Реферат: В. А. Кныр концепции современного естествознания для студентов гуманитарных и экономических специальностей всех форм заочного обучения

Министерство образования Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Хабаровский государственный технический университет»


В. А. Кныр


КОНЦЕПЦИИ СОВРЕМЕННОГО ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ

для студентов гуманитарных и экономических специальностей

всех форм заочного обучения


Хабаровск

Издательство ХГТУ

2002


В. А. Кныр


КОНЦЕПЦИИ СОВРЕМЕННОГО ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ





Хабаровск 2002
УДК 53 (075)


Кныр В. А. Концепции современного естествознания: Установочная лекция для студентов гуманитарных и экономических специальностей всех форм заочного обучения. – Хабаровск: Изд-во Хабар. гос. техн. ун-та, 2002. – 28 с.


Включает варианты контрольной работы, методические указания по ее выполнению, список литературы, экзаменационные вопросы.

Печатается в соответствии с решениями кафедры «Физика» и методического совета факультета математического моделирования и процессов управления.


© Издательство Хабаровского

государственного технического

университета, 2002

© Кныр В.А.

^ 1. Цель изучения и содержание дисциплины

Дисциплина «Концепции современного естествознания» базируется на синтезе естественных наук (физика, химия и биология) и содержит наиболее важные представления этих наук о мире и месте человека в нем.

Знание современных фундаментальных научных положений естествознания, его мировоззренческих и методологических выводов является необходимым элементом подготовки специалистов в любой области деятельности и соответствует осуществляемой реформе высшего образования, направленной на усиление его фундаментальности и разносторонности, способствует умению творчески адаптировать последние достижения в своей области к конкретным условиям труда.

Цель курса «Концепции современного естествознания» заключается в формировании у студентов научного мировоззрения и теоретического мышления, способности методологически применять естественно-научные знания в своей профессиональной деятельности.

Студент должен иметь представление об основных вопросах курса «Концепции современного естествознания», содержащихся в Государственном образовательном стандарте высшего профессионального образования России. В них включаются: естественно-научная и гуманитарная культура; научный метод; история естествознания; панорама современного естествознания; тенденции развития; корпускулярная и континуальная концепции описания природы; порядок и беспорядок в природе; хаос; структурные уровни организации материи; микро-, макро- и мегамиры; пространство, время; принципы относительности; принципы симметрии; законы сохранения; взаимодействие; близкодействие; дальнедействие; состояние; принципы суперпозиции, неопределенности, дополнительности; динамические и статистические закономерности в природе; законы сохранения энергии в макроскопических процессах; принцип возрастания энтропии; химические процессы, реакционная способность веществ; внутреннее строение и история геологического развития Земли; современные концепции развития геосферных оболочек; литосфера как абиотическая основа жизни; экологические функции литосферы; ресурсная, геодинамическая, геофизико-геохимическая, географическая оболочки Земли; особенности биологического уровня организации материи; принципы эволюции, воспроизводства и развития живых систем; многообразие живых организмов - основа организации и устойчивости биосферы; генетика и эволюция; человек: физиология, здоровье, эмоции, творчество, работоспособность; биоэтика; человек, биосфера и космические циклы; ноосфера; необратимость времени; самоорганизация в живой и неживой природе; принципы универсального эволюционизма; путь к единой культуре.

Студент должен знать фундаментальные концепции естествознания и уметь пользоваться в своей профессиональной деятельности:

­– системным подходом, направленным на целостный охват изучаемых процессов и явлений в их взаимосвязи и взаимодействии с другими явлениями;

эволюционным подходом к явлениям, событиям и процессам, позволяющим понять их роль в общем процессе развития;

концепцией самоорганизации, раскрывающей внутренние причины эволюции.

^ 2. Варианты контрольнОЙ работЫ

и рекомендации по ЕЕ выполнению


Выполнение контрольной работы является формой изучения студентами дисциплины в межсессионный период.

