подготовка к семинару по теме "Панорама современного естествознания"
Электромагнитная картина мира
Уже в прошлом веке физики дополнили механистическую картину мира электромагнитной. Электрические и магнитные явления были известны им давно, но изучались обособленно друг от друга. Дальнейшее их исследование показало, что между ними существует глубокая взаимосвязь, что заставило ученых искать эту связь и создать единую электромагнитную теорию. Действительно, датский ученый Эрстед (1777—1851), поместив над проводником, по которому идет электрический ток, магнитную стрелку, обнаружил, что она отклоняется от первоначального положения. Это привело ученого к мысли, что электрический ток создает магнитное поле.
Позднее английский физик Майкл Фарадей (1791—1867), вращая замкнутый контур в магнитном поле,обнаружил, что в нем возникает электрический ток. На основе опытов Фарадея и других ученых английский физик Джеймс Клерк Максвелл (1831—1879) создал свою электромагнитную теорию. Таким путем было доказано, что в мире существуют не только вещество в виде тел, но и разнообразные физические поля. Одно из них было известно и во времена Ньютона и теперь называется гравитационным полем, а раньше рассматривалось просто как сила притяжения, возникающая между материальными телами.
Источник:Информация была взята на сайте: http://lib.vvsu.ru/books/Bakalavr01/page0005.asp
В
З
А
И
М
О
Д
Е
Й
С
Т
В
И
Я
|
Близкодействие
Каждая электрически заряженная частица создает электромагнитное поле, действующее на другие заряженные частицы, т. е. взаимодействие передается через «посредника» – электромагнитное поле. Скорость распространения электромагнитного поля равна скорости света в пустоте – примерно 300 000 км/с. Распространяется не только на электромагнитное, но и на другие виды взаимодействий.
|
Дальнодействие
Взаимодействие между телами может осуществляться непосредственно через пустое пространство, которое не принимает участия в данном процессе. Передача взаимодействия происходит мгновенно. Сам И. Ньютон считал невероятным и даже невозможным подобного рода взаимодействие тел.
|
Источник: Вся электронная библиотека. Раздел естествознания. Концепции современного естествознания - концепции дальнодействия и близкодействия.
Корпускулярно-волновой дуализм – как универсальное свойство любых материальных объектов
Корпускулярно-волновой дуализм – свойство любой микрочастицы обнаруживать признаки частицы (корпускулы) и волны. Наиболее ярко корпускулярно-волновой дуализм проявляется у элементарных частиц. Электрон, нейтрон, фотон в одних условиях ведут себя как хорошо локализованные в пространстве материальные объекты (частицы), двигающиеся с определёнными энергиями и импульсами по классическим траекториям, а в других – как волны, что проявляется в их способности к интерференции и дифракции. Так электромагнитная волна, рассеиваясь на свободных электронах, ведёт себя как поток отдельных частиц – фотонов.
Корпускулярно-волновой дуализм лежит в основе квантовой физики.
Источник: Корпускулярно-волновой дуализм
Волновые свойства частиц волны Луи Де Бройля
В 1924 г. Луи де Бройль выдвинул гипотезу, что дуализм не является особенностью только оптических явлений, а имеет универсальный характер. Частицы вещества также обладают волновыми свойствами.
Бройль (1892–1987), французский физик, удостоенный Нобелевской премии (1929 г). по физике за открытие волновой природы электрона. В 1923 г., развив идею А. Эйнштейна о двойственной природе, предположил, что поток материальных частиц должен обладать и волновыми свойствами, связанными с их массой и энергией (волны де Бройля). Концепцию Луи де Бройля о корпускулярно-волновом дуализме использовал Э. Шредингер при создании волновой механики.
Если фотон обладает энергией и импульсом , то и частица (например электрон), движущаяся с некоторой скоростью, обладает волновыми свойствами, т.е. движение частицы можно рассматривать как движение волны.
Источник: Гипотеза де Бройля
Революция в естествознании и смена прежней картины мира
Эйнштейновская революция (рубеж XIX-XX веков). Ее обусловила серия открытий (открытие сложной структуры атома, явление радиоактивности, дискретного характера электромагнитного излучения и т.д.). В итоге была подорвана, важнейшая предпосылка механистической картины мира – убежденность в том, что с помощью простых сил действующих между неизменными объектами можно объяснить все явления природы. Фундаментальные основы новой картины мира: общая и специальная теория относительности, квантовая механика (она выявила вероятностный характер законов микромира и неустранимый корпускулярно-волновой дуализм в самых основах материи). Стало ясно, что абсолютно полную и достоверную научную картину мира не удастся создать никогда, любая из них обладает лишь относительной истинностью. Таким образом, на протяжении XX века естествознание очень сильно изменило свой облик, во всех своих разделах. Три глобальных революции предопределили три длительных периода развития науки, они являются ключевыми этапами в развитии естествознания. Это не означает, что лежащие между ними периоды эволюционного развития науки были периодами застоя.
Источник: Информация на биологии. Раздел Статьи.Эволюция в КСЕ. Революция в естествознании и смена прежней картины мира. http://www.bioinformer.ru/binfs-1010-1.html
Принцип дополнительности.
Принцип дополнительности — это методологический и эвристический принцип современной науки (см. Наука), который применяется для описания объектов определённой природы, вводя (дополнительные) взаимоисключающие классы понятий, каждый из которых применим в особых условиях, а их совокупность позволяет воспроизведение целостности данных объектов.
Принцип дополнительности предложен датским физиком Нильсом Бором (1927) при интерпретации квантовой механики: для полного описания квантово-механических объектов.
Подробнее можно посмотреть на сайте: Гуманитарные технологии » Гуманитарная энциклопедия » Концепты » Концепты научного дискурса. Принцип дополнительности. http://gtmarket.ru/concepts/6958
Принцип суперпозиции
Если поле образовано не одним зарядом, а несколькими, то силы, действующие на пробный заряд, складываются по правилу сложения векторов. Поэтому и напряженность системы зарядов в данной точке, поля равна векторной сумме напряженностей полей от каждого заряда в отдельности.(см.рис 13.3)
Принципы симметрии
Симметрия (от греч. symmetria – соразмерность) – однородность, пропорциональность, гармония, инвариантность структуры материального объекта относительно его преобразований. Это признак полноты и совершенства. Лишившись элементов симметрии, предмет утрачивает свое совершенство и красоту, т.е. эстетическое содержание.
Принципы симметрии делятся на пространственно-временные (геометрические или внешние) и внутренние, описывающие свойства элементарных частиц.Среди пространственно-временных принципов симметрии можно выделить следующие:
1. Сдвиг системы отсчета не меняет физических законов, т.е. все точки пространства равноправны. Это означает однородность пространства.
2. Сдвиг во времени не меