Концепции современного естествознания

Кафедра ботаники и генетики 
 
 
 
 
 
 

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА 

По дисциплине «Концепции современного естествознания» 
 
 
 
 
 
 
 

\ 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

СОДЕРЖАНИЕ 

1. (1). Чем отличается естественно-научная культура от гуманитарной?……...3

2. (8). Что такое геоцентрическая и гелиоцентрическая модели устройства

              мира? …………………………………………….………………………….5

3. (14). Приведите формулировку принципа относительности для законов

              механики?.......................................................................................................7

4. (22). Как классифицирует современная наука элементарные частицы?..........8

5.  (32). Фундаментальные законы сохранения энергии?......................................10

6.  (35). Назовите основные направления в развитии учения о составе              

               вещества?.....................................................................................................12

7.  (41). Возможности современной химии  и химии будущего?...........................14

8.  (47). Охарактеризуйте кратко эволюцию вселенной?.......................................17

9.  (56). Что является предметом исследования генной инженерии?...................19

10. (66). Опишите основные трофические (пищевые) связи в экосистемах?......21 

              Список использованной литературы …………………………………...23 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. (1). ЧЕМ ОТЛИЧАЕТСЯ ЕСТЕСТВЕННО-НАУЧНАЯ КУЛЬТУРА ОТ ГУМАНИТАРНОЙ?

     Понятие культура охватывает все многообразие материальной и духовной деятельности людей. Понятием "культура" обозначаются различные явления: сорта растений; процессы совершенствования телесных, нравственных и умственных качеств человека; совокупность обычаев, традиций, верований и образа жизни народов; особый неприродный тип бытия; системы положительно значимых ценностей в жизнедеятельности людей и т. д. Исходный признак культуры выделяется через соотношение с природой. Объект есть достояние культурной реальности ее, или он обработан, или переделан людьми для удовлетворения их потребностей. В этом контексте все созданное человечеством есть культура. Таково расширенное понимание специфики культуры.            Культура — это система средств человеческой деятельности, благодаря которой программируется, реализуется, стимулируется активность индивида, групп, человечества в их взаимодействии с природой и между собой.  Сфера исследования природы естественными науками, по сути, неисчерпаема. Она включает объекты микро-, макро - и мегамиров. В более популярном изложении это означает, что естествознание исследует неорганическую и органическую природу Земли и Вселенной. Основные науки о неорганической природе — физика, химия, физическая химия и многочисленные подразделения. Комплекс биологических наук исследует живую природу, начиная от доклеточного уровня и кончая биосферой. Специфику планетного вещества Земли изучает геология и другие науки. Вселенная является объектом познания астрономии, астрофизики, астрохимии. Математика исследует все сферы бытия природы, где выявлены количественные закономерности. Методы математики проникают и в науки об обществе.              Гуманитарная культура основывается на знаниях этики, религиоведения, юриспруденции, искусствознания, философии, литературоведения, педагогики и других наук. Системообразующие ценности гуманитарных наук — гуманизм, идеалы добра, истины, красоты, совершенства, свободы и т. д. Эти ценности имеют решающее значение в целеполагающей деятельности людей, так как поднимают человека от состояния животного эгоизма к всесторонней общественной жизни. Те или иные группы ценностей и соответственно виды гуманитарной культуры могут наполняться специфическим социальным содержанием. Их общественная значимость относительна и утверждается в соответствии с той или иной ролью, которую они играют в определенную историческую эпоху. Например, религиозные ценности католицизма доминировали в общественной жизни государств западной Европы в 11—14 вв. В настоящее время в этих государствах превалируют политические и правовые ценности (демократия, права человека и т. п.).

     В гуманитарном знании, и в целом  в гуманитарной культуре существенным образом представлены интересы субъекта. Поэтому неизбежны различные  варианты осмысления и оценки "позитивности" одних и тех же общественных явлений  для того или иного человека, группы, социума, государства. В этом и заключается специфика гуманитарной культуры. Естественно-научная культура во многом исключает субъективизм ученого. Выделим основные признаки (показатели) рассматриваемых видов культур.              Специфика естественно-научной культуры состоит в том, что знание о природе постоянно совершенствуется, отличается высокой степенью объективности, представляет собой наиболее достоверный (истинный) слой массива человеческого знания, имеющего большое значение для существования человека и общества. Кроме того, это глубоко специализированное знание. Для "рядовых" потребителей естественно-научной культуры необходимы научно-мировоззренческие популярные "переводы" (толкования) знаний о природных объектах. В любом случае для человека вообще естественно-научная культура есть важнейшее средство социализации, а для многих специалистов — решающее условие их эффективной деятельности.    Специфика гуманитарной культуры состоит в том, что знание о системе ценностных зависимостей в обществе активизируется исходя из принадлежности индивида к определенной социальной группе. В основе актуализаций нередко лежат общечеловеческие ценности (гуманизм, демократия, права человека, нормы морали и т. д.). Все это имеет решающее значение в социальной адаптации индивида.     Проблема истинности решается с учетом знания об объекте и оценки полезности этого знания познающим или потребляющим субъектом. При этом не исключается возможность толкований, противоречащих реальным свойствам объектов, насыщенность теми или иными идеалами и проектами будущего.  Дискуссии по этим вопросам продолжались в течение всего прошедшего столетия и в этих дискуссиях, естественно, были выявлены и другие аспекты проблемы соотношения двух культур. Но и сегодня вопросы, связанные с историчностью, телеологией и аксиологией, рассматриваются как такие, которые решающим образом отделяют сферу гуманитарного знания от естественно-научной сферы. А между тем именно естествознание 20 века сделало решительный шаг в направлении преодоления этого раскола двух культур. Трансформации, которые претерпело естествознание в этот период, носят столь радикальный и революционный характер, что это дало основание бельгийскому ученому И. Пригожину, одному из лидеров науки второй половины XX века, сказать, что "мы только начинаем понимать природу". И не случайно одна из обобщающих работ И. Пригожина и И. Стенгерс - "Порядок из хаоса", - работа глубоко философская, имеет характерный подзаголовок: "Новый диалог человека с природой". [14],[16] 

2. (8). ЧТО ТАКОЕ ГЕОЦЕНТРИЧЕСКАЯ И ГЕЛИОЦЕНТРИЧЕСКАЯ МОДЕЛИ УСТРОЙСТВА МИРА?

     Геоцентрическая система мира.

     Гиппарх, александрийский ученый, живший во 2 веке до н. э., и другие астрономы  его времени уделяли много  внимания наблюдениям за движением планет.            Эти движения представлялись им крайне запутанными. В самом деле, направления движения планет по небу как бы описывают по небу петли. Эта кажущаяся сложность в движении планет вызывается движением Земли вокруг Солнца - ведь мы наблюдаем планеты с Земли, которая сама движется. И когда Земля “догоняет” другую планету, то кажется, что планета как бы останавливается, а потом движется назад. Но древние астрономы думали, что планеты действительно совершают такие сложные движения вокруг Земли. Во 2 веке н.э. александрийский астроном Птолемей выдвинул свою “систему мира”. Он пытался объяснить устройство Вселенной с учетом видимой сложности движения планет.         Считая Землю шарообразной, а размеры ее ничтожными по сравнению с расстоянием до планет и тем более звезд Птолемей, однако, вслед за Аристотелем утверждал, что Земля - неподвижный центр Вселенной. Так как Птолемей считал Землю центром Вселенной, его система мира была названа геоцентрической.           Вокруг Земли по Птолемею, движутся (в порядке удаленности от Земли) Луна, Меркурий, Венера, Солнце, Марс, Юпитер, Сатурн, звезды. Но если движение Луны, Солнца, звезд круговое, то движение планет гораздо сложнее. Каждая из планет, по мнению Птолемея, движется не вокруг Земли, а вокруг некоторой точки. Точка эта в свою очередь движется по кругу, в центре которого находится Земля. Круг, описываемый планетой вокруг движущейся точки, Птолемей назвал эпициклом, а круг, по которому движется точка около Земли, - деферентом.           Гелиоцентрическая система мира.        Свою систему мира великий польский астроном Николай Коперник (1473-1543) изложил в книге “О вращениях небесных сфер”, вышедшей в год его смерти. В этой книге он доказал, что Вселенная устроена совсем не так, как много веков утверждала религия. Во всех странах почти полтора тысячелетия владело умами людей ложное учение Птолемея, который утверждал, что Земля неподвижно покоится в центре Вселенной. Последователи Птолемея в угоду церкви придумывали все новые “разъяснения” и “доказательства” движения планет вокруг Земли, чтобы сохранить “истинность” и “святость” его ложного учения. Но от этого система Птолемея становилась все более надуманной и искусственной.            Задолго до Птолемея греческий ученый Аристарх утверждал, что Земля движется вокруг Солнца. Позже, в средние века, передовые ученые разделяли точку зрения Аристарха о строении мира и отвергали ложное учение Птолемея. Незадолго до Коперника великие итальянские ученые Николай Кузанский и Леонардо да Винчи утверждали, что Земля движется, что она совсем не находится в центре Вселенной и не занимает в ней исключительного положения.            Это удалось сделать только Николаю Копернику. После тридцати лет упорного труда, долгих размышлений и сложных математических вычислений он показал, что Земля - только одна из планет, а все планеты обращаются вокруг Солнца.            Гениально просто Коперник объяснял, что мы воспринимаем движение далеких небесных тел так же, как и перемещение различных предметов на Земле, когда сами находимся в движении.      Мы скользим в лодке по спокойно текущей реке, и нам кажется, что лодка и мы в ней неподвижны, а берега “плывут” в обратном направлении. Точно так же нам только кажется, что Солнце движется вокруг Земли. А на самом деле Земля со всем, что на ней находится, движется вокруг Солнца и в течение года совершает полный оборот по своей орбите. И точно так же, когда Земля в своем движении вокруг Солнца обгоняет другую планету, нам кажется, что планета движется назад, описывая петлю на небе. В действительности планеты движутся вокруг Солнца по орбитам правильной, хотя и не идеально круговой формы, не делая никаких петель. Коперник, как и древнегреческие ученые, доказал, что орбиты, по которым движутся планеты, могут быть только круговыми.            Спустя три четверти века немецкий астроном Иоганн Кеплер, продолжатель дела Коперника, доказал, что орбиты всех планет представляют собой вытянутые окружности - эллипсы.        Звезды Коперник считал неподвижными. Сторонники Птолемея настаивали на неподвижности Земли, утверждали, что если бы Земля двигалась в пространстве, то при наблюдении неба в разное время нам должно было бы казаться, что звезды смещаются, меняют свое положение на небе. Но таких смещений звезд за много веков не заметил ни один астроном. Именно в этом сторонники учения Птолемея хотели видеть доказательство неподвижности Земли.            Однако Коперник утверждал, что звезды находятся на невообразимо огромных расстояниях. Поэтому ничтожные смещения их не могли быть замечены. Действительно, расстояния от нас даже до ближайших звезд оказались настолько большими, что еще спустя три века после Коперника они поддавались точному определению. Только в 1837 г. русский астроном Василий Яковлевич Струве положил начало точному определению расстояний до звезд.           Коперник полагал, что Вселенная ограничена сферой неподвижных звезд, которые расположены на невообразимо огромных, но все-таки конечных расстояниях от нас и от Солнца. В учении Коперника утверждалась огромность Вселенной и бесконечность ее. Коперник также впервые в астрономии не только дал правильную схему строения Солнечной системы, но и определил относительные расстояния планет от Солнца и вычислил период их обращения вокруг него. [6] 

3. (14) ПРИВИДИТЕ ФОРМУЛИРОВКУ  ПРИНЦИПА ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ  ДЛЯ ЗАКОНОВ МЕХАНИКИ?

     Принцип относительности — фундаментальный физический принцип, согласно которому все физические процессы в инерциальных системах отсчёта протекают одинаково, независимо от того, неподвижна ли система или она находится в состоянии равномерного и прямолинейного движения.

     Отсюда  следует, что все законы природы одинаковы во всех инерциальных системах отсчёта. Различают принцип относительности Эйнштейна (который приведён выше) и принцип относительности Галилея, который утверждает то же самое, но не для всех законов природы, а только для законов классической механики, подразумевая применимость преобразований Галилея, оставляя открытым вопрос о применимости принципа относительности к оптике и электродинамике.

     Галилея принцип относительности - принцип физического равноправия инерциальных систем отсчёта в классической механике, проявляющегося в том, что законы механики во всех таких системах одинаковы. Отсюда следует, что никакими механическими опытами, проводящимися в какой-либо инерциальной системе, нельзя определить, покоится ли данная система или движется равномерно и прямолинейно. Это положение было впервые установлено Г. Галилеем в 1636. Одинаковость законов механики для инерциальных систем Галилей иллюстрировал на примере явлений, происходящих под палубой корабля, покоящегося или движущегося равномерно и прямолинейно (относительно Земли, которую можно с достаточной степенью точности считать инерциальной системой отсчёта)[5]  В современной литературе принцип относительности в его применении к инерциальным системам отсчета (чаще всего при отсутствии гравитации или при пренебрежении ею) обычно выступает терминологически как лоренц-ковариантность (или лоренц-инвариантность).

     Лоренц-ковариантность физических законов — конкретизация принципа относительности (т.е. постулируемого требования независимости результатов физических экспериментов и записи уравнений от выбора конкретной инерциальной системы отсчёта). Исторически эта концепция стала ведущей при включении в сферу действия принципа относительности (раньше формулировавшегося с применением не преобразования Лоренца, а преобразования Галилея) максвелловской электродинамики, уже тогда лоренц-ковариантную и не имевшую видимых возможностей переделки для ковариантности относительно преобразований Галилея, что привело к распространению требования лоренц-ковариантности и на механику и вследствие этого к изменению последней.