по Концепции современного естествознания 3 (стр. 1 из 6)

Министерство образования и науки Российской Федерации

Тихоокеанский государственный университет

Кафедра физики

Контрольная работа по дисциплине

Концепции современного естествознания

Выполнил: студент I курса

Хабаровск 2011

План:

1. Панорама современного естествознания

1.1. Введение

1.2. Физика – микромир, макромир, мегамир.

2. Достижения в основных направлениях современной химии.

3. Достижения в области биологии

3.1. Молекулярная биология

3.2. Расшифровка генома человека

4. Звёзды и их эволюция

5. Современная наука о сущности и источниках человеческого сознания.

5.1. Сознание, самосознание и рефлексия

5.2. Сознание, язык, общение.

Список литературы:

1. Кныр В.А. Концепции современного естествознания. Обзорная лекция Хабаровск ТОГУ-ЦДОТ 2008 г.

2. Концепции современного естествознания. Под ред. профессора С. И. Самыгина. Серия «Учебни­ки и учебные пособия» — 4-е изд., перераб. и доп. — Ростов н/Д: «Феникс», 2003. — 448 с.

3. Спиркин А.Г. Философия. — М.: Гардарики, 2000. — 368 с.

4. Шкловский И. С. Проблемы современной астрофизики. М.: Наука,

5. Куликовский Т.П.. Звездная астрономия. М., 1978.

6. Новиков. И.Д. Эволюция вселенной. М., 1983.

7. Шкловский И.С. Звезды, их рождение, жизнь и смерть. М.: Наука, 1977.

1. Панорама современного естествознания

1.1.Введение.

В XX в. естествознание развивалось невероятно быстрыми темпами, что обусловливалось потребностями практики. Промышленность требовала новых технологий, в основе которых лежало естественнонаучное знание.

Естествознание - наука о явлениях и законах природы. Современное естествознание включает множество естественнонаучных отраслей: физику, химию, биологию, физическую химию, биофизику, биохимию, геохимию и др. Оно охватывает широкий спектр вопросов о разнообразных свойствах объектов природы, которую можно рассматривать как единое целое. Огромное ветвистое древо естествознания медленно произрастало из натурфилософии - философии природы, представляющей собой умозрительное истолкование природных явлений и процессов. Поступательное развитие экспериментального естествознания привело к постепенному перерастанию натурфилософии в естественнонаучные знания, и как результат — феноменальные достижения во всех областях науки и, прежде всего, в естествознании, которыми так богато ушедшее XX столетие.

1.2 Физика – микромир, макромир, мегамир.

В недрах натурфилософии зарождалась физика - наука о природе, изучающая простейшие и вместе с тем наиболее общие свойства материального мира. Физика - основа естествознания. В соответствии с многообразием исследуемых форм материи, и ее движения она подразделяется на физику элементарных частиц, ядерную физику, физику плазмы и т. д. Она знакомит нас с наиболее общими законами природы, управляющими течением процессов в окружающем нас мире и во Вселенной в целом. Цель физики заключается в отыскании общих законов природы и в объяснении конкретных процессов на их основе. По мере продвижения к этой цели перед учеными постепенно вырисовывалась величественная и сложная картина единства природы. Мир представляет собой не совокупность разрозненных, независимых друг от друга событий, а разнообразные и многочисленные проявления одного целого. Микромир . В 1900г. немецкий физик Макс Планк предложил совершенно новый подход - квантовый, основанный на дискретной концепции. Он впервые ввел Квантовую гипотезу и вошел в историю развития физики как один из основоположников квантовой теории . С введением квантовой концепции начинается - этап современной физики, включающий не только квантовые, но и классические представления. На основании квантовой механики объясняются многие микропроцессы, происходящие в пределах атома, ядра и элементарных частиц - появились новые отрасли современной физики: квантовая электродинамика, квантовая теория твердого тела, квантовая оптика и многие другие. В первые десятилетия XX в. исследовалась радиоактивность, и выдвигались идеи о строении атомного ядра. В 1938г. сделано важное открытие: немецкие радиохимики О. Ган и Ф. Штрассман обнаружили деление ядер урана при облучении их нейтронами. Это открытие способствовало бурному развитию ядерной физики, созданию ядерного оружия и рождению атомной энергетики. Одно из крупнейших достижений физики XX в. - это, безусловно, создание в 1947г. транзистора выдающимися американскими физиками Д. Бардиным, У. Браттейном и У. Шокли. С развитием физики полупроводников и созданием транзистора зарождалась новая технология - полупроводниковая, а вместе с ней и перспективная, бурно развивающаяся отрасль естествознания - микроэлектроника. Представления об атомах и их строении за последние сто лет изменились радикально. В конце XIX — начале XX вв. в физике были сделаны выдающиеся открытия, разрушившие прежние представле­ния о строении материи. Открытие электрона (1897г.), за­тем протона, фотона и нейтрона показали, что атом име­ет сложную структуру. Исследование строения атома ста­новится важнейшей задачей физики XX века. После открытия электрона, протона, фотона и, наконец, в 1932 году нейтрона было установлено существование большого числа новых элементарных частиц. В том чис­ле: позитрон, (античастица электрона); мезоны — неста­бильные микрочастицы; различного рода гипероны — не­стабильные микрочастицы с массами больше массы нейт­рона; частицы резонансы, имеющие крайне короткое время жизни (порядка 10-22 -10-24 с); нейтрино — стабильная, не имеющая электрического заряда частица, обладающая поч­ти невероятной проницаемостью; антинейтрино — антича­стица нейтрино, отличающаяся от нейтрино знаком лептонного заряда, и др.

Элементарные частицы в настоящее время обычно раз­деляют на следующие классы:

1. Фотоны — кванты электромагнитного поля, части­цы с нулевой массой покоя, не имеют сильного и слабого взаимодействия, но участвуют в электромагнитном.

2. Лептоны (от греч. leptos — легкий), к числу которых относятся электроны, нейтрино; все они не обладают силь­ным взаимодействием, но участвуют в слабом взаимодей­ствии, а имеющие электрический заряд — также и в элект­ромагнитном взаимодействии.

3. Мезоны — сильно взаимодействующие нестабильные частицы.

4. Барионы (от греч. barys — тяжелый), в состав кото­рых входят нуклоны (нестабильные частицы с массами, большими массы нейтрона), гипероны, многие из резонансов. Приблизительно в 1963-1964 годах появилась гипотеза о существовании кварков — частиц, из которых состоят барионы и мезоны, являющиеся сильно взаимодействую­щими и по этому свойству объединенными общим назва­нием адронов. Кварки имеют весьма необычные свойства: обладают дробными электрическими зарядами, что не ха­рактерно для других микрочастиц, и, по-видимому, не мо­гут существовать в свободном, не связанном виде. Число различных кварков, отличающихся друг от друга величи­ной и знаком электрического заряда и некоторыми други­ми признаками, достигает уже нескольких десятков.

Мегамир. 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 более 1028 К. Уже через 10-4 с после Большого Взрыва плотность во Вселенной падает до 1014 г/см3 . При такой высокой температуре (выше темпера­туры центра самой горячей звезды) молекулы, атомы и даже ядра атомов существовать не могут . Вещество Вселенной пребывало в виде элементарных частиц, среди которых пре­обладали электроны, позитроны, нейтрино, фотоны, а также в относительно малом количестве протоны и нейтроны. Плотность вещества Вселенной спустя 0,01 секунды пос­ле взрыва, несмотря на очень высокую температуру, была огромной: в 4000 миллионов раз больше, чем у воды. В конце первых трех минут после взрыва температура вещества Вселенной, непрерывно снижаясь, достигла 1 млрд. градусов (109 К). Плотность вещества также снизилась, но еще была близкой к плотности воды. При этой, хотя и очень высокой, температуре начали образовываться ядра атомов, в частности, ядра тяжелого водорода (дейтерия) и ядра гелия. Однако вещество Вселенной в конце первых трех минут со­стояло в основном из фотонов, нейтрино и антинейтрино. Только по истечении нескольких сотен тысяч лет начали образовываться атомы, главным образом водорода и гелия. Силы гравитации превращали газ в сгустки, ставшие мате­риалом для возникновения галактик и звезд.

Таким образом, физика XX века давала все более глу­бокое обоснование идеи развития. Макромир. В макрофизике можно выделить достижения в трех направлениях: в области электроники (микросхемы), в области создания лазеров и их применения, области высокотемпературной сверхпроводимости. Слово “лазер” представляет собой аббревиатуру английской фразы “Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation”, переводимой как усиление света в результате вынужденного (индуцированного) излучения . Гипотеза о существовании индуцированного излучения была высказана в 1917 г. А Эйнштейном. Советские ученые Н.Г. Басов и А.М. Прохоров и независимо от них американский физик Ч. Таунс использовали явление индуцированного излучения для создания микроволнового генератора радиоволн с длинной волны l=1,27 см. Первым квантовым генератором был рубиновый твердотельный лазер. Также были созданы: газовые, полупроводниковые, жидкостные, газодинамические, кольцевые (бегущей волны).