Концепция современного естествознания. 4

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ НЕГОСУДАРСТВЕННОЕ  ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО  ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ  «МЕЖДУНАРОДНЫЙ ИНСТИТУТ РЫНКА» 

ФАКУЛЬТЕТ ЗАОЧНОГО ОБУЧЕНИЯ 
 
 
 
 

Контрольная работа по курсу

«Концепции современного естествознания»

Вариант 10 
 
 
 
 
 

                            Выполнил студент

группы  ЗМ-15 Е.Н. Дергунов

Проверила Л.М. Кавеленова 

    Оценка:______________ 

          Дата:________________ 
 
 
 

Самара 2011

Задание 1

     Б.  Из приведенного ниже списка выберите признаки, которые соответствуют гуманитарным наукам.

- Зависимость  от политических взглядов исследователя

- Гуманистичность

- Субъективность

Задание 2

     Проиллюстрируйте  конкретным примером проявление следующей  тенденции в развитии естествознания.

     Б.  Образование общенаучных понятий, идей, теорий.

Кибернетика – это наука об общих принципах управления в машинах, живых организмах и обществе. Это интегральная наука, возникшая на стыке ряда специальных дисциплин – теории автоматов, техники связи, математической логики, теории информации и др.

     Другим  примером масштабной научной интеграции является синергетика, претендующая на роль общей теории развития Синергетика – новое направление междисциплинарных научных исследований процессов возникновения порядка из беспорядка (самоорганизации) в открытых системах физической, химической, биологической и другой природы.

     Задание 3

     Покажите  на конкретном примере использование  в естествознании следующего метода научного познания.

     В.  Дедукция.

Дедукция (от лат. deductio — выведение) есть получение  частных выводов на основе знания каких-то общих положений. Другими словами, это есть движение нашего мышления от общего к частному, единичному. Например, из общего положения, что все металлы обладают электропроводностью, можно сделать дедуктивное умозаключение об электропроводности конкретной медной проволоки (зная, что медь — металл). Если исходные общие положения являются установленной научной истиной, то методом дедукции всегда будет получен истинный вывод. Общие принципы и законы не дают ученым в процессе дедуктивного исследования сбиться с пути: они помогают правильно понять конкретные явления действительности.

     Получение новых знаний посредством дедукции существует во всех естественных науках, но особенно большое значение дедуктивный  метод имеет в математике. Оперируя математическими абстракциями и строя свои рассуждения на весьма общих положениях, математики вынуждены чаще всего пользоваться дедукцией. И математика является, пожалуй, единственной собственно дедуктивной наукой. В науке Нового времени пропагандистом дедуктивного метода познания был видный математик и философ Р. Декарт. Вдохновленный своими математическими успехами, будучи убежденным в безошибочности правильно рассуждающего ума, Декарт односторонне преувеличивал значение интеллектуальной стороны за счет опытной в процессе познания истины. Дедуктивная методология Декарта была прямой противоположностью эмпирическому индуктивизму Бэкона.

Задание 4

      Используя схему научного метода познания, представьте  поэтапное описание ваших действий в одной из бытовых ситуаций.

     В.  Продавец на распродаже уговаривает вас приобрести бытовой прибор, имеющий небольшой внешний дефект, со значительной скидкой.

Факт – товар с небольшим внешним дефектом, но со значительной скидкой.

Качественные  данные – небольшой внешний дефект.

Гипотеза – данный дефект не повлияет на работу бытового прибора.

Эксперименты – следует проверить работу бытового прибора.

Контроль – контроль за работой прибора, исправен или нет.

Результат – прибор работает исправно, несмотря на дефект.

Объяснения – продавец объясняет, при каких обстоятельствах прибор получил дефект.

Принимается.

Задание 5

      Распределите  имена известных ученых в соответствии с перечисленными периодами развития естествознания. Для каждого из ученых кратко укажите, в чем его вклад  в развитие одной из естественных наук.

      А.

1. Этап  натурфилософии                                       а. Ч. Дарвин

2. Этап  схоластики                                                  б. Э. Резерфорд

3. Этап механистического естествознания           в. Н. Винер

4. Этап  становления  эволюционных идей            г. Н. Коперник

5. Этап  крушения механистических идей             д. Пифагор

6. Этап  современного развития науки                   е. Ибн-Рушд (Аверроэс)

1 - д

2 - е

3 - г

4 –  а

5 –  в

6 – б 

Ч. Дарвин

     В 1859 году Дарвин опубликовал труд «Происхождение видов путём естественного отбора, или Сохранение благоприятствуемых пород в борьбе за жизнь» (On the Origin of Species by Means of Natural Selection, or the Preservation of Favoured Races in the Struggle for Life), где показал изменчивость видов растений и животных, их естественное происхождение от более ранних видов. 

