Реферат: Программа дисциплины Концепции современного естествознания Специальность/направление подготовки цикл гсэ

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования
«Магнитогорский государственный университет»
Кафедра Естествознания и философии образования


СОГЛАСОВАНО УТВЕРЖДАЮ

__________________________ ________________________

декан __________ факультета проректор по учебной работе


__________________________

зав. кафедрой ______________

« » ____________ 20__ г. « » ____________ 20__ г.


Программа дисциплины


Концепции современного естествознания

Специальность/направление подготовки (цикл – ГСЭ, ^ ЕН, ОПД, СД, ДС, ДН, Ф):

521100 Социальная работа и

350500 Социальная работа / Социальная работа с семьями и детьми __________________________________




Составители:

^ Плугина Н.А.

Ф.И.О (степень, звание)




Кандидат педагогических наук,




доцент



Магнитогорск, 2009


^ I. Организационно-методический раздел


Цель курса:

Подготовка студентов по курсу Концепции современного естествознания в соответствии с требованиями «Государственного образовательного стандарта ВПО социальная работа».


^ 1.2. Задачи курса:


1.3. Место курса в системе освоения профессиональной образовательной программы:

Данный курс является обязательной частью естественнонаучного комплекса предметов в подготовке специалистов и бакалавров с высшим образованием в программе подготовки студентов социального факультета по специальности/ направлению подготовки – социальная работа. Дисциплина «Концепции современного естествознания» изучается на 1 курсе (1 и 2 семестр).


^ 1.4. Требования к уровню освоения содержания курса:

Критерием успешного освоения программы курса является:

Контролируемое

содержание

дисциплины

Перечень контролируемых учебных элементов

Студент должен:

Раздел

Тема

1

2

3


^ I. Эволюция научного метода и естественнонаучной картины мира

Научный метод

знать: понятия метод, научный метод познания; уровни научного познания: эмпирический, теоретический; критерии научного знания; определения (суть) методов научного познания; свойства научного знания; требования к научным гипотезам; функции науки; принцип соответствия, соотношение абсолютной и относительной истин, область применимости теории.

Естествознание и его роль в культуре

знать: понятие о естествознании; естественные науки, их иерархию; процесс интеграции и дифференциации наук; различия естественнонаучного и гуманитарного знания; суть проблемы двух культур, взаимосвязь между ними.

Естественнонаучные картины мира

знать: названия и периодизацию основных естественнонаучных картин мира; отличие научной картины мира от научной теории и от художественного  образа; фундаментальные вопросы, на которые отвечает научная картина мира; развитие представлений о материи, о движении, о взаимодействии, о   причинности и закономерности, космологических представлений  в научных картинах мира;

уметь: сопоставлять основные элементы исторических и современной научных картин мира (синхронически и диахронически), анализировать их различия и взаимосвязи.

Этика научных исследований. Псевдонаука

знать: этические принципы научных исследований; различия между наукой и псевдонаукой; разновидности псевдонауки; понятия о биоэтике, евгенике, генной инженерии, клонировании, трансплантации, эвтаназии.

Формирование научных программ

знать: основы формирования трех научных программ – атомистической, континуальной и математической;

уметь: выстраивать цепочки развития идей этих научных программ от античности до современности.

Развитие представлений о материи




знать: понятие о материи; формы материи; понятие о веществе в механической картине мира; атомно-молекулярное учение; учение о составе; учение о строении вещества; представления о материи в исторических и современной картинах мира

Развитие представлений о движении

знать: формы движения материи, их взаимосвязь; основные характеристики механического движения; 1 и 2 законы Ньютона; представления о движении в исторических и современной картинах мира.

Развитие представлений о взаимодействии

знать: 3-й закон Ньютона; виды и характеристики фундаментальных взаимодействий, принципы дальнодействия, близкодействия; полевой и квантово-полевой механизм передачи взамодействия; принцип суперпозиции

уметь: указывать вид взаимодействия в конкретной системе.

