Контрольная работа по предмету «Концепции современного естествознания» - 10 вопросов..

Вопрос 1. Охарактеризуйте основные уровни организации материи

В науке широко используется представление о структурных уровнях материи, конкретизирующих формы движения и виды материи.
Структурные уровни материи образованы из определенного множества объектов какого-либо класса и характеризуются особым типом взаимодействия между составляющими их элементами. Критерием для выделения различных структурных уровней служат следующие признаки: пространственно-временные масштабы (элементарные частицы имеют размеры 10 (-14 степени) см, атомы 10 (-8 степени), молекулы 10 (-7 степени) см и т.п.); совокупность важнейших свойств и законов изменения; степень относительной сложности, возникшей в процессе исторического развития материи в данной области мира.
Неорганическая природа предстает как имеющая такую последовательность структурных уровней: субмикроэлементарный микроэлементарный (уровень элементарных частиц и полевых взаимодействий) ядерный атомарный молекулярный уровень макроскопических тел различной величины (здесь имеется ряд специфических подуровней) планеты звездно-планетные комплексы галактики метагалактики...
Живая природа также структурирована. В ней выделяются уровни: биологических макромолекул клеточный уровень микроорганиз-менный органов и тканей организма в целом популяционный биопенозный биосферный. Общая основа жизни органический метаболизм (обмен веществом, энергией и информацией с окружающей средой) специфицируется в каждом из выделенных уровней.
Как отмечают М.М. Камшилов и А.И. Филюков, на уровне организмов обмен веществ означает ассимиляцию и диссимиляцию при посредстве внутриклеточных превращений; на уровне экосистемы (биоценоза) он состоит из цепи превращений вещества, первоначально ассимилированного организмами-производителями при посредстве организмов-потребителей и организмов-разрушителей, относящихся к разным видам; на уровне биосферы происходит глобальный круговорот вещества и энергии при непосредственном участии факторов космического масштаба.
Внутри каждого из структурных уровней материи существуют отношения субординации: молекулярный уровень включает в себя атомарный (но не наоборот); организменный тканевый, клеточный; уровень общества уровни, представленные классами, нациями, иными социальными уровнями. Закономерности новых уровней специфичны, несводимы к закономерностям уровней, на базе которых они возникли, и являются ведущими для данного уровня структурной организации материи.
Структурное многообразие, т. е. системность, является способом существования материи.
Доступная нам природа условно разделяется на следующие уровни:
микромир (элементарные частицы, ядра атомов, комплексы ядер, атомы, молекулы),
макромир (комплексы молекул; микрофизические кмплексы: кристаллы, коллоидные системы; клетка; организмы; сообщества организмов: экосистемы, биосфера)
мегамир (планеты, звездно-планетные комплексы, галактики, Метагалактика).
На основании этих представлений выделяют:
1. Геоцентрический мир - реальный мир на уровне макромира. Явления геоцентрического мира описываются евклидовым пространством, ньютоновым (абсолютным, одномерным) временем и лейбницевым качеством, где целое всегда больше части.
2. Негеоцентрический мир - микромир и мегамир, описываемые неевклидовым пространством (геометрии Лобачевского-Римана), неньютоновым временем, нелейбницевым качеством (теория относительности, квантовая механика).
Структура микромира. В настоящее время в микромире выделяется четыре уровня вещества:
1. молекулярный;
2. атомный;
3. нуклонный (уровень атомного ядра);
4. кварковый.
Уже обсуждается возможный облик пятого уровня вещества - суперструнного. Каждый вновь открываемый уровень качественно отличается от ранее известных, его характеризуют другие свойства соответствующих частиц. Условно принято считать элементарными те частицы, у которых сегодня не обнаружена внутренняя структура, а их размеры недоступны измерению, т. е. меньше 10-15 см.
Исходя из значения спина (внутренней степени свободы движения частицы), все элементарные частицы можно разделить на две группы:
- частицы с целочисленным спином (0, 1, 2 ...) называются бозонами в честь известного физика Бозе. На них запрет Паули не распространяется, и они могут находиться вместе в любом количестве. Поля бозонов переходят в классические поля. Так, одна из бозонных частиц, - фотон может стать классическим электромагнитным полем, излучающим свет, радиоволны. В макромире бозоны проявляют себя обычно на уровне полей.
- частицы с полуцелым значением спина (1/2, 3/2 ...) называются фермионами в честь великого физика Ферми. Они могут находиться вместе только при условии, что их физические состояния и параметры не одинаковы. Этот закон квантовой механики получил название запрета Паули. Поля фермионов всегда остаются квантованными и легко переходят в частицы. В макромире фермионы проявляются на уровне вещества. В свою очередь, фермионы разделяются на лептоны и кварки.

Вопрос 4. Дайте формулировку специального принципа относительности. В чем его отличие от классического принципа относительности Галилея?

Принцип относительности Эйнштейна законы физики во всех инерциальных системах отсчета имеют один и тот же вид.
Принцип относительности Эйнштейна представляет собой распространение принципа относительности Галилея на все физические явления, и наряду с приведенной выше формулировкой принцип относительности допускает и ряд других, ей эквивалентных.
При одинаковых начальных условиях любое явление природы протекает одинаково во всех инерциальных системах отсчета.
Никакими экспериментами, проводимыми в изолированной лаборатории, невозможно установить, покоится она или равномерно и прямолинейно движется относительно данной инерциальной системы отсчета.
Все инерциальные системы отсчета физически равноправны, т. е. среди них не существует какой бы то ни было привилегированной, чем-либо выделенной инерциальной системы.
Если классический принцип относительности утверждал инвариантность законов механики во всех инерциальных системах отсчета, то в специальной теории относительности данный принцип был распространен также на законы электродинамики, а общая теория относительности утверждала инвариантность законов природы в любых системах отсчета, как инерциальных, так и неинерциальных. Неинерциальными называются системы отсчета, движущиеся с замедлением или ускорением.
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.

Вопрос 1. Охарактеризуйте основные уровни организации материи 3
Вопрос 2. Дайте характеристику физическим картинам мира в их хронологической последовательности 6
Вопрос 3. Укажите основные проявления интеграционных процессов в современном естествознании 16
Вопрос 4. Дайте формулировку специального принципа относительности. В чем его отличие от классического принципа относительности Галилея? 18
Вопрос 5. Назовите три эффекта, предложенные Эйнштейном, для подтверждения общей теории относительности 20
Вопрос 6. Укажите основные положения атомно-молекулярной теории, принятой в 1860г. на Первом международном химическом конгрессе 21
Вопрос 7. Укажите факторы, влияющие на скорость химической реакции 22
Вопрос 8. Дайте характеристику основным структурным элементам эукариотической клетки 25
Вопрос 9. Укажите основные положения современной клеточной теории 28
Вопрос 10. Охарактеризуйте основные функции белков, выполняемые ими в живом организме 29
Список литературы 30

Список литературы

1. Готтфрид К., Вайскопф В. Концепции физики элементарных частиц. М.: Мир, 1988.
2. Гуляев С.А., Жуковский В.М., Комов С.В. Основы естествознания. - Екатеринбург, 2000
3. Карпенков С.Х. Концепции современного естествознания: Учебник для вузов. М.: Академический проект, 2002
4. Концепции современного естествознания./ Под ред. Самыгина С.М. Ростов н/Д.: Феникс, 1999
5. Суханов А.Д., Голубева О.Н. Концепции современного естествознания. Учебник для вузов. М., Агар, 2000