Э. Резерфорд

     Открыл альфа- и бета-излучение, короткоживущий изотоп радона (их несколько, сам радон ранее открыл немецкий химик) и множество изотопов. Объяснил на основе свойств радона радиоактивность тория, открыл и объяснил радиоактивное превращение химических элементов, создал теорию радиоактивного распада, расщепил атом азота, обнаружил протон. Доказал, что альфа-частица — ядро гелия.

     Поставив  опыт по рассеянию альфа-частиц на металлической  фольге, вывел формулу Резерфорда. Исходя из её анализа, сделал вывод о существовании в атоме массивного ядра. Создал планетарную теорию строения атомов. По ней, атом состоит из ядра, находящегося в центре, и электронов, вращающихся по орбитам вокруг ядра.

     Первым  открыл образование новых химических элементов при распаде тяжелых  химических радиоактивных элементов. Уточнил на 30 % отношение заряда к массе электрона. Написал и опубликовал 3 тома работ. Все работы его экспериментальные.

Н. Винер

     Винер(Wiener) Норберт (20.11.1894, Колумбия, Миссури,— 18.3.1964, Стокгольм), амер. математик, один из создателей кибернетики. Учился у Дж. Сан-таяньт, Дж. Ройса, Б. Рассела, Э. Гуссерля, Д. Гильберта. Первые исследования Винера посвящены логике, в частности сравнительному анализу теории отношений Э. Шредера и Б. Рассела. Математическое творчество Винера во многом определялось постановками задач в теоретической физике (броуновское движение, статистическая механика) и биологических науках(моделирование нейродинамических процессов), а также проблемами электро- и вычислительной техники. Результаты Винера в теории преобразований Фурье, теории потенциала, теории тауберовых теорем, теории вероятностей, теории связи, обобщенного гар-монич. анализа, теории предсказания и фильтрации свидетельствуют о стремлении к междисциплинарному синтезу и увязке теоретических построений с практикой. Эта установка Винера нашла выражение в кн. «Кибернетика, или Управление и связь в животном и машине» (1948: рус. пер. 19682), в которой был обоснован статус нового комплексного научного направления и введено его название. Разрабатывая статистическую теорию информации, Винер углубил трактовку принципа отрицательной обратной связи и показал аналогии, имеющиеся между вычислительной машиной и человеческим мозгом. Идея кибернетики базируется у Винера на положении о единстве процессов управления и переработки информации в сложных системах.

Николай Коперник

   Николай Коперник разработал теорию движения планет вокруг Солнца на основании пифагорейского принципа равномерных круговых движений. Результаты своих трудов он обнародовал в книге «О вращениях небесных сфер», изданной в 1543 году. Коперник полагал, что Земля совершает троякое движение:

1. Вращение вокруг оси с периодом в одни сутки, следствием чего является суточное вращение небесной сферы;
2. Движение вокруг Солнца с периодом в год, приводящее к попятным движениям планет;
3. Так называемое деклинационное движение с периодом также примерно в один год, приводящее к тому, что ось Земли перемещается приближенно параллельно самой себе (небольшое неравенство периодов второго и третьего движений проявляется в предварении равноденствий).

   Коперник  не только объяснил причины попятных движений планет, вычислил расстояния планет от Солнца и периоды их обращений. Зодиакальное неравенство в движении планет Коперник объяснял тем, что их движение является комбинацией движений по большим и малым кругам, — аналогичный тому, как объясняли это неравенство средневековые астрономы Востока — деятели Марагинской революции (так, теория движения внешних планет у Коперника совпадала с теорией Ал-Урди, теория движения Меркурия — с теорией Ибн аш-Шатира, но только в гелиоцентрической системе отсчёта).

Тем не менее, теория Коперника не может  быть названа гелиоцентрической  в полной мере, поскольку Земля  в ней отчасти сохраняла особый статус:

• центром планетной системы было не Солнце, а центр земной орбиты;
• из всех планет Земля единственная двигалась по своей орбите равномерно, в то время как у остальных планет орбитальная скорость менялась.

Пифагор

     В современном мире Пифагор считается  великим математиком и космологом древности, однако ранние свидетельства до III в. до н. э. не упоминают о таких его заслугах. Как пишет Ямвлих про пифагорейцев: «У них также был замечательный обычай приписывать всё Пифагору и нисколько не присваивать себе славы первооткрывателей, кроме, может быть, нескольких случаев.»

     Античные  авторы нашей эры отдают Пифагору авторство известной теоремы: квадрат гипотенузы прямоугольного треугольника равняется сумме квадратов катетов. Такое мнение основывается на сведениях Аполлодора-исчислителя (личность не идентифицирована) и на стихотворных строках (источник стихов не известен):

 «В день, когда Пифагор открыл свой чертёж знаменитый, 
Славную он за него жертву быками воздвиг »

Современные историки предполагают, что Пифагор  не доказывал теорему, но мог передать грекам это знание, известное вВавилоне за 1000 лет до Пифагора (согласно вавилонским глиняным табличкам с записями математических уравнений). Хотя сомнение в авторстве Пифагора существует, но весомых аргументов, чтобы это оспорить, нет. 