^ II. Пространство, время, симметрия

Принципы симметрии, законы сохранения

знать: определение симметрии, виды симметрий, понятие инвариантности пространственно-временных преобразований; Простейшие симметрии (асимметрии) пространства, времени и связанные с ними законы сохранения (несохранения), теорему Нетер

уметь: видеть симметрию и асимметрию на уровне живой и неживой материи.

Эволюция представлений о пространстве и времени

знать: пространство и время Аристотеля, понятия абсолютного пространства и абсолютного времени Ньютона, исторической концепции мирового эфира, следствие из опыта Майкельсона-Морли, инвариантность скорости света, единство пространства и времени как формы существования движущейся материи в современной научной картине мира.

Специальная теория относительности

знать: динамические симметрии пространства и времени, основные положения специальной теории относительности (СТО), особенности проявления причинно-следственных связей в СТО, понятие пространственно-временного континуума.

Общая теория относительности

знать: принцип эквивалентности гравитационного поля и сил инерции, основные положения теории относительности (ОТО), понятие кривизны пространства, понятие гравитационного коллапса, черных дыр как следствия из общей теории относительности.

уметь: находить эмпирические доказательства ОТО

^ III. Структурные уровни и системная организация материи

Микро-, макро-, мегамиры

знать: основы принятого разделения на мега-, макро- и микромиры; единицы измерений пространства и времени; основные структурные единицы мегамира: метагалактику, скопления галактик, галактики; нашу Галактику - Млечный Путь;  типы звезд и основу классификации; состав Солнечной системы, иерархию структур.

Взаимосвязь структурных уровней организации материи

знать: системность, целостность, иерархичность природы; аддитивные и интегративные свойства (интегративность), витализм, редукционизм, взаимосвязь уровней организации материи.

Организация материи на физическом уровне

знать: основные методы получения знания о строении веществ; основные принципы и законы физики, определяющие строение и взаимодействие веществ; иерархию частиц в микромире; элементарные частицы, их классификацию.

Процессы на физическом уровне организации материи

знать: явления естественной и искусственной радиоактивности; радиоактивные элементы; основной закон радиоактивного распада и понятие периода полураспада; открытие и строение атомного ядра, устойчивость атомных ядер, понятие дефекта массы; типы фундаментальных взаимодействий в масштабах атомных ядер; ядерные реакции деления, цепная реакция деления урана; термоядерные реакции синтеза; типы термоядерных реакций в звездах и эволюция звезд.

Организация материи на химическом уровне

знать: современные понятия: «химический элемент, атом, изотопы, молекула, вещество, полимеры»; строение атома, периодический закон и периодическую систему.

Процессы на химическом уровне организации материи

знать: понятия «химический процесс, экзо-, эндотермические процессы, химическая кинетика, энергия активации, катализ, автокатализ, ферментативный катализ»; свойства катализаторов; влияние факторов на скорость: концентрации - закон действующих масс, температуры - правило Вант-Гоффа; динамическое равновесие (химическое и фазовое), принцип Ле Шателье;

уметь: устанавливать связь реакционной способности вещества со строением и структурой вещества, кинетическими и термодинамическими закономерностями, уровнем организации реакционной системы.

Особенности биологического уровня организации материи

знать: иерархическую организацию уровней живого; признаки и свойства живых систем; химический состав живого, особенности атома углерода, биополимеров, воды; хиральность молекул живого; целостность живых систем; каталитический характер химии живого

Молекулярные основы жизни

знать: важнейшие биополимеры – белки, липиды, углеводы, нуклеиновые кислоты, их функции; аминокислоты и нуклеотиды как мономеры биополимеров; принцип комплементарности, комплементарные пары азотистых оснований; процессы редупликации, транскрипции, трансляции; генетический код, его свойства;

уметь: находить комплементарные триплеты нуклеотидов; число нуклеотидов, шифрующих конкретный белок.

^ IV. Порядок и беспорядок в природе


Механический детерминизм. Хаотическое поведение динамических систем

знать: суть концепции механического детерминизма и ее обоснование; понятия  детерминизм,  состояние,  физическая величина,   устойчивость,  (динамический) хаос; примеры систем с детерминированным, хаотическим и беспорядочным   поведением;

уметь: понимать причину несостоятельности механического детерминизма даже для динамических систем; причины непредсказуемого поведения, возникающего в простейших системах; принципиальное различие между беспорядочным и хаотическим   поведением.

Динамические и статистические теории

знать: понятия  случайность,  вероятность,  флуктуация, фундаментальная теория,  динамическая теория,  статистическая теория; способ описания состояния в динамических и статистических теориях; основные динамические и статистические фундаментальные теории и  последовательность их возникновения в истории науки;
уметь: понимать связь, устанавливаемую принципом соответствия между динамическими и   статистическими теориями; фундаментальную роль категорий случайности, неопределенности, непредсказуемости для объективного описания реального мира.

Корпускулярно-волновой дуализм.

Соотношения неопределенностей

знать: основные экспериментальные доказательства волновой и корпускулярной   стороны микрочастиц; формулировку концепции корпускулярно-волнового дуализма; понятие  физический вакуум

уметь: понимать фундаментальность ограничений, накладываемых соотношениями   неопределенности.

Принцип дополнительности

знать: формулировку принципа дополнительности в узком  (квантовомеханическом) смысле; основные пары дополнительных величин: координата и импульс, энергия   и время; описание состояния в квантовой механике; философское значение принципа дополнительности в узком смысле:   неотделимость познающего субъекта от познаваемого объекта; примеры проявления принципа дополнительности в широком смысле:   необходимость несовместимых точек зрения для полного понимания;
уметь: понимать невозможность невозмущающих измерений; необходимость широкого, стереоскопического взгляда на любой предмет   или явление

Принцип возрастания энтропии

знать: предмет термодинамики; основные формы энергии, их качественные различия; макроскопическое определение энтропии как приведенной теплоты; различные формулировки второго закона термодинамики; основные свойства энтропии (измеряемая физическая величина, мера некачественности энергии, мера молекулярного беспорядка, мера отсутствия информации); как разрешается основной парадокс эволюционной картины мира; термодинамические условия существования и эволюции жизни на Земле;

уметь: понимать фундаментальный характер второго закона термодинамики; эквивалентность различных формулировок второго закона термодинамики; связь между свойствами энтропии и различными формулировками второго   закона термодинамики; статистический характер понятия энтропии; суть основного парадокса эволюционной картины мира энтропийный баланс живых и других развивающихся систем (приходные   статьи - производство энтропии в системе и приток извне; расходная   статья - выброс энтропии вовне)

Закономерности самоорганизации

знать: предмет и основные термины синергетики; примеры самоорганизации в различных природных и социальных системах; необходимые условия самоорганизации; основные закономерности самоорганизации; цели и принципы универсального эволюционизма;

уметь: понимать универсальность законов самоорганизации для всех уровней  материального мира; диалектический характер взаимодействия случайного и закономерного в   ходе самоорганизации.

^ V. Эволюционное естествознание

Космология

знать: понятия и методы космологии; наблюдаемые явления во Вселенной, составляющие задачи для космологических теорий (расширение Вселенной, реликтовое излучение, крупномасштабная структура Вселенной, распространенность легких элементов, анизотропия реликтового излучения); основные физические теории, составляющие фундамент космологии; модель стационарной Вселенной Эйнштейна; модель нестационарной Вселенной Фридмана – Эйнштейна; теория Большого Взрыва; различные эпохи Вселенной; происхождение химических элементов; оценку возраста Вселенной; основные нерешенные проблемы; устойчивость Вселенной и антропный принцип.

Космогония. Геологическая эволюция

знать: задачи космогонии, предмет исследования; эргодическую гипотезу; данные наблюдений, позволяющие получить характеристики объектов; характеристики звезд и варианты их эволюции в зависимости от массы звезды; гипотезы эволюции Солнца и его планетной семьи; эволюцию нашей планеты и ее геосфер; современную теорию геотектоники; фрактальную геометрию природы; явления самоорганизации при образовании структур

Происхождение жизни

знать: исторические концепции происхождения жизни (креационизм, постоянное самозарождение, стационарное состояние, гипотеза панспермии, однократный абиогенез); предпосылки и этапы возникновения жизни (химическая эволюция, начальные этапы биологического обмена –коацерватная гипотеза, биологическая эволюция); методологические подходы в вопросе происхождения жизни (голобиоз, генобиоз)

Биологический эволюционизм

знать: эволюционные взгляды Ж.Б. Ламарка; теорию эволюции Дарвина; период синтеза генетики и классического дарвинизма; формирование синтетической теории эволюции, ее основные положения; микро-, макроэволюции; элементарные явления и факторы эволюции; формы отбора

История жизни на Земле и методы исследования эволюции

знать: понятия о геологических эрах и периодах, связь границ между эрами с геологическими и палеонтологическими изменениями; основные понятия, связанные с эволюцией жизни; важнейшие ароморфозы в истории жизни; основные таксономические группы растений и животных; методы исследования эволюции (палеонтологические, биогеографические, морфологические, эмбриологические, генетические, экологические, методы молекулярной биологии и биохимии)

Генетика и эволюция

знать: основные понятия генетики; изменчивость, ее типы: ненаследуемая (модификационная, фенотипическая), наследуемая (генотипическая, мутационная); мутации, их свойства, причины, роль в эволюционном процессе; популяционную генетику.

^ VI. Биосфера и человек

Экосистемы

знать: понятие и признаки экосистемы, структуру экосистемы, виды природных экосистем, принципы функционирования, понятия пищевых цепей, пирамид, направления энергетических потоков в экосистемах;

уметь: различать биотические, абиотические и антропогенные факторы.

Биосфера

знать: биосферу как экосистему высшего ранга; состав и границы биосферы; живое вещество и его геохимические функции; геохимическую энергию живого; биогенную миграцию химических элементов в биосфере; влияние космических факторов на биосферу; понятие о гелиобиологии

Человек в биосфере

знать: антропогенез; место человека в животном мире; методы изучения эволюции человека; предков человека; основные этапы развития человека разумного; отличия человека от животных; предпосылки возникновения социального человека; внутривидовая дифференциация человечества, расы и расогенез; возможные пути эволюции человека; роль социальных и биологических эволюционных факторов; коэволюция человека и биосферы; экологический статус человека

Глобальный экологический кризис

знать: понятия экологического кризиса, глобального экологического кризиса, его признаки и следствия, основные направления преодоления; понятие ноосферы, устойчивого развития;

уметь: определять вид загрязнения окружающей среды (ингредиентное, физическое, деструктивное), оценивать его возможные последствия



^ II. СОДЕРЖАНИЕ КУРСА


2.1. Разделы курса:


Раздел I. Эволюция научного метода и естественнонаучной картины мира

Раздел II. Пространство, время, симметрия

Раздел III. Структурные уровни и системная организация материи

Раздел IV Порядок и беспорядок в природе

Раздел V Эволюционное естествознание

Раздел VI Биосфера и человек


^ 2.2. Темы и содержание занятий

Раздел I. Эволюция научного метода и естественнонаучной картины мира


Тема 1. Научный метод

Научный метод познания. Уровни научного познания: эмпирический, теоретический. Гипотеза. Проверяемость научных гипотез. Научная теория. Теорема. Критерии научного знания: объективность, достоверность, точность, системность. Методы научного познания: наблюдение, эксперимент, индукция, дедукция, анализ, синтез, моделирование, абстрагирование. Принцип верификации. Принцип фальсификации. Функции науки: объяснительная, описательная, прогностическая, мировоззренческая, систематизирующая, производственно-практическая. Принцип соответствия. Область применимости теории. Соотношение абсолютной и относительной истин


^ Тема 2. Естествознание и его роль в культуре

Естествознание. Естественные науки: физика, химия, биология, геология, астрономия, экология. Дифференциация наук. Интеграция наук. Математика как язык естествознания. Гуманитарные науки. Историчность знания. Естественнонаучная культура. Гуманитарная культура. Две культуры и взаимосвязь между ними.


^ Тема 3. Этика научных исследований. Псевдонаука

Этические принципы научных исследований: самоценность истины, исходный критицизм, свобода научного творчества, новизна научного знания, равенство ученых перед лицом истины, общедоступность истины. Псевдонаука. Псевдонауки: астрология, парапсихология, уфология, биоэнергетика, девиантная наука. Отличительные признаки псевдонауки: фрагментарность, некритический подход к исходным данным, невосприимчивость к критике, несоответствие фактам, отсутствие законов, нарушение этических норм. Биоэтика.


^ Тема 4. Формирование научных программ (математическая, атомистическая, континуальная)

Научная исследовательская программа и научная картина мира. Идеи Милетской школа (Фалес): проблема поиска первоначала. Идея безостановочной изменчивости вещей. Идеи мыслителей Элейской школы (Ксенофан, Парменид, Зенон): дуализм познания. Апории Зенона: постановка вопроса о движении и о природе континуума. Идеи Пифагорейский школы: мир, гармония, число. Пифагорейско-платоновская исследовательская программа. Появление принципа причинности. Пустота и атомы (Левкипп, Демокрит). Континуальная программа Аристотеля. Аристотелевская научная программа: единая первостихия, отсутствие пустоты в природе, континуальная программа. Развитие космологических представлений Аристотеля: разделение мира на подлунный и небесный. Геоцентрическая система мира Птолемея («Альмагест»). Развитие континуальной исследовательской программы: принцип близкодействия и понятие физического поля (Фарадей, Максвелл, Герц). Развитие атомистической исследовательской программы (Бойль, Ньютон, Резерфорд, Бор). Развитие космологических представлений пифагорейцев (Аристарх). Гелиоцентрическая система мира Коперника. Развитие математической программы (Ньютон, Максвелл, Эйнштейн, Шредингер) Принцип дальнодействия и корпускулы Ньютона. Фотоны – кванты света. Понятие квантового поля


^ Тема 5. Естественнонаучные картины мира

Научная (естественнонаучная) картина мира как образно-философское обобщение достижений естественных наук. Научные картины мира: механическая, электромагнитная, неклассическая (1-я половина XX в.), современная эволюционная. Формы материи: вещество, поле, физический вакуум. Дискретность. Континуальность. Волна как распространяющееся возмущение поля. Виртуальные частицы. Формы движения. Механическое перемещение. Эволюция как форма движения. Детерминизм. Механический детерминизм. Случайность. Вероятность. Неопределенность. Космологическая модель Фридмана. Эволюционирующая Вселенная. Полевой механизм передачи взаимодействий. Квантово-полевой механизм передачи взаимодействий. Принцип причинности.


^ Тема 6. Развитие представлений о материи

Материя. Формы материи: вещество, поле, физический вакуум. Дискретность. Поле физическое. Континуальность. Волна как распространяющееся возмущение поля. Физический вакуум. Виртуальные частицы. Элементарные частицы. Атомно-молекулярное учение. Учение о составе. Учение о строении вещества


^ Тема 7. Развитие представлений о движении

Формы движения материи: механическая, физическая, химическая, биологическая. Взаимосвязь форм движения и их несводимость друг к другу. Понятие состояния. Движение как изменение состояния. Механическое движение, его основные характеристики: материальная точка, траектория, скорость, ускорение, путь, импульс тела, момент импульса. Механическая работа. 1 и 2 законы Ньютона. Характеристики волн: скорость, длина волны, частота. Свойства волн: дифрация, интерференция, поляризация. Химический процесс как химическая форма движения материи. Процессы жизнедеятельности, эволюция живой природы как биологическая форма движения материи


^ Тема 8. Развитие представлений о взаимодействии

Фундаментальные взаимодействия: гравитационное, слабое, электромагнитное, сильное. Характеристики фундаментальных взаимодействий. 3-й закон Ньютона. Сила как характеристика взаимодействия. Дальнодействие. Близкодействие. Полевой механизм передачи взаимодействий. Квантово-полевой механизм передачи взаимодействий. Принцип суперпозиции


^ Раздел II. Пространство, время, симметрия


Тема 9. Принципы симметрии, законы сохранения

Понятие симметрии в естествознании. Изотропность. Анизотропия. Инвариантность. Однородность. Простейшие симметрии (асимметрии) пространства и времени и связанные с ними законы сохранения (несохранения). Теорема Нетер. Симметрии природных объектов. Виды симметрий: геометрические, динамические, калибровочные. Эволюция как цепочка нарушений симметрии. Симметрия и асимметрия живого.