Выбор варианта контрольной работы проводится по принципу: последняя цифра номера зачетной книжки совпадает с номером варианта.

Для выполнения контрольной работы необходимо подобрать литературу по теме, изучить учебный материал, составить план изложения каждого вопроса и в соответствии с ним написать ответ на каждый из трех вопросов контрольной работы. Объем контрольной работы не должен превышать 15-20 страниц школьной тетради. Материал должен быть изложен грамотно и разборчивым почерком. Обязательно наличие полей и нумерация страниц. После изложения каждого вопроса должны быть ссылки на первоисточники.

На титульном листе контрольной работы необходимо указать фамилию, имя и отчество автора контрольной работы, факультет, специальность, номер зачетной книжки, домашний адрес. На втором листе контрольной работы указывается план изложения материала по каждому вопросу с оглавлением.

Контрольная работа выполняется студентом самостоятельно, подписывается и до начала сессии сдается (высылается) в деканат. Методист деканата регистрирует контрольную работу и передает на кафедру физики, где она проверяется преподавателем и через методиста возвращается студенту.

В случае неудовлетворительного выполнения контрольная работа возвращается студенту на доработку. При удовлетворительном выполнении со студентом проводится собеседование по контрольной работе, после чего он допускается к экзамену.


Варианты контрольной работы


№ 1

Революция в естествознании в первой половине ХХ века.

Теория Большого Взрыва.

Эволюционная теория Дарвина.


№ 2

Современная естественно-научная картина мира.

Звезды и их эволюция.

Современная наука о сущности и истоках человеческого сознания.


№ 3

Эмпирический и теоретический уровни научного познания.

Развитие представлений о пространстве и времени.

Образование Солнца и планет Солнечной системы.


№ 4

Естественно-научная и гуманитарная культура.

Корпускулярно-волновой дуализм материи.

Строение Земли.


№ 5

Предмет естествознания. Естественные науки: физика, химия, биология.

Развитие идей атомизма.

Гидросфера и атмосфера Земли.


№ 6

Натурфилософия и ее место в истории естествознания.

Клетка как структурная и функциональная единица живого. Состав и строение клетки.

Учение Вернадского о биосфере.


№ 7

Естествознание эпохи Средневековья.

Соотношение динамических и статистических законов природы.

Молекулярно-генетические основы наследственности и изменчивости.


№ 8

Зарождение эмпирического научного знания (Египет, Вавилон, Индия, Китай).

Принцип возрастания энтропии.

Теория Опарина о происхождении жизни на Земле.


№ 9

Создание классической механики и экспериментального естествознания.

Самоорганизация в открытых неравновесных системах.

Исторические этапы развития жизни на Земле.


№ 10

Развитие естествознания в XVIII – XIX веках.

Космологические модели Вселенной.

Происхождение человека.


^ 3. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Для самостоятельного изучения материала и выполнения контрольной работы рекомендуется следующая литература.


Основная литература


Суханов А. Д., Голубева О.Н. Концепции современного естествознания. М.: Агар, 2000.

Найдыш В. М. Концепции современного естествознания. М.: Гардарики, 2000.

Потеев М. И. Концепции современного естествознания. С-Пб.: Питер, 1999.

Дубнищева Т. Я. Концепции современного естествознания. Новосибирск: ЮКЭА, 1997.

Концепции современного естествознания (Под ред. Самыгина С. И.). Ростов-н/Д: Феникс, 1997.

Грушевицкая Т. С., Садохин А. П. Концепции современного естествознания. М.: Высш. шк., 1997.



^ Дополнительная литература



Рузавин Г. И. Концепции современного естествознания. М.: ЮНИТИ, 1999.

Солопов Е. Ф. Концепции современного естествознания. М.: ВЛАДОС, 1998.

Кокин А. В. Концепции современного естествознания. М.: ПРИОР, 1998.

Горелов А. А. Концепции современного естествознания. М.: Центр, 1997.

Кузнецов В. И., Идлис Г. М., Гутина В. Н. Естествознание. М., 1996.

Тимофеев-Ресовский Н. В., Воронцов Н.Н., Яблоков А.А. Краткий очерк теории эволюции. М.: Наука, 1977.

Кудрявцев П. С. Курс истории физики. М.: Высш. шк., 1992.

Пригожин И., Стенгерс И. Время, хаос, квант. М.: Прогресс, 1994.

Пригожин И., Стенгерс И. Порядок из хаоса. М.: Прогресс, 1986.

Шкловский И. С. Проблемы современного астрофизики. М.: Наука, 1982.

Шкловский И. С. Вселенная, жизнь, разум. М.: Наука, 1980.

Опарин А. И. Жизнь, ее природа, происхождение и развитие. М., 1960.

Дубинин Н. П. Генетика и человек. М., 1978.

Общая биология (Под ред. Дубинина Н. П.). М., 1980.

Вернадский В.И. Биосфера и ноосфера. М.: Наука, 1989.

^ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ

КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ


По курсу «Концепции современного естествознания» написано много учебников и учебных пособий, в которых разные вопросы курса изложены с различной степенью полноты. Список некоторых из них, которые имеются в библиотеке ХГТУ, представлен в разд. 3. Следует иметь в виду, что в различных библиотеках и в продаже могут быть и другие учебники, в которых вопросы контрольной работы изложены достаточно полно, следовательно, они могут быть также использованы при выполнении контрольной работы.

Теперь разберем, на что нужно обратить внимание при освещении каждого вопроса контрольной работы.


^ 1. Эмпирический и теоретический уровни научного познания

Здесь необходимо описать методы эмпирического познания (наблюдение, эксперимент, измерение) и теоретического познания (абстрагирование, идеализация, мысленный эксперимент, формализация, индукция, дедукция), показать их взаимодополняемость при изучении различных явлений природы. Необходимо отметить, что существуют методы, которые могут одновременно применяться на эмпирическом и теоретическом уровнях познания (анализ, синтез, аналогия, моделирование), коротко остановиться на них. Все эти вопросы очень подробно и хорошо описаны в [1].


^ 2. Естественно-научная и гуманитарная культура

Понятие культура охватывает все многообразие материальной и духовной деятельности людей. Вся наука, включая естествознание, является одной из важнейших форм культуры, без которой немыслимо производство материальных и духовных благ.

Вслед за делением культуры на материальную и духовную в XX в. установилось деление культур на естественно-научную и гуманитарную.

Гуманитарные науки имеют свою специфику в сравнении с естествознанием. Гуманитарное знание тесно связано с герменевтикой как искусством истолкования текстов, проникновения во внутренний мир другого человека, понимания его мыслей и переживаний.

Но определенное различие естествознания и гуманитарного знания не отменяет наличия и сходства между ними, общих закономерностей развития тех и других. Как в естествознании, так и в гуманитарных науках усиливаются интеграционные процессы и за счет прямых связей между ними, и за счет общих методов исследования. Обогащается техническое оснащение гуманитарных исследований (компьютеризация, электронное оборудование лабораторий психических исследований, использование радиоизотопных методов определения возраста археологических находок и др.). С другой стороны, например, результаты логических и лингвистических исследований используются в разработках информационных средств естествознания. Тем самым устанавливаются связи гуманитарных наук с естественными науками. Все большее значение приобретают совместные работы естественников и гуманитариев в сфере этических и правовых проблем науки.

В контрольной работе все изложенное выше необходимо осветить более подробно.