Ибн-Рушд (Аверроэс)

     Плодами поразительного трудолюбия и разносторонних научных занятий явились многочисленные сочинения по естественным наукам, юриспруденции, медицине, филологии и философии. Ибн Рушд составил 38 комментариев к произведениям Аристотеля, к Государству Платона, к трактату О разуме Александра Афродизийского, Первой философии Николая Дамаскина, трактатам по логике ал-Фараби, Урджузе о медицине Ибн Сины и «трактату о соединении человека с деятельным разумом» Ибн Баджжи. 

Задание 6

      Для блоков представленных вопросов найдите  верные варианты ответов.

     А.

1. Атомистическая  гипоза строения материи излагалась  в трудах:

б. Демокрита

2. Явление  радиоактивности обнаружили и  первыми изучали:

б. П.Кюри   в. А.Беккерель

3. Периодический  закон химических элементов открыл:

в. Д.И.Менделеев

4. Модель  молекулы ДНК разработали:

в. Д.Уотсон, Д.Крик

5. Законы  движения планет относительно  Солнца установил:

б. И.Кеплер

Задание 7

      Кто из ученых, удостоенных Нобелевской премии, внес следующий вклад в развитие естествознания, и в чем значениеего трудов для развития науки и практической деятельности человека:

Б. Работы в области иммунологии, разработка клеточной теории иммунитета.

     Илья Ильич Мечников (1845—1916, Россия) — премия 1908 г. за открытие защитной роли фагоцитоза и клеточную теорию иммунитета.

     Задание 8

           Предложите свой пример проявления для какой-либо системы принципа:

      Б. Иерархичности

Иерархия (греч. — священный и власть) — расположение частей или элементов целого в порядке от высшего к низшему (или наоборот). В синергетике — структурная организация сложных систем, упорядочивающая взаимодействия между уровнями в порядке от высшего к низшему.

Иерархическая организация — структура с  вертикальной формой управления (контроля) элементами, входящими в неё. Фактически это пирамида, каждым уровнем которой управляет более высокий уровень.

     К иерархическим организациям относятся  все системы, где есть силовой  контроль над более низкими уровнями. Например, это может быть сообщество животных (стая) со своим вожаком и его «приближёнными». Такую организацию можно отнести к трёхуровневой системе. Самыми большими по размеру иерархическими организациями (из известных людям) являются государственные структуры, контролирующие сообщества более мелких организаций (коммерческие фирмы, политические организации, семейные ячейки и т. д.). Сам по себе этот тип организации не может считаться «хорошим» или «плохим», но только адекватным или неадекватным по отношению к решаемым задачам. Иерархические системы широко распространены в технике: например, сложная система связи, система обработки данных, файловые системы, классическая система американского менеджмента, система управления транспортом и многие другие всегда организованы по иерархическому принципу, который позволяет выполнять параллельно различные операции, работать с отдельными информационными массивами и т. д.

     Задание 9

      Среди приведенного ниже списка объектов-систем выберите:

      В. Самоорганизующиеся

      Поясните  ваш выбор для каждого объекта.

- Лесная  экосистема: тип процесса – самозарождения.

- Организм человека: тип процесса – самозарождение и совершенствование и саморазвитие.

Задание 10

      Используя доступную справочную литературу, а  также internet-сайт www.decoder.ru, дайте развернутое определение (для каких параметров используется, каков физический смысл, как соотносится с другими известными величинами) следующим единицам измерения:

     В. Световой год. Миля.

СВЕТОВОЙ ГОД, единица межзвездных расстояний; путь, который свет проходит за 1 год, т. е. 9.4605^.10¹² км.

Используется в астрономии.

МИЛЯ (англ. mile), единица длины, имевшая распространение в национальных неметрических системах единиц и применяющаяся ныне главным образом в морском деле. 1 миля (морская) = 1.852 км; в Великобритании 1 миля (морская) = 1.853 км.

МИЛЯ СУХОПУТНАЯ (уставная) = 1.609 км (применяется также в настоящее время в США). 

Задание 11

      Какому  из приведенных в списке химических элементов соответствует следующая электронная конфигурация:

     А. 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p⁶ 4d¹⁰ 5s² 5p⁵

     I-йод

Задание 12

      Составьте полные электронные конфигурации элементов:

      А.

