концепции современного естествознания


КОНЦЕПЦИИ СОВРЕМЕННОГО ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ
Белосохов Федор Григорьевич
13 ‎сентября ‎2011 ‎г.
Стандартное оформление реферата:
Размер шрифта не менее 14, содержание вводная часть заключительная часть список литературы, основные термины выписанные на приложении.Обьем реферата не менее 6 листов. Время выступление 10 мин.
!1 Самостоятельная работа № 4 и54.!
№4 Нейро компьютер и перспективы искусственного интелекта, распознование образов
№54Динамический хаос. Общие свойства.Переходы порядок- хаос. Универсальные сценарии перехода к хаосу: перемежаемость, период S, каскад удвоения периода
Размер самрстоятельной 35-40 страниц
____________
Суть учения Платона: Существует 3 реальности:
1)Бытие -сфера идеального (совершенное, не имеющее недостатков)
2) Возникновение- сфера чувственных вещей
3)Пространство - не идеальная и не чувственная.
Суть учения Платона заключался способ описания мира через чилсаЕвклидовая геометрия описывает теории:
1) трехмерное пространство
2) время
3) пустота
4) эфир
‎26 ‎сентября ‎2011 ‎г.
Метод - совокупность правил и приемов позновательной и практической деятельности
1)Эмпирические( наблюдение, описание, измерение)
2)Теоритические( абстрадированность мышления, идеализация, индукцмя, дедукция, гипотеза.)
3)Универсальные( аналогия, моделирование, анализ, синтез)
Наблюдение -целенаправленный процесс восприятия
1)Прямое
2)Косвенное
Наблюдения бывают колличественные и качественные
Описание- фиксация средствами естественного или искусственого ящыка сведенний об обьектах.
Измерение - сравнение обьектов которые делаются с целью сопоставить новый обьект с теми опытами с которыми когда либо встречались.
Экспериментом называют особым видом обьекта специально контролируемый и управляемый.
Абстрадирование- мысленное отвлечение от всех свойст связей с обьектом которые предоставляет несущественные теории.
Идеализация - мысленное выделение или отношение данного обьекта существенного для данной теории.
Формализация - использование специальнойсимволики вместо реальных обьектов.
Индукция- логическое умозаключение.
Дедукция- подлученна путем вывода частных умозаключений на основе общих знаний.
Гипотеза - предположение которое дакет непротиворечивое обьяснение явлений.
Аналогия- перенос знания с уже знакомого на меннее изученный обьект со схожими свойствами.
Моделирование- это изучение обьекта посредством создания и исследование моделей с дальнейшем изучением и переносом этих знаний на оригинал.
Анализ - процедура мысленного или реального расчленение обьекта на составляющие части для дальнейшего изучения.
Синтез - процедура соединения различных элементов обьекта в единое целое без чего невозможно научное познание.
Принцыпы научного метода:
Опыт- конечный и сточник каких либо знаний
Парадигма - признанные всем научным сообществом модель постановки проблемы и ее решения.
Основные черты классических наук
1)Натурализм
2)Механистичность
3)МетофизичностьОсновные черты не классических наук
1) Натурализм( обьективнность мира)
2) Диалектичность
3)Иерархичность.
Темы докладов: 1)понятие гравитационного радиуса(радиус сферы Шварцшильда)
2)Пульсар - нейтроннавя звезда. Сверхновые звезды.
26.09.2011
Метод-совокупность правил и приемов познавательной и практической деятельности, обусловленных природой и закономерностям исследуемого объекта.
Эмпирические: наблюдение, описание, измерение, эксперимент(опыт)
Теоретические: абстрагирование, идеализация, формализация, индукция, дедукция, гипотеза.
Универсальные: аналогия, моделирование, анализ, синтез.
Наблюдение- целенаправленный процесс восприятия явлений объективной действительности.
Различают наблюдения: прямые(непосредственные) и косвенные (опосредованные). Количественные и качественные.
Описание: фиксация средствами естественного или искусственного языка сведений об объектах.
Измерение: сравнение объектов по каким либо сходным свойствам или сторонам.
Эксперимент: наблюдение объекта с специально созданных и контролируемых условиях.