^ 3. Зарождение эмпирического научного знания

Здесь необходимо отметить, что в III–II тыс. до н. э. в процессе усложнения и разделения труда, развития ирригационного земледелия, строительства храмов и пирамид, возникновения письменности появилась необходимость и возможность перехода к специфической познавательной деятельности, направленной на сбор информации, ее проверку, накопление и сохранение, а также передачу знаний от поколения к поколению, т. е. зародилась наука. Далее следует рассказать о тех конкретных знаниях в области математики, астрономии, химии, которые были известны в древнем Египте, Вавилоне, Индии и Китае.


^ 4. Античный период в истории естествознания

При подготовке этого вопроса необходимо отметить, что натурфилософия (или философия природы) возникла в Греции в VI в. до н. э. Для натурфилософии характерно чисто умозрительное истолкование природного мира, рассматриваемого в его целостности. Натурфилософы считали, что окружающий человека мир (который они называли космосом) упорядочен и наделен качествами, присущими живым существам. При этом считалось, что предметы окружающего мира состоят из простых начал («стихий»), к которым чаще всего относили огонь, воду, воздух и землю. Далее необходимо остановиться на взглядах отдельных представителей натурфилософии (Демокрит, Аристотель, Евклид, Пифагор, Эпикур, Архимед, Птолемей и др.).


^ 5. Естествознание эпохи Средневековья

При подготовке этого вопроса необходимо иметь виду, что в средние века наука в Европе находилась в полной зависимости от богословия и схоластики и переживала длительный период упадка. Для этого периода времени характерно появление астрологии, алхимии, магии, каббалистики и других проявлений оккультизма. В качестве положительного момента необходимо отметить, что начиная с XII в. в Европе начинают образовываться университеты (Парижский, Болонский, Кембриджский и др.), которые хотя и предназначались первоначально для подготовки духовенства, но в них уже тогда начинали изучать предметы математического и естественно-научного направления, а само обучение носило систематический характер.

В целом научные знания средних веков ограничивались в основном познанием отдельных явлений и легко укладывались в умозрительные натурфилософские схемы мироздания.

В контрольной работе все изложенное выше необходимо осветить более подробно.


^ 6. Создание классической механики и экспериментального естествознания

Процесс становления современного естествознания как процесс систематического научного познания природы на базе экспериментов и математического изложения полученных результатов начался с двух глобальных научных революций, происходивших в XVI–XVII вв. и создавших принципиально новое (по сравнению с античностью и средневековьем) понимание мира.

Первая научная революция произошла в период конца XV–XVI вв. (эпоха Возрождения) и была вызвана гелиоцентрическим учением Н. Коперника, в соответствии с которым Земля не является центром мироздания, а является одной из планет, вращающихся вокруг Солнца. Важным также явилось утверждение Дж. Бруно о существовании множества миров во Вселенной.

В XVII в. в результате научных открытий Г. Галилея, И. Кеплера и И. Ньютона произошла вторая научная революция, в результате которой возникла современная наука. Наиболее важным достижением было завершение Ньютоном труда Галилея по созданию классической механики, в основе которой лежат три закона Ньютона. В результате второй научной революции в естествознании возникло господство механистических представлений о мире.

В контрольной работе необходимо подробно изложить учение Коперника, открытия Галилея, Кеплера и Ньютона.


^ 7. Развитие естествознания в XVIII–XIX вв.

В процессе изучения природы сложились два несовместимых метода, имеющих всеобщий характер: диалектический и метафизический. В метафизическом методе объекты и явления окружающего мира рассматриваются изолированно друг от друга, без учета их связей и как бы в застывшем, фиксированном, неизменном состоянии.

Диалектический подход, наоборот, предполагает изучение объектов, явлений в их взаимодействии, с учетом процессов их изменения и развития.

До середины XVIII в. господствовал метафизический метод познания природы. В результате открытий в области естествознания во второй половине XVIII в. – первой половине XIX в. был вскрыт диалектический характер явлений. К таким открытиям относятся космогоническая теория Канта-Лапласа, эволюционная теория Дарвина, клеточное строение растений и животных, закон сохранения и превращения энергии, периодическая система элементов Менделеева (эти открытия нужно осветить подробно в контрольной работе). В конце XVIII в. происходит процесс очищения науки от натурфилософских понятий и представлений (флогистон, теплород, электрическая и магнитная жидкости и др.). В результате всего этого произошла диалектизация естествознания, т. е. диалектический метод стал господствующим методом в описании явлений природы.

В XIX в. в науку стало входить понятие поля, через которое передается взаимодействие. Во второй половине XIX в. Дж. Максвеллом была создана теория электромагнетизма, позволяющая описать любые электрические и магнитные явления. Это привело к крушению механистической картины мира и новому пониманию физической реальности.


^ 8. Революция в естествознании в первой половине XX в.

В этом вопросе необходимо осветить революционные открытия в естествознании, которые были сделаны в первой половине XX в. и привели к современной естественно-научной картине мира. К ним относятся радиоактивность, первая элементарная частица – электрон, ядерная модель атома, кванты, корпускулярно-волновой дуализм материи, специальная теория относительности. Эти открытия перевернули существовавшие ранее взгляды на мир. Исчезла убежденность в универсальности законов классической механики, разрушились представления о неделимости атома.


^ 9. Панорама современного естествознания

В этом вопросе необходимо рассказать о важнейших открытиях в области физики, химии и биологии.

В физике обычно выделяют три основных направления: микромир, макромир и мегамир. Основные достижения микромира: установление строения атома, открытие деления урана и цепной реакции, работы по получению управляемой термоядерной реакции, построение теории элементарных частиц. К основным достижениям в области мегамира можно отнести модель Большого Взрыва (о происхождении Вселенной), установление источника энергии Солнца, астрономические исследования Вселенной. В макрофизике можно выделить достижения в трех направлениях: в области электроники (микросхемы), в области создания лазеров и их применения, в области высокотемпературной сверхпроводимости.

Основные достижения в области химии: создание конструкционных материалов для всех отраслей промышленности, синтетических материалов, лекарственных препаратов, получение сверхчистых материалов.

Основные достижения в области биологии связаны с молекулярной биологией и генетикой. Установлена роль ДНК (и генов) как носителя наследственных признаков, открыты мутации. Достижения генетики позволили дать обоснование изменчивости и наследственности в теории Дарвина. В области молекулярной биологии расшифрована структура ДНК. В последние годы большие достижения получены в области генной инженерии.


^ 10. Развитие представлений о пространстве и времени

В соответствии с современными представлениями пространство и время являются атрибутами существования материи. Пространство характеризует структурность и протяженность материальных объектов, определяет их взаимосвязь. Время характеризует длительность явлений, быстроту протекания процессов, определяет их последовательность.

Естественно-научные представления о пространстве и времени прошли длинный путь развития и становления. Отдельно следует остановиться на концепции абсолютного пространства и времени, сформулированной И. Ньютоном, и концепции относительности пространства и времени, сформулированной А. Эйнштейном. В концепции абсолютного пространства и времени пространство и время рассматриваются как вместилище самих себя и всего существующего. В теории относительности Эйнштейна сформулированы современные представления о пространстве и времени, как связанных между собой атрибутах материи, определяемых ее связями и взаимодействиями.


^ 11. Корпускулярно-волновой дуализм материи

Корпускулярно-волновой дуализм материи заключается в том, что частицы вещества наряду с корпускулярными свойствами обладают также волновыми свойствами. Эту идею в 1924 г. высказал Л. де Бройль. Она была подтверждена опытами по дифракции частиц. Позже удалось установить смысл волн де Бройля: волны де Бройля являются волнами вероятности, т. е. они характеризуют вероятность местонахождения частицы в пространстве. Мы не замечаем волновых свойств макротел, потому что длины волн де Бройля для макротел чрезвычайно малы.