Ca –  1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s²

Sn –  1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p⁶ 4d¹⁰ 5s² 5p²

Mn –  1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d⁵ 4s²

Задание 13

      Пользуясь изложенными в разделе правилами  радиоактивного распада и используя  таблицу Д.И. Менделеева, приведенную  в приложении, укажите, какой изотоп получается при:

Б.                 _{238                          234                       4}

α – распаде ₉₂ ^U       ₉₀  ^{Th +} ₂ ^He      

                    _{47                             47                       0}

β – распаде  ₂₁ ^Sc       ₂₂  ^{Ti +} _-1 ^{e  +V}e    

Задание 14

      Б. Для какого фундаментального взаимодействия частицы-переносчики пока не были открыты экспериментально? Поясните, что такое «Стандартная модель» .

     Гравитоны.

  Станда́ртная моде́ль — теоретическая конструкция в физике элементарных частиц,описывающая электромагнитное,слабое и сильное взаимодействие всех элементарных частиц. Стандартная модель не включает в себя гравитацию.

   Стандартная модель состоит из следующих положений:

• Всё вещество состоит из 12 фундаментальных частиц-фермионов: 6 лептонов (электрон, мюон, тау-лептон,электронное нейтрино, мюонное нейтрино и тау-нейтрино) и 6 кварков (u, d, s, c, b, t), которые можно объединить в три поколения фермионов.
• Кварки участвуют в сильных, слабых и электромагнитных взаимодействиях; заряжённые лептоны (электрон, мюон, тау-лептон) — в слабых и электромагнитных; нейтрино — только в слабых взаимодействиях.
• Все три типа взаимодействий возникают как следствие постулата, что наш мир симметричен относительно трёх типовкалибровочных преобразований. Частицами-переносчиками взаимодействий являются:

8 глюонов для сильного взаимодействия (группа симметрии SU(3));

3 тяжёлых калибровочных бозона (W⁺, W⁻, Z⁰) для слабого взаимодействия (группа симметрии SU(2));

один фотон для электромагнитного взаимодействия (группа симметрии U(1)).

• В отличие от электромагнитного и сильного, слабое взаимодействие может смешивать фермионы из разных поколений, что приводит к нестабильности всех частиц, за исключением легчайших, и к таким эффектам, как нарушение CP-инвариантности и нейтринные осцилляции.

Задание 15

Задание 16

      Используя доступную справочную литературу, укажите  спектральный класс и цвет следующих  звезд:

      В. Капелла, Антарес.

Капелла

Класс G-водородные линии очень слабые, не выделяются среди многочисленных линий металлов. Очень интенсивны линии ионизованного кальция. Появляются молекулярные полосы циана. Цвет звезды желтый.

Антарес

Класс М.красные звезды. Линии металлов ослабевают. Спектр пересечен полосами поглощения молекул окиси титана и других молекулярных соединений.

Задание 17

      Используя доступную справочную литературу, поясните значение следующих терминов, используемых при характеристике структуры Солнца:

      А. Протуберанец

     ПРОТУБЕРА́НЕЦ -нца; м. [от лат. Protuberare вздыматься] Астрон. Образование из раскалённых газов, наблюдаемое в виде светящегося выступа на краю диска Солнца или в виде тёмных волокон на самом диске.

Задание 18

      Используя доступную справочную литературу, раскройте  содержание следующего понятия, явления:

А. Полярное сияние.

     Полярное сияние (лат. Aurora Borealis, Aurora Australis) — свечение (люминесценции) верхних слоёв атмосфер планет, обладающих магнитосферой, вследствие их взаимодействия с заряженными частицами солнечного ветра.

     Полярные  сияния возникают вследствие бомбардировки  верхних слоёв атмосферы заряженными частицами, движущимися к Земле вдоль силовых линий геомагнитного поля из области околоземного космического пространства, называемой плазменным слоем. Проекция плазменного слоя вдоль геомагнитных силовых линий на земную атмосферу имеет форму колец, окружающих северный и южный магнитные полюса (авроральные овалы). Выявлением причин, приводящим к высыпаниям заряженных частиц из плазменного слоя, занимается космическая физика. Экспериментально установлено, что ключевую роль в стимулировании высыпаний играет ориентация межпланетного магнитного поля и величина давления плазмы солнечного ветра.

     В очень ограниченном участке верхней  атмосферы сияния могут быть вызваны  низкоэнергичными заряженными частицами  солнечного ветра, попадающими в  полярную ионосферу через северный и южный полярные каспы. В северном полушарии каспенные сияния можно наблюдать над Шпицбергеном в околополуденные часы.

     При столкновении энергичных частиц плазменного  слоя с верхней атмосферой происходит возбуждение атомов и молекул газов, входящих в её состав. Излучение возбуждённых атомов в видимом диапазоне и наблюдается как полярное сияние. Спектры полярных сияний зависят от состава атмосфер планет: так, например, если для Земли наиболее яркими являются линии излучения возбуждённых кислорода и азота в видимом диапазоне, то для Юпитера — линии излучения водорода в ультрафиолете.