Абстрагирование: мысленное отвлечение от всех свойств, связей о отношений изучаемого объекта, которые представляются несущественными для данной теории.Идеализация: мысленное выделение одного какого либо свойства, связи или отношения изучаемого объекта, существенного для данной теории; создание представления об объекте, реально не существующем, но имеющем прообраз в действительности.
Формализация: использование специальной символики вместо реальных объектов.
Индукция: логическое умозаключение, полученное путем обобщения частных посылок (от частного к общему).
Дедукция: логическое умозаключение, полученное путем вывода частного заключения на основе общих знаний ( от общего к частному)
Гипотеза: предположение, дающее непротиворечивое объяснение наблюдаемых явлений и выдвигаемое для устранения ситуации неопределенности в научном исследовании.
Аналогия: перенос знания с изученного объекта на менее изученный объект, сходный с первым по каким либо существенным свойствам.
Моделирование: изучение объектов (оригиналов) посредством создания и исследования их моделей (копий), замещающих оригинал с определенных сторон, интересующих исследователя, с дальнейшим переносом полученных данных на оригинал.
Анализ: процедура мысленного или реального расчленения объекта на составляющие его части и их отдельное изучение.
Синтез: процедура соединения различных элементов объекта в единое целое, систему, без чего научное познание этого объекта.
Границы научного метода: опыт- конечный источник любого человеческого
знания. Природа человека как объекта макромира. Инструментальная природа научного метода.
Парадигма: признанные всеми научные достижения, которые в течение определенного времени дают научному сообществу модель постановки проблем и их решений ( Кун Томас Сэмюэл 1922-1996 ) американский философ и историк.
Научная революция- смена парадигм.
Первая научная революция: 6-4 в. До н.э. основной представитель – аристотель.
Основные программы: математическая программа пифагора-платонаАтомистическая программа левкиппа и демокритаКонтинуальная программа аристотеля2 научная революция: 16-18 в. Представители: коперник, гагилей, кеплер, декарт, ньютон.
Основные научные программы: гелиоцентрическая система мира коперникаГипотеко-дедуктивная модель познания галилеяКлассическая механика ньютона.
Основные черты классической науки: натурализм, механичность (редукционизм) метафизичность (признание абсолютности пространства и времени)
Третья научная революция: 19-20 в.
Представитель: эйнштейнОсновные программы: теория относительности, квантовая механика.
Основные черты: натурализм (объективность мира) диалектичность (признание всеобщей взаимосвязи в развитии) иерархичность (разноуровневость систем и своеобразие законов этих уровней)
д\з 2 3 4 вопросы
27.09.11
левкипп ( пред. 500-440 г. До н. э.) – древнег. Философ.
Демоктрит (460-370т=г до н. э.) – древнегреческий
Мир-это единое целое, состоящее из безчисленного множества атомов, движущихся в пустоте.
Атомы складываются в различной конфигурации, которые мы воспринимаем в качестве отдельных вещей, различность же структур этих конфигураций, т.е. качественное разнообразие мира, зависит от разных типов взаимодействия между атомами. Движение- свойства присущие атомам.
Аристотель (384-322 г. До н. э)
Аристотель считает что идеи и чувственные вещи не могут существовать отдельно.
Мир един, а не распадается на 2 части: чувственную и идеальную.
Аристотель считает что мир познаваем. В качестве первоосновы мира аристотель предлагает 4 причины бытия: формальное, материальную, действующую и целевую.
Материя – пассивное начало чтобы стать вещью она должна соединится с формой.
В центре мира находится земля.
Подлунный мир- область между орбитой луны и крайней сферой неподвижных звезд.
Д\З отчет: континуальная программа аристотеля. 2 аристотельвская научная программа: единая первостихия, отсутствие пустоты, континуальная программа.
10.10.11
Основные черты неклассической науки: вероятностный детерминизм, системный подход, признание изменения познаваемого объекта познающим субъектом, относительность истины.
Основные черты постнеклассической науки: осознание пределов эффективности и равноправия рационального и нерационального способов освоения действительности. Осознание принципиальной невозможности построения полной непротиворечивой научной картины мира.
Комплексность и стирание граней между естественной и гуманитарной культурами, системный подход и глобальный эволюционизм, отказ от ценностно нейтрального характера человеческого знания.
Принцип соответствия: всякая новая научная теория не отвергает начисто предшествующую, а включает ее в себя на правах частного случая, т.е. устанавливает для прежней теории ограниченную область применимости (Бор Нильс Хенрик Давид (1885-1962) – датский физикНаучные основания естествознания и гуманитаристикиОбласть знания естествознание ГуманитаристикаОсновной теоретический концепт Понятие Ценность
Научный метод Гипотетико-дедуктивный Прагматический
Основной критерий научности подтверждаемостьЭффективность
Принципы современной физики:
Принцип относительности: никакими механическими опытами проведенными внутри системы, невозможно установить, находится система в состоянии относительного покоя или движется прямолинейно или равномерно. Законы природы одинаковы во всех инерциальных системах отсчета.
Понятие симметрии: однородность, пропорциональность, равновесие, гармония каких либо материальных объектов. Ассиметрия – состояние отсутствия симметрии.
Типы симметрии: зеркальная, поворотная (радиальная) трансляция (параллельный перенос на какое либо расстояние) винтовая (сочетание трансляции и поворота) подобие (изменение масштаба подобных частей объекта) калибровочная (изменение масштаба в микромире)Симметрия и законы сохранения в физике: симметрия в физике – свойство физических параметров системы оставаться неизменными при их образованиях. Инвариантность – неизменность физических характеристик объекта при изменении физических условий
Теорема Нётер: каждый закон сохранения является следствием преобразования соответствующего вида симметрии (Эмми Нётер, немецкий математик 1918г.)
Пространственно-временные симметрии и законы сохранения: закон сохранения энергии следует однородности времени. Закон сохранения импульса следует из однородности пространства. Закон сохранения момента импульса следует из изотропности пространства. Изотропность – независимость свойств тел, движущихся по инерции от направления их движения.
Принцип дополнительности: получение экпериментальной информации об одних величинах, описывающих микрообъект, неизбежно связано с потерей информации о других величинах, дополнительных к первым (Нильс Бор, датский физик, 1927г.)
Принцип соотношения неопределенности: любой объект микромира невозможно с заранее заданной точностью одновременно характеризовать и определенной координатой, и определенный импульсом (Вернер Гейзенберг, немецкий физик, 1927)
Принцип суперпозиции: результирующий эффект представляет собой сумму эффектов, вызываемых каждым воздействием в отдельности

24.10.11
Структурные уровни организации материи:
Микромир – мир непосредственно не наблюдаемых объектов, размеры которых не превышают 10-8, 10-16, а время жизни – от бесконечности до секунды.
Макромир – мир объктов, соизмеримых с человеком и его опытом. Пространственные величины макромира выражаются в миллиметрах, сантиметрах, километров, а время в сек., мин, часах, годах.
Мегамир – мир объектов космического масштаба, расстояния в котором измеряются астрономическими единицами, световыми годами, парсеками, а время существования – миллионами и миллиардами лет.
Фундаментальные физические взаимодействия:
Взаимодействие – развёртывающийся во времени и пространстве процесс воздействия одних объектов на другие путем обмена материей и движением.
Вакуум – поле с минимальной энергией, состоящее из виртуальных частиц.
Бозоны – кванты полей, частицы с целочисленным спином(названы в честь индийского физика Ш. Бозе)
Фермионы – элементарные частицы вещества, имеющие полуцелый спин (названы в честь итальянского физика Э. Ферми)
Спин – угловой момента импульса элементарной частицы, кратный постоянной ПланкаМожет равняться целому или полуцелому числу.
Заряд – фермион создает вокруг частицы поле, порождающее присущие ему частицы – бозоны. Заряд частицы возмущает вакуум и это возмущение с затуханием передается на некоторое расстояние.
Кванты поля – виртуальные частицы, которые существуют очень короткое время и не могут быть обнаружены в эксперименте.
В радиусе действия однотипных зарядов две реальные частицы начинают стабильно обмениваться виртуальными бозонами.
Обмен бозонами создает эффект притяжения или отталкивания частиц-хозяев (фермионов)
Физические взаимодействия: гравитационное, электромагнитное, сильное, слабое.
Самое слабое из всех взаимодействий
Универсальное ( в микромире проявляется очень слабо)
Гравитация – дальнодействующая сила, убывающая с расстоянием
Для гравитации не обнаружено противоположной эквивалентной силы (антигравитации)
Универсальное ( существует во всех мирах, определяет все агрегатные состояния вещества)
Электромагнитные силы – дальнодействующие силы, убывающие с расстоянием
Существуют положительные и отрицательные носители электрического заряда. Существуют нейтральные частицы (нейтрон)
Действует только в микромире, вызывая переходы между различными типами кварков и лептонов, но эффекты его заметны и в макро и мегомирах (термоядерные реакции на солнце)
Интенсивность слабого взаимодействия убывает с расстоянием между взаимодействующими частицами.
Самое сильное из взаимодействия. Действует только в микромире, соединяя кварки и антикварки в адронах.
Интенсивность сильного взаимодействия возрастает с увеличением расстояния между взаимодействующими частицами.
Основное положение: электромагнитное и слабое взаимодействия являются более общего электрослабого.
Теория великого объединения: предполагается что на расстояниях меньших, чем 10-29 см или при энегргиях больших чем 10 14 ГэВ образуется поле, единое для электромагнитного, слабого и сильного взаимодействий
Теория Суперобъединения: предполагается возможность объединения всех 4 взаимодействий на базе суперсимметрии и теории струн.
Суперсимметрия – предполагаемая полная симметрия в описании веществ аи поля, при которой бозоны и фермионы входят в одно семейство частиц, обладающих суперспиновым значением.
Теория суперструн Основное положение: все частицы представляют собой не точечные объекты, а возбужденное состояние струн.
Струны: протяженные одномерные объекты длиной 10-33 см, отрезки со свободными концами или соединенные в виде восьмерки.
Необходимость существования бозонов Хиггса – сверхмассивных частиц с нулевым спином. Возможность распада протона и существования магнитных монополей (магнита с одним полюсом)
Необходимость существования тахтонов – частиц, имеющих мнимую массу и скорость больше скорости света. Возможность существования спинторсионного взаимодействия фиксирующего и передающего информацию посредством торсионного поля(поля кручения) практически без затрат энергии.
Элементарные частицы
Аннигиляция – превращение частиц и антицастиц в фотоны и мезоны больших энергий (превращение вещества в излучение)
Универсальная взаимопревращаемость – способность почти каждой элементарной частицы быть составной частью другой элементарной частицы. Сегодня известно около 350.
Классификация элементарных частиц: по массе покоя – фотоны
Легкие частицы – лептоны – электрон, мюон, нейтрино
Средние частицы – мезоны
Тяжелые – барионы
По времени жизни: стабильнее от 15 мин до бесконечности ( фотон, электрон, протон)
Нестабильные. Резонансы.
Барионы: протон, нейтрон, гипероны, лямбда, сигма, кси, омега.
Мезоны: пи, кА, эта, фи
Лептоны: электрон, мюон, тау-лептон, нейтрино
ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ КВАРКОВОЙ ТЕОРИИ: ароматами: up, down, strange, charm, beauty, truth.
Цветами: красным, желтый, зеленый.
д\з термодинамика: основной парадокс эволюционной мира: закономерность эволюции на фоне всеобщего роста энтропии
25 ‎октября ‎2011 ‎г.
Инерциальные системы отсчета в котором все свободные тела на котором не действуют все движущие силы движутся прямолинейно или покоютсяПринцип постоянства и скорость света гласит что скорость светав ваакуме одинаково во всех системах отсчета и не знависит от движения источников и приема света.
Переносчики взаимодействий - бозоны
1) гравитационное - гравитон
2) Электромагнитное - фотон
3) Слабое- три тяжелых векторных бозона
4) Сильное - глюон.
‎7 ‎ноября ‎2011 ‎г.Сходство различие микро и мего мира:
1.Структура Мегомира
Солнечная система : Размер 40 астроном.ед. (1а.е= 1.496* 109)
Состав 8 планет : Меркурий венера земля марс Юпитер Сатурн Уран Нептун. Плутон это астеройд - комета.
Звезды : в эволюции звезд наблюдается последовательность Гершпруа - Рассела (1905г.)
Галактика:
Состав: звезды ,газ, пыль, излучение 200млд звезд
Размер
100000 световых лет
галактики могут образовывать скопление - кластеры
толщина ячеистой структуры 3 мега парсек.
Космологические модели вселенной:
Космология - это астрофизическая теория ,описывающая структуру и динамики измерения метагалактики, включающая в себя и определенное понимание своийств вселенной
Космогония - наука о происхождении развитии космических тел и их экосистем
Модель вселенной А Инштейна:
Формулировка в 1917 году
Основные пеоложениия: утверждает что вселенная стационарна однородна и изотропна.Средняя плотность вещества в селенной 10-29 см,куб. Пространство представляет собой замкнутую конечную и безграничную четырехмерную сферу для которой верна геометрия Римана.
Геометрия пространства опеисывается несколькими способами
1) Евклидова геометрия геометрия плоского пространства не учитывая гравитации
2) Геометрия Риманна - геометрия пространства положительнойц кривизны
Модели Фридмана - вселенная бесконечна и безгранична расширяется из исходной точки. Если средняя плотность вещества заметно больше критической плотности вселенной , вселенная расширяется из исходной точки и сжимается в эту точку
красное смещение - понижение частот элнктормагнитного излучения при удалении обьекта от наблюдателя. в 1965 году американские ученые Пензиас И Вилсон разработали чувствительный локатор.
07.11.11
Переносчики взаимодействий – бозоны.
Гравитационное – гравитон
Электромагнитное – фотон
Структура мегамираЗвезды: в эволюции звезд наблюдается последовательность Гершпрунга – Рессела (1905г.)
Галактика: состав: звезды, газы, пыль, излучение
Размер: 100000 световых лет
Возраст: 15 млрд. лет

Спиральные – 60%
Эллиптические: 13%
Неправильны: дисковидные, линзовидные, кольцевые
Галактики объединяются в скопления(кластеры)
Скопления галактик образуют сверхскопления
За пределами сверхскоплений галактик, образующих ячеистую структуру Вселенная признается бесструктурной.
Космологические модели вселенной
Космология – астрофизическая теория структуры и динамики изменения метагалактики, включающая в себя и определенное понимание свойств всей вселенной. Основана на астрономических наблюдениях, теории относительности, физики микромира, релятивистской термодинамике.
Космоногия – наука о происхождении и развитии космических тел и систем.
Модель вселенной энштейна: автор – энштейн. Основные положения: вселенная стационарна, однородна и изотропна. Средняя плотность вещества во вселенной меньше ее критичной плотности. Пространство вселенной замкнуто и представляет собой конечную, но безграничную четырехмерную сферу, для которой верна геометрия Римана.
Геометрия пространства: евкливода геометрия- геометрия плоского пространства ( без учета гравитации). Геометрия Римана – геометрия пространства положительной кривизны(1867г.). Геометрия Лобачевского – геометрия пространства отрицательной кривизны (1829г.).
Модели вселенной Фридмана: автор – Фридман. Основные положения – вселенная нестационарна, однородна и изотропна. Эволюция нестационарной вселенной зависит от соотношения средней плотности вещества во вселенной и критической плотности.
Квазистационарная – если простанство неискривлено (евклидово), а вселенная бесконечно расширяется из исходной точки.
Открытая: если пространство искривлено по Лобачевскому, а вселенная бесконечно расширятся из исходной точки.
Закрытая – если пространство искривлено по Риману, а вселенная периодически расширяется из исходной точки и сжимается в эту точку.
Какая из 3 моделей окажется наиболее точной, зависит от точности оценки средней плотности вещества во вселенной.
Американский астроном Хаббл обнаружил эффект «красного смещения» в спектрах удаленных галактик(1929г.). красное смещение – понижение частот электромагнитного излучения при удалении объекта от наблюдателя.
Отчет: следствия специальной теории относительности
8 ‎ноября ‎2011 ‎г.
Адиабатные виды - отсутствует теплообмен других систем.
Термодинамический процесс - это изменение состояние термодинамической системы.
Инергия - мера способности совершать работу
‎21 ‎ноября ‎2011 ‎г.
Эволюция вселенной
1)Эволюция вселенной
2)Структура мегомира3)Антропный принцип в космологии
Теория инфляции: Возникновения пространства и времени.
Антропный принцип: Антропос - человек - выдвинут в 1958. Состоит в точном соответствии значении мировых констант
Слабый принцип( сформулировал физик Дайсен)- Существование и появление оприрается на существование человека
Сильный принцип - возникновении жизни закономерно во вселенной.
Диагностические и статистические законы
1. Энергия частицы
Энергия частит обусловлена движением частиц и положением в пространстве относительно других частиц. Энергия частиц соответственно определяетсяя как кинетическая и потенциальная
Сумма кинетическои и потенциальной энергии составляет полную энергию частицы
Первый закон термодинамики - полная энергия изолированных систем остается неизменной, потенциальная и кинетическая энергия могут переходить друг в друга но их сумма при этом никогда не изменяется.
Энерпии системы - для этих целей используется средне статистические термодинамические свойства.
Флуктуация - нерегулярное хаотическое измерение физической величины.
Динамика: Если все частицы систем движутся в одном направление, то движение систем есть движение центра масс.
Термодинаика: Если частицы движутся неупорядочно то такое движение называется тепловым или хаотическим. Кориляция - не прямая последовательная связь.
Два способа передачи энергии системе:
1)Совершение работы
2) нагревание системы вынуждает ее частицы двигаться неупорядоченно.
Диссипация - переход системы из упорядоченной в неупорядоченную Одновременно изменяется Количество энергии - система теряет способность совершать работу
Людвиг Больцман
Австрийский физик предложил форму лоя количественых расчетов количества энергии
Вывод1: наиболее вероятная системы- состояния термодинамического равновесия , при котором энтропия достигает макс. значения.
Вывод2: любая система переходит йз менее вероятную в более вероятную систему.
Возвращение системы из более вероятного в менее вероятную невозможно.
Общий вывод: Эволюция любой системы имеет преимущественно вероятностный статистический характер. Необратимость естественных изменений определяются вероятнностной детерминированностью.
05.12.11
Статистическое описание энергии системы
Для этих целей используется средние статистические значения термодинамических свойств системы, то есть определяется вероятность нахождения частиц в определенном состоянии в определенный промежуток времени.
Вероятность – степень возможности, осуществимости события в конкретных условиях; количественное выражение возможности, определение выражение возможности, определение меры близости возможности к действительности.
Любые индивидуальные особенности поведения частиц, называемое флуктуации, при этом сглаживаются и становятся несущественными относительно макросистемы.
Флуктуация – нерегулярное хаотическое изменение физической величины.
Динамика – если все частицы системы движутся в одном направлении с одинаковыми скоростями, то вся система аналогична одной массивной частице, а ее движение называется движением центра масс. Оно описывается законами динамики.
Термодинамика – если частицы системы движутся неупорядоченно, некоррелированно, некогерентно, то такое движение называют тепловым. Оно описывается законами термодинамики.
Вывод: понятие термодинамической системы вводится в тех случаях, когда поведение частиц системы невозможно описать с помощью законов динамики.
Два способа передачи энергии системе:
Совершение работы над системой вынуждает ее частицы двигаться упорядоченно
Нагревание системы вынуждает ее частицы двигаться неупорядоченно.
Диссипация энергии
Диссипация – переход системы из упорядоченного состояния в неупорядоченное состояние.
Все естественные непроизвольные процессы природе однонаправлены, а в их основе лежит диссипация энергии.
Любое самопроизвольное изменение системы сопровождается возрастанием энтропии как меры неупорядоченности хаоса.
Одновременно изменяется качество энергии – система теряет способность совершать работу.
Людвиг Больцман (1844-1905) австрийский физик, предложил формулу для количественных расчетов качества энергии.
S=k logW, где
S – энтропия системы
К – постоянная Больцмана
(K=R\N)
W – термодинамическая вероятность состоянии системы, то есть число способов достижениями системой данного состояния.
Следствия закона Больцмана
Вывод 1: наиболее вероятное состояние системы – состояние термодинамического равновесия, при котором энтропия достигает максимального значения.
Вывод 2: любая система при спонтанном изменении переходит из менее вероятного в более вероятное.
Вывод 3: возвращение системы из более вероятного состояния в менее вероятное практически невозможно, так как слишком мала вероятность случайного переноса энергии, вернувшего бы в систему в предыдущее состояние ( стрела времени)
Общие выводы законов термодинамики
Эволюция любой системы ( в том числе и вселенной ) имеет преимущественно вероятностный, статистический характер. Необратимость естественных изменений определяется вероятностной детерминированностью.
