно относительно первой.” Такие системы называются инерциальными, поскольку движение в них подчиняется закону инерции, гласящему: “Всякое тело сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения, если только оно не вынуждено изменить его под влиянием движущихся сил.”

     В соответствии со специальной теорией  относительности, которая объединяет пространство и время в единый четырехмерный пространственно-временной континуум, пространственно - временные свойства тел зависят от скорости их движения. Пространственные размеры сокращаются в направлении движения при приближении скорости тел к скорости света в вакууме (300 000 км/с), временные процессы замедляются в быстродвижущихся системах, масса тела увеличивается.

     Скорость  света - это самая большая из всех скоростей в природе, предельная скорость физических взаимодействий. Долгое время ее вообще считали бесконечной. Она была установлена XVX веке, составив 300 000 км/с. Это огромная скорость по сравнению с обычно наблюдаемыми скоростями в окружающем нас мире.

     Со  скорость света тесно связано  решение проблемы одновременности, которая тоже оказывается относительной, то есть зависящей от точки зрения. В классической механике, которая считала время абсолютным, абсолютной является и одновременность. В теории относительности Эйнштейна вопрос о свойствах и структуре эфира трансформируется в вопрос о реальности самого эфира. Отрицательные результаты многих экспериментов по обнаружению эфира нашли естественное объяснение в теории относительности - эфир не существует. Отрицание существования эфира и принятие постулата о постоянстве и предельности скорости света легли в основу теории относительности, которая выступает как синтез механики и электродинамики.

     Коренным  отличием специальной теории относительности от предшествующих теорий является признание пространства и времени в качестве внутренних элементов движения материи, структура которых зависит от природы самого движения, является его функцией. В подходе Эйнштейна пространству и времени придаются новые свойства: относительность длины и временного промежутка, равноправность пространства и времени

     Разделение  на пространство и время не имеет  смысла. Пространство и время в  специальной теории относительности  трактуется с точки зрения реляционной концепции. Однако когда Эйнштейн попытался расширить концепцию относительности на класс явлений, происходящих в неинерциальных системах отсчёта, это привело к созданию новой теории гравитации, к развитию релятивистской космологии и т.д. Он был вынужден прибегнуть к помощи иного метода построения физических теорий, в котором первичным выступает теоретический аспект. Новая теория - общая теория относительности – строилась путём построения обобщённого пространства - времени и перехода от теоретической структуры исходной теории - специальной теории относительности - к теоретической структуре новой, обобщённой теории с последующей её эмпирической интерпретацией 
 

     4.какого  структурное строение микромира, макромира и мегомира? 

     Материя - это бесконечное множество всех существующих в мире объектов и систем, субстрат любых свойств, связей, отношений и форм движения. В основе представлений о строении материального мира лежит системный подход, согласно которому любой объект материального мира, будь то атом, планета, организм или галактика, может быть рассмотрен как сложное образование, включающее в себя составные части, организованные в целостность.

     Современная наука выделяет в мире три структурных  уровня 

     Микромир.

     Демокритом  в античности была выдвинута Атомистическая гипотеза строения материи. Благодаря трудам Дж. Дальтона стали изучаться физико-химические свой-ства атома. В XIX в. Д. И. Менделеев построил систему хими-ческих элементов, основанную на их атомном весе.

     Выявлены  специфические качества микрообъектов, выражающиеся в наличии у них как корпускулярных (частицы), так и световых (волны) свойств. Элементарные частицы - простейшие объекты микромира, взаимодействующие как единое целое. Известно более 300 разновидностей. В первой половине ХХ в. были открыты фотон, протон, нейтрон, позднее - нейтрино, мезоны и другие. Основные характеристики элементарных частиц: масса, заряд, среднее время жизни, квантовые числа. Все элементарные частицы, абсолютно нейтральны, имеют свои античастицы - элементарные частицы, обладающие теми же характеристиками, но отличающиеся знаками электрического заряда. При столкновении частиц происходит их уничтожение (аннипиляция).

     Стремительно  возрастает количество открытых элементарных частиц. Их объединяют в «семейства» (мультиплеты), «роды» (супермультиплеты), «племена» (адроны, лептоны, фотоны и т.п.). Некоторые частицы группируются по принципу симметрии.

       К концу ХХ века физика приблизилась  к созданию стройной теоретической  системы, объясняющей свойства элементарных частиц. Предложены принципы, позволяющие дать теоретический анализ многообразия частиц, их взаимопревращений, построить единую теорию всех видов взаимодействий. 

     Макромир.

     В истории изучения природы можно  выделить два этапа: донаучный и  научный. Донаучный, или натурфилософский, охватывает период от античности до становления экспериментального естествознания в XVI--XVII вв. Наблюдаемые природные явления объяснялись на основе умозрительных философских принципов. Наиболее значимой для последующего развития естественных наук была концепция дискретного строения материи атомизм, согласно которому все тела состоят из атомов -- мельчайших в мире частиц.

     Со  становления классической механики начинается научный этап изучения природы. Формирование научных взглядов на строение материи относится к XVI в., когда Г.Галилеем была заложена основа первой в истории науки физической картины мира -- механической. Он не просто обосновал гелиоцентрическую систему Н. Коперника и открыл закон инерции, а разработал методологию нового способа описания природы -- научно-теоретического. Суть его заключалась в том, что выделялись только некоторые физические и геометрические характеристики, которые становились предметом научного исследования. И. Ньютон, опираясь на труды Галилея, разработал строгую научную теорию механики, описывающую и движение небесных тел, и движение земных объектов одними и теми же законами. Природа рассматривалась как сложная механическая система. В рамках механической картины мира, разработанной И. Ньютоном и его последователями, сложилась дискретная (корпускулярная) модель реальности. Материя рассматривалась как вещественная субстанция, состоящая из отдельных частиц -- атомов или корпускул. Атомы абсолютно прочны, неделимы, непроницаемы, характеризуются наличием массы и веса. Существенной характеристикой ньютоновского мира было трехмерное пространство евклидовой геометрии, которое абсолютно постоянно и всегда пребывает в покое. Время представлялось как величина, не зависящая ни от пространства, ни от материи. Движение рассматривалось как перемещение в пространстве по непрерывным траекториям в соответствии с законами механики. Итогом ньютоновской картины мира явился образ Вселенной как гигантского и полностью детерминированного механизма, где события и процессы являют собой цепь взаимозависимых причин и следствий.

     Вслед за ньютоновской механикой были созданы  гидродинамика, теория упругости, механическая теория тепла, молекулярно-кинетическая теория и целый ряд других, в русле которых физика достигла огромных успехов. Однако были две области -- оптических и электромагнитных явлений, которые не могли быть полностью объяснены в рамках механистической картины мира.

     Эксперименты  английского естествоиспытателя М. Фарадея и теоретические работы английского физика Дж. К. Максвелла окончательно разрушили представления ньютоновской физики о дискретном веществе как единственном виде материи и положили начало электромагнитной картине мира. Явление электромагнетизма открыл датский естествоиспытатель X. К. Эрстед, который впервые заметил магнитное действие электрических токов. Продолжая исследования в этом направлении, М. Фарадей обнаружил, что временное изменение в магнитных полях создает электрический ток. М. Фарадей пришел к выводу, что учение об электричестве и оптика взаимосвязаны и образуют единую область. Его работы стали исходным пунктом исследований Дж. К. Максвелла, заслуга которого состоит в математической разработке идей М. Фарадея о магнетизме и электричестве. Максвелл «перевел» модель силовых линий Фарадея в математическую формулу. Понятие «поле сил» первоначально складывалось как вспомогательное математическое понятие. Дж. К. Максвелл придал ему физиче-ский смысл и стал рассматривать поле как самостоятельную физическую реальность: «Электромагнитное поле -- это та часть пространства, которая содержит в себе и окружает тела, находящиеся в электрическом или магнитном состоянии» . 

     Мегамир.

     Мегамир или космос, современная наука  рассматривает как взаимодействующую  и развивающуюся систему всех небесных тел.

     Все существующие галактики входят в  систему самого высокого порядка - Метагалактику. Размеры Метагалактики очень велики: радиус космологического горизонта составляет 15-- 20 млрд. световых лет. Понятия «Вселенная» и «Метагалактика» - очень близкие понятия: они характеризуют один и тот же объект, но в разных аспектах. Понятие «Вселенная» обозначает весь существующий материальный мир; понятие «Метагалактика» - тот же мир, но с точки зрения его структуры - как упорядоченную систему галактик.

     Современные космологические модели Вселенной  основываются на общей теории относительности А. Эйнштейна, согласно которой метрика пространства и времени определяется распределением гравитационных масс во Вселенной. Ее свойства как целого обусловлены средней плотностью материи и другими конкретно-физическими факторами. Время существования Вселенной бесконечно, т.ё. не имеет ни начала, ни конца, а пространство безгранично, но конечно.

     В современной космологии для наглядности  начальную стадию эволюцию Вселенной делят на “эры” :

     - Эра адронов. Тяжелые частицы,  вступающие в сильные взаимодействия;

     - Эра лептонов. Легкие частицы,  вступающие в электромагнитное  взаимодействие;

     - Фотонная эра. Продолжительность  1 млн. лет. Основная доля массы  -- энергии Вселенной -- приходится на фотоны;

     - Звездная эра. Наступает через  1 млн. лет после зарождения Вселенной. В звездную эру начинается процесс образования протозвезд и протогалактик.

     Затем разворачивается грандиозная картина  образования структуры Метагалактики. В современной космологии наряду с гипотезой Большого взрыва весьма популярна инфляционная модель Вселенной, в которой рассматривается творение Вселенной. Идея творения имеет очень сложное обоснование и связана с квантовой космологией. В этой модели описывается эволюция Вселенной, начиная с момента 10^-45 с после начала расширения. В соответствии с инфляционной гипотезой космическая эволюция в ранней Вселенной проходит ряд этапов.

     Начало  Вселенной определяется физиками-теоретиками  как состояние квантовой супергравитации с радиусом Вселенной в 10^-50 см