Волновые свойства частиц приводят к принципу неопределенности. Принцип неопределенности заключается в том, что нельзя точно определить одновременно координаты и импульс частицы и тем самым траекторию движения частицы.


^ 12. Развитие идей атомизма

В этом вопросе необходимо проследить, как развивалась идея атомизма от древности до наших дней.

Концепция атомизма возникла еще в V–IV вв. до н. э. в Греции (Демокрит). В соответствии с этой концепцией вся Вселенная состоит из мельчайших неделимых частиц – атомов и незаполненного пространства – пустоты. К началу XVIII в. атомистическая теория приобретает все большую популярность, т. к. к этому времени в работах Лавуазье, Ломоносова, Дальтона была доказана реальность существования атомов. Однако в то время вопрос о внутреннем строении атома даже не возникал, атомы по-прежнему считались неделимыми. В 1897 г. была открыта первая элементарная частица – электрон и возник вопрос о строении атома. В 1911 г. Э. Резерфорд предложил планетарную (ядерную) модель атома, в соответствии с которой атом состоит из положительно заряженного ядра, вокруг которого вращаются электроны. В настоящее время разработана модель атома на основе квантовой механики, которая успешно описывает экспериментальные данные. В 1932 г. Д. Иваненко и В. Гейзенбергом была высказана гипотеза о том, что ядро атома имеет сложное строение и состоит из протонов и нейтронов. Далее необходимо кратко остановиться на современном состоянии теории элементарных частиц. В настоящее время предполагается 16 истинно элементарных частиц: 6 кварков, 6 лептонов и 4 бозона.


13. Принцип возрастания энтропии
^ Здесь необходимо вспомнить второе начало термодинамики, которое накладывает ограничения на протекающие в природе процессы. Одна из формулировок второго начала термодинамики гласит: естественные процессы стремятся привести систему в более неупорядоченное состояние. Например, если камень падает на землю, то кинетическая энергия упорядоченного движения камня как целого превращается во внутреннюю энергию хаотического (теплового) движения молекул камня и земли (камень и земля в месте падения камня немного нагреваются). Однако невозможен процесс, в результате которого энергия хаотического (теплового) движения молекул камня и земли превратилась бы в кинетическую энергию упорядоченного движения камня, в результате чего камень взлетел бы. Больцман показал, что энтропия является мерой неупорядочности системы (нужно написать соответствующую формулу и объяснить ее) и, следовательно, во всех процессах, происходящих в изолированной системе, энтропия системы должна возрастать.


Эддингтон назвал возрастание энтропии, определяющее необратимые процессы, «стрелой времени». Для изолированной системы будущее всегда расположено в направлении возрастания энтропии.


^ 14. Самоорганизация в открытых неравновесных системах
Во второй половине ХХ века выяснилось, что в открытых системах, т. е. системах, в которых возможен обмен энергией и веществом с окружающей средой, возможен переход от менее упорядоченного состояния к более упорядоченному состоянию. Причем данное явление – самоорганизация – оказалось присущим как живой, так и неживой природе. Выяснилось, что все самоорганизующиеся системы, независимо от того, какими науками они изучаются (физика, химия, биология), имеют единый алгоритм самоорганизации.

Рассмотрим, как происходит процесс самоорганизации. Пусть диссипативная система в начальный момент времени находилась в состоянии, обозначенном А. Под влиянием внешних факторов и внутренних процессов система развивается по пути АВ. В точке В параметры системы стали критическими (точка бифуркации), и под влиянием сильных флуктуаций возможен скачок в новое устойчивое состояние (ВС1, ВС2, ВС3, ВС4). Поскольку флуктуации случайны, то и выбор конечного состояния оказывается случайным. Но после осуществления перехода (на рисунке ему соответствует линия ВС2) назад возврата нет. Скачок носит одноразовый и необратимый характер. Траектории, по которым возможно развитие системы после точки бифуркации и которые отличаются от других относительной устойчивостью, называются аттракторами.

Таким образом, в развитии системы выделяют две фазы: плавную эволюцию ход которой достаточно закономерен и жестко задетерминирован, и скачки в точках бифуркации, протекающие случайным образом и потому случайно определяющие последующий закономерный эволюционный этап развития системы вплоть до следующего скачка в новой точке бифуркации.

Попробуем разобрать процесс самоорганизации на очень упрощенном примере. Кривая АВ соответствует обучению в школе. Точка В соответствует состоянию человека в момент окончания школы. Под влиянием различных факторов он может пойти работать (ВС1), поступить учиться в ХГТУ (ВС2), поступить учиться в техникум (ВС3) и т. д.

Далее необходимо рассмотреть некоторые из примеров самоорганизации: ячейки Бенара (физика), реакцию Белоусова-Жаботинского (химия), систему «хищник» – «жертва» (экология), морфогенез (биология) и др.


^ 15. Космологические модели Вселенной

Космология – это раздел астрономии, изучающий Вселенную как целое и включающий в себя учение о строении и эволюции всей охваченной астрономическими наблюдениями части Вселенной.

Представления о строении окружающего мира были важным элементом человеческой культуры и отражали уровень знаний в соответствующие эпохи развития человеческого общества.

Первой космологической моделью, имеющей математическое обоснование, можно считать геоцентрическую систему мира К. Птолемея. Она господствовала в науке примерно 1,5 тыс. лет. Затем в XVI в. ее сменила гелиоцентрическая система мира Н. Коперника. В дальнейшем необычайное расширение масштабов исследованного мира благодаря изобретению и совершенствованию телескопов привело к представлению о звездной Вселенной. Наконец, в начале ХХ в. возникло представление о Вселенной как о мире галактик. Космологическая модель, построенная А. Эйнштейном в 1917 г. на основе общей теории относительности, описывала статическую Вселенную и оказалась неверной. В 1922 г. А. Фридман на основании расчетов показал, что Вселенная должна либо расширяться, либо сжиматься, либо циклы сжатия и расширения должны чередоваться. В 1929 г. Э. Хаббл на основе астрономических наблюдений доказал расширение Вселенной.

При подготовке ответа на этот вопрос в контрольной работе необходимо подробно описать указанные космологические модели Вселенной.


^ 16. Теория Большого Взрыва

В 1946–1948 гг. Г. Гамов разработал теорию горячей Вселенной (модель Большого Взрыва). Согласно этой модели вся Вселенная 15 млрд лет назад (по другим оценкам 18 млрд лет) была сжата в точку с бесконечно большой плотностью (не меньше чем 1093 г/см3). Такое состояние называется сингулярностью, законы физики к нему не применимы. Причины возникновения такого состояния и характер пребывания материи в этом состоянии остаются неясными. Это состояние оказалось неустойчивым, в результате произошел взрыв и скачкообразный переход к расширяющейся Вселенной. В момент Большого Взрыва Вселенная мгновенно нагрелась до очень высокой температуры (больше 1028 К). Уже через 10-4 с после Большого Взрыва плотность во Вселенной падает до 1014 г/см3 и к описанию дальнейших процессов во Вселенной становится применимой обычная физика.

Далее необходимо описать, как происходил процесс остывания и развития Вселенной до ее современного состояния.


^ 17. Звезды и их эволюция

Звезда начинает свое существование как сжимающийся под действием собственного тяготения сгусток вещества. В ходе сжатия давление, температура и плотность в центральной области звезды достигают больших значений и возникает термоядерная реакция, которая является источником энергии, излучаемой звездой. После того как ядерные источники энергии в ней оказываются исчерпанными, в зависимости от массы звезды (точнее массы ее ядра mз) существует три возможности ее дальнейшей эволюции.

Если mз < 1,4mc (mc – масса Солнца), то сжатие звезды прекращается, когда ее плотность достигает 109 кг/м3 и возникает белый карлик – звезда размером с Землю и светимостью в тысячу и более раз ниже светимости Солнца.

Если 1,4mc < mз < 2mc, то сжатие звезды прекращается, когда ее плотность достигает 1018 кг/м3 и возникает нейтронная звезда – звезда диаметром около 20 км и состоящая в основном из нейтронов.

Если mз > (2 – 3) mc, то стремительное сжатие ведет к неограниченно большой плотности и неограниченно малым размером звезды и возникает черная дыра.

В контрольной работе все изложенное выше нужно осветить более подробно.


^ 18. Солнечная система

В этом вопросе нужно описать строение и состав Солнечной системы и гипотезу о происхождении Солнечной системы из газопылевого облака (в ее основу положены работы О. Ю. Шмидта).

Солнечная система состоит из Солнца, планет и их спутников, множества астероидов и их осколков, комет и межпланетной среды.

Планеты Солнечной системы: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун, Плутон.

Астероиды – малые планеты, движущиеся преимущественно между орбитами Марса и Юпитера. Размеры астероидов от 1 км до 1 000 км.

Кометы – малые тела Солнечной системы с протяженными нестационарными атмосферами. Ядра комет представляют собой глыбы загрязненного льда неправильной формы размерами от 10 м до 30 км.

Пространство между планетами заполнено межпланетной средой, основным компонентом которой является солнечный ветер, представляющий собой плазму солнечного происхождения.


^ 19. Строение Земли

Недра Земли разбивают на три основные области: кору, мантию и ядро.

Толщина Земной коры в среднем составляет 30–40 км. В интервале 35–2 885 км расположена силикатная оболочка или мантия Земли, состоящая из ультрабазитов (основных горных пород). Ядро Земли, как и мантия, исследованы недостаточно хорошо. Считается, что ядро Земли имеет средний радиус около 3 500 км. Различают внешнюю и внутреннюю часть ядра. Предполагается, что внутренняя часть ядра имеет радиус около 1 250 км, находится в твердом состоянии и состоит из железо-никелевого сплава (20 % никеля и 80 % железа). Наружная часть ядра жидкая и состоит из смеси серы (12 %) и железа (88 %). Предполагают, что температура ядра составляет от 2 до 5 тысяч градусов.

Земная кора и верхняя (твердая) часть мантии образуют литосферу, толщина которой достигает на континентах 150–200 км, в океанах до 70–80 км. Литосфера расколота примерно на 10 больших плит, которые дрейфуют с возвышающейся на них сушей. На границах плит расположено подавляющее число очагов землетрясений.

В контрольной работе все изложенное выше нужно осветить более подробно.


^ 20. Гидросфера и атмосфера Земли

В результате дифференциации вещества в недрах Земли и его дегазации возникли гидросфера и атмосфера Земли.

Гидросфера – это водная оболочка Земли, к которой относятся Мировой океан и воды суши (реки, озера, подземные воды, ледники). Далее необходимо описать основные свойства и функции гидросферы.

Атмосфера представляет собой газовое образование, которое окутывает нашу планету сплошной оболочкой. Сухой воздух вблизи поверхности Земли содержит 78,09 % азота, 29,95 % кислорода, 0,93 % аргона, 0,03 % углекислого газа, 0,01 % остальных газов.

Далее необходимо описать основные свойства и функции атмосферы, остановиться на проблеме озонового слоя.


^ 21. Клетка как структурная и функциональная единица живого. Состав и строение клетки

Живая материя отличается от неживой следующими основными признаками.

Все живые организмы способны к обмену веществ с окружающей средой (метаболизму), поглощая из нее вещества, необходимые для питания (например, пищу, кислород), и выделяя продукты жизнедеятельности.

Все живые организмы способны к воспроизводству себе подобных (репродукции), причем так, чтобы в данном воспроизводстве сохранялся биологический вид.

Все живые организмы способны регулировать сво