Вне зависимости от способа диссипации энергии – путем перехода от одного объекта другому, посредством распространения и перемешивания носителей энергии или просто вследствие утраты упорядоченности движения внутри объекта – ее рассеяние всегда сопровождается увеличением энтропии.
САМООРГАНИЗАЦИЯ В ЖИВОЙ И НЕЖИВОЙ ПРИРОДЕ
Синергетика – создатель Герман Хакен.
Синергетика – наука о самоорганизации простых систем, о превращении хаоса в порядок.
Самоорганизация – скачкообразный природный процесс, переводящий открытую неравновесную систему, достигшую в своем развитии критическое состояния, в новое устойчивое состояние с более высоким уровнем упорядоченности.
Скачок – крайне нелинейный процесс при котором даже малые изменения управляющих параметров системы вызывают ее переход в новое качество.
Бифуркация – раздвоение, разветвление в траектории движения системы в определенной точке, точка выбора дальнейшего пути развития системы.
Признаки неравновесной системы
Активная реакция на внешние условия
Поведение системы случайно мне зависит от начальных условий, нл зависит от предыстории
Приток энергии создает в системе порядок, ее энтропия уменьшается.
Наличие бифуркации - переломной точки в развитии системы
Конгерентность - система ведет себя как единое целое.
Условия самоорганизации
Открытость - обязательный обмен энергией или веществом и информацией с окружающей средой.
Существенная неравномерность – состояние при котором параметры системы достигают критического уровня, сопровождаемое потерей устойчивости.
19.12.11
Современное эволюционное учение
Синтетическая теория эволюции -современная эволюционная теория, которая является синтезом различных дисциплин. Это учение об эволюции органического мира, разработанное на основе данных современной генетики, экологии и классического дарвинизма.
Синтез генетики и эволюционнго учения был качественным скачком в развитии генетики, так и эволюционной теории. Он означал создание качественного нового ядра системы биологического познания, свидетельствовал о переходе биологии с классического на современный, неклассический уровень развития.
История СТЭ: статья С.Четверикова «о некоторых моментах эволюционного процессах с точки зрения современной генетики» (1926) стала ядром будущей синтетической теории эволюции. В этой статье Четвериков показал совместимость принципов генетики с теорией естественного отбора и заложил основы эволюционной.
Принципиальные положения синтетической теории эволюции были заложены работами Четверикова, а также Фишера, Райта. И др. непосредственными предпосылками для синтеза генетики и теории эволюции выступали: хромосомная теория наследственности, биометрические и математические подходы к анализу эволюции, закон Харди-Вайнберга.
Выражение «синтетическая теория эволюции» в точном приложении к данной теории впервые использовано Симпсоном в 1949г.
Основные положения: элементарной единицей эволюции является популяция, материалом для эволюции является мутационная и рекомбинационная изменчивость.
Естественный отбор рассматривается как главная причина развития адаптации, видообразования и происхождения надвидовых таксонов.
Дрейф генов и принцип основателя выступают причинами формирования нейтральных признаков. Если дрейф генов как правило дает причинное объяснение формированию нейтральных признаков во временном измерении, то принцип основателя в пространственном.
Вид есть система популяций, репродуктивно изолированных от популяций других видов, каждый вид экологически обособлен.
Видообразование заключается в возникновении генетических изолирующих механизмов и осуществляется преимущественно в условиях географической изоляции.
Эволюция носит в большинстве случаев дивергентный характер, то есть один таксон может стать предком несколько дочерних таксонов.
Эволюция носит постепенный и длительный характер. Видообразование как этап эволюционного процесса представляет собой последовательную смену одной временной популяции чередой последующих временных популяций.
Вид состоит из множества соподчиненных, морфологически, физиологически, экологически, биохимически и генетически отличных, но репродуктивно не изолированных единиц – подвидов и популяций.
Вид существует как целостное и замкнутое образование. Целостность вида поддерживается миграциями особей из одной популяции в другую при которых наблюдается обмен аллелями.
Макроэволюция на более высоком уровне, чем вид идет путем микроэволюции. Не существует закономерностей макроэволюции, отличных от микроэволюции, для эволюции групп видов характерны те же предпосылки и движущие силы, что и для микроэволюции.