^ Тема 10. Эволюция представлений о пространстве и времени

Пространство и время Аристотеля (пространство как категория места, время как мера движения). Абсолютное и относительное пространство Ньютона. Абсолютное и относительное время Ньютона. Мировой эфир. Опыт Майкельсона-Морли. Инвариантность скорости света. Единство пространства и времени как формы существования движущейся материи в современной научной картине мира.


^ Тема 11. Специальная теория относительности

Динамические симметрии пространства и времени. Специальная теория относительности (СТО). Принцип относительности Галилея. Принципы СТО: принцип относительности, инвариантность скорости света. Следствия СТО: относительность одновременности, релятивистское сокращение длин и промежутков времени, увеличение инертной массы в движущейся системе координат относительно, неподвижной системы отсчета, пространственно-временной интервал между событиями, его инвариантность, причинно-следственные связи между событиями, причинность, единство пространства и времени, пространственно-временной континуум, эквивалентность массы и энергии. Ограничение применимости принципа постоянства скорости света.


^ Тема 12. Общая теория относительности

Общая теория относительности (ОТО): распространение принципа относительности на неинерциальные системы отсчета. Принцип эквивалентности гравитационного поля и сил инерции. Эмпирические доказательства ОТО: отклонение луча в поле тяготения Солнца, изменение частоты электромагнитной волны в поле тяготения, смещение перигелия орбиты Меркурия. Понятие гравитационного радиуса. Гравитационный коллапс. Черные дыры.

^ Раздел 3. Структурные уровни и системная организация материи


Тема 13. Микро-, макро-, мегамиры

Структуры мегамира: звезды, планетные системы, галактики. Критерии деления на микромир, макромир и мегамир. Пространственные масштабы Вселенной. Единицы измерения расстояний в мегамире: астрономическая единица, световой год, парсек. Временные масштабы Вселенной. Явления, позволившие оценить время существования Вселенной: эффект Доплера, закон Хаббла. Характеристики звезд, определяемые из наблюдений: светимость (мощность излучения), масса, радиус, спектральный состав излучения. Спектр электромагнитных излучений (радиоволны, инфракрасный, видимый ультрафиолетовый диапазоны, рентгеновское и гамма-излучение). Вселенная, Метагалактика. Крупномасштабная структура Вселенной. Однородность и изотропность Вселенной на очень больших масштабах (150 - 200 Мпк). Скопления и сверхскопления галактик. Квазары. Млечный Путь - наша Галактика. Состав Солнечной системы: планеты, спутники планет, астероиды, кометы, метеороиды, магнитные поля, пылевая материя, солнечный ветер и космические лучи. Планета земной группы: Меркурий, Венера, Земля, Марс. Планеты-гиганты: Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун. Пояс астероидов. Облако Орта. Пояс Койпера. Созвездия – участки звездного неба с группами звезд, выделенные для ориентировки Звезды. Источники энергии звезд: термоядерный синтез и энергия гравитационного сжатия. Планетарные туманности. Гиганты и сверхгиганты. Черные дыры. Пульсар - нейтронная звезда Сверхновые звезды. Движения Солнца в Галактике. Солнце – нормальная звезда

^ Тема 14. Взаимосвязь структурных уровней организации материи

Целостность природы. Системность природы. Многообразие систем. Иерархичность природы и систем. Аддитивные свойства (аддитивность). Интегративные свойства (интегративность). Витализм. Редукционизм. Взаимосвязь уровней организации материи: физического, химического, биологического. Галактический уровень. Метагалактики. Биологический уровень организации: клеточный (органеллы клеток, живые клетки), органный, тканевый, организменный, видовой, популяционный, биогеоценотический, биосферный. Уровень геологических объектов, планет. Физический уровень: субатомный уровень (кварки, лептоны), ядерный уровень (нуклоны, ядра атомов). Атомный уровень. Молекулярный уровень. Макромолекулярный уровень полимеров и комплексов молекул.


^ Тема 15. Организация материи на физическом уровне

Фундаментальные элементарные частицы. Основные характеристики элементарных частиц: масса, заряд, спин, время жизни. Классификация элементарных частиц: по массе покоя (фотоны, лептоны, мезоны, барионы), по времени жизни: стабильные (протон, электрон, нейтрино и их античастицы) и нестабильные (свободный нейтрон, резонансы). Переносчики фундаментальных взаимодействий (фотоны, гравитоны, глюоны, мезоны). Способность элементарных частиц к взаимным превращениям, не нарушающим законов сохранения. Физическое поле как совокупность виртуальных частиц. Тождественность частиц. Вакуум как состояние поля с наименьшей энергией, состоящее из виртуальных частиц


^ Тема 16. Процессы на физическом уровне организации материи


Явление естественной радиоактивности. Закон радиоактивного распада как статистический закон. Состав излучения при радиоактивности. Выделение энергии при радиоактивном распаде. Превращения элементов при радиоактивном распаде. Ядерные реакции расщепления ядер атомов под действием нейтронов. Методы получение искусственных радиоактивных элементов. Открытие атомного ядра, измерение его размеров, массы и заряда. Энергия связи нуклонов ядер атомов (дефект массы). Реакция цепного деления урана. Реакции синтеза легких атомных ядер и выделение энергии. Типы термоядерных реакций в звездах и эволюция звезд.


^ Тема 17. Организация материи на химическом уровне

Химический элемент. Атом. Изотопы. Эволюция представлений о строении атома. Квантово-механическая модель строения атома. Молекула как квантово-химическая система. Вещество. Катализаторы. Биокатализаторы (ферменты). Полимеры. Мономеры. Периодическая система. Периодический закон Д. И. Менделеева


^ Тема 18. Процессы на химическом уровне организации материи


Химический процесс. Тепловые эффекты процессов (экзо-, эндотермические). Понятие о химической кинетике. Факторы, влияющие на реакционную способность веществ: влияние концентрации закон действующих масс. Факторы, влияющие на реакционную способность веществ: влияние температуры -правило Вант-Гоффа. Энергия активации (энергетический барьер реакции). Факторы, влияющие на реакционную способность веществ: катализ. Понятие об автокатализе. Катализ ферментативный. Эволюционная химия. Динамическое равновесие (химическое и фазовое). Принцип Ле Шателье


^ Тема 19. Особенности биологического уровня организации материи

Системность живого. Иерархическая организация живого: клетка – единица живого. Иерархическая организация живого: популяция, вид, биоценоз, биогеоценоз, биосфера. Химический состав живого: атом углерода – главный элемент живого, его уникальные особенности. Химический состав живого: вода, ее роль в живых организмах. Химический состав живого: особенности органических биополимеров – высокая молекулярная масса, способность образовывать надмолекулярные структуры. Асимметричность (хиральность) молекул живого. Открытость живых систем. Обмен веществ и энергии. Самовоспроизведение. Гомеостаз как относительное динамическое постоянство состава и свойств внутренней среды живой системы. Каталитический характер химии живого. Целостность живых систем, которая проявляется во взаимодействии, согласованном функционировании всех уровней организации живого.


^ Тема 20. Молекулярные основы жизни

Полипептиды как предшественники белков. Белки как высокомолекулярные соединения с особым комплексом свойств. Аминокислоты – мономеры белков. Уровни организации белковой молекулы (первичная, вторичная, третичная, четвертичная). Функции белков: ферментативная, регуляторная, транспортная, защитная, двигательная. Липиды и их функции: энергетическая, липидные мембраны. Углеводы и их функции: энергетическая, структурная. Нуклеотиды – мономеры нуклеиновых кислот. Нуклеиновые кислоты (полинуклеотиды) - ДНК, РНК. Азотистые основания: аденин, гуанин, цитозин, тимин, урацил. Комплементарность, комплементарные пары азотистых оснований. Комплементарность цепей ДНК – основа важнейших функций: хранения и передачи наследственной информации. Функции нуклеиновых кислот и процессы редупликации, транскрипции, трансляции. Генетический код. Кодон. Свойства генетического кода: триплетность, вырожденность, однозначность, универсальность, отсутствие знаков препинания между триплетами (кодонами)


^ Раздел 4. Порядок и беспорядок в природе


Тема 21. Механический детерминизм. Хаотическое поведение динамических систем

Детерминизм. Механи(сти)ческий детерминизм. Лапласова формулировка механического детерминизма. Траектория. Состояние (физической системы). Начальное состояние. Динамическая система. Погрешности измерения физических величин. Устойчивое и неустойчивое движение. Динамический хаос. Примеры систем с динамическим хаосом: планетные системы, погода и климат, турбулентность, фондовые рынки. Отличие хаоса от беспорядка.


^ Тема 22. Динамические и статистические теории


Вероятность. Случайность. Статистическая закономерность. Среднее значение. Молекулярно-кинетическая теория. Распределение (Максвелла) молекул по скоростям. Статистическое описание состояния. Флуктуация. Квантово(механическо)е состояние. Волновая функция. Статистический характер квантового описания природы. Динамическая теория. Статистическая теория. Фундаментальная теория. Примеры фундаментальных динамических теорий: механика, электродинамика, термодинамика, теория относительности, эволюционная теория Ламарка, теория химического строения. Примеры фундаментальных статистических теорий: молекулярно-кинетическая теория, квантовая механика и другие квантовые теории, эволюционная теория Дарвина, молекулярная генетика. Принцип соответствия: статистические и динамические теории. Динамические теории как приближение и упрощение более точных статистических теорий.


^ Тема 23. Корпускулярно-волновой дуализм. Соотношения неопределенностей

Волновые свойства света: интерференция, дифракция, поляризация. Корпускулярные свойства света: фотоэффект. Корпускулярно-волновой дуализм как всеобщее свойство материи Де Бройль: общая идея и формула связи между импульсом частицы и ее длиной волны. Волновые свойства частиц. Дифракция электронов. Электронный микроскоп. Мысленный эксперимент - «микроскоп Гейзенберга». Соотношение неопределенностей координата-импульс (скорость) Соотношение неопределенностей энергия-время. Соотношения неопределенностей как следствие невозможности невозмущающих измерений. Соотношения неопределенностей как результат квантовых флуктуаций. Экспериментальные доказательства сложной структуры вакуума: эффект. Казимира, рождение электрон-позитронных пар в электрическом поле


^ Тема 24. Принцип дополнительности

Корпускулярно-волновой дуализм. Принцип дополнительности в квантовой механике. Измерение в квантовой механике как результат взаимодействия микрообъекта с макроприбором. Невозможность невозмущающих измерений. Неотделимость наблюдателя от наблюдаемого объекта. Возможные значения физических величин: дискретный и непрерывный спектр. Физические величины, имеющие определенное значение в данном состоянии. Физические величины, не имеющие определенного значения в данном состоянии. Принцип дополнительности в широком смысле как необходимость несовместимых, но взаимодополняющих точек зрения для полного понимания предмета или процесса


^ Тема 25. Принцип возрастания энтропии

Формы энергии: тепловая, химическая, механическая, электрическая. Первый закон термодинамики - закон сохранения энергии при ее превращениях. Замкнутая (изолированная) система и незамкнутая (открытая) система. Термодинамическое равновесие. Второй закон термодинамики как принцип возрастания энтропии в замкнутых системах. Энтропия как физический индикатор направления времени. Обратимые и необратимые процессы. Энтропия как измеряемая физическая величина (приведенная теплота). Изменение энтропии тел при теплообмене между ними. Второй закон термодинамики как принцип направленности теплообмена (от горячего к холодному). Качество (ценность) энергии. Высококачественные формы энергии: механическая, электрическая. Низкокачественная форма энергии: теплота. Понижение качества тепловой энергии с понижением температуры. Энтропия как мера некачественности энергии. Второй закон термодинамики как принцип неизбежного понижения качества энергии. Энтропия как мера молекулярного беспорядка. Статистическая природа второго начала термодинамики.