Факторы микроэволюции кроме естественного отбора является:
Мутационный процесс
Комбинативная изменчивость
Поток генов
Периодические колебания численности популяций
Дрейф генов
Изоляция
Эволюция имеет ненаправленный характер, то есть не идет в направлении какой либо конечной цели.
Биосфера и ноосфера
Биосфера – совокупность частей земной оболочки, которая заселена живыми организмами и преобразуется их деятельности.
Термин впервые ввел в науку Ламарк в 1803 году, понимая под биосферой всю совокупность живых организмов планеты. В 1875 понятие биосферы использовал австрийский геолог Зюсс, включив в него и живую материю осадочных пород.
Общее учение о биосфере создано в 20-30г. 20 века, Вернадским, развившим идеи Докучаева о комплексном естественно- историческом анализе взаимодействующих в природе разнокачественных объектов и явлений.
Биосфера охватывает нижнюю часть атмосферы – тропосферу, гидросферу и верхнюю часть литосферы, которые взаимосвязаны сложными биогеохимическими циклами миграции вещества и энергии.
Состав биосферы:
Живое существо
Биогенное вещество
Косное вещество
Биокосное вещество
Вещество, находящиеся в радиоактивном распаде
Рассеянные атомы
Вещество космического происхождения
20.12.11
Биогеохимические функции живого вещества биосферы
Вернандский определил основную функцию биосферы – биогенную миграцию атомов, в которой живому веществу принадлежат функции: газовая, концентрационная, окислительно-восстановительная, биохимическая.
Эволюция биосферы: в результате деятельности живого вещества за миллиарды лет появились горные породы и полезные ископаемые органического происхождения, полностью преобразована атмосфера земли, постоянно менялся рельеф местности.
Антропогенное воздействие на биосферу: деятельность человечества, ничтожного по своей биомассе, оказывает влияние на состав земных океанов и атмосферы. Человек, овладев громадной энергией, сам является мощнейшим фактором эволюции биосферы.
Современный земной климат поддерживается только работой.
Если работа прекратится, земля перейдет в состояние марса или венеры.
Понятие ноосферы было предложено Леруа(1870-1954). Наиболее полное воплощение теория Леруа нашла в разработке Шардера.
Учение о ноосфере: глобальная сеть знаний, исследований и чувство взаимозависимости людей образуют то, что Тейяр называл ноосферой. Человек стремится перейти с сферу разума и раствориться в боге. Представление о ноосфере, как слиянии рас.
Вернандский считал, что человечество в ходе своего развития превращается в новую мощную геологическую силу, своей научной мыслью и трудом преобразующую лик планеты.
Концепции экологии
Экология – наука о взаимоотношении организмов и окружающей среды. Термин «экология» предложил в 1866г. Геккель. В настоящее время экология – междисциплинарная отрасль на стыке биологии, физики, химии, географии и общественных наук.
Экология рассматривает наиболее крупные уровни организации живого
Популяция – группа организмов одного вида, в достаточной степени изолированная от других групп.
Сообщество – группа организмов различных видов, проживающих на общей территории и взаимодействующих между собой.
Биогеоценоз – сообщество организмов с окружающей их абиотической средой.
Структура экосистемы: в экологическую систему входят абиотические и биотические компоненты. Иногда абиотические компоненты биогеоценоза называют биотопом, а биотические – биоценозом. Почву, относящуюся к абиотическим компонентам, н ередко рассматривают как отдельную структурную единицу экосистемы.
От экосистем к биосфере: биотопы объединяются в биохоры, а последние в биоциклы. Биотопы каменистых, глинистых, и песчаных пустынь объединяются в биохор пустынь.
Поток энергии в экосистеме: одним из важнейших экологических понятий является поток энергии. энергия приходит в экологические системы в конечном счете от солнца.
За год одним квадратным метром земной поверхности поглощается около 5 млрд ДЖ.
Внутри экологической системы органические вещества создаются автотрофными организмами.
Организмы первого трофического уровня называются первичными продуцентами.
Первичные консументы – это травоядные животные и паразиты растений.



Приложенные файлы

  • docx 8937749
    Размер файла: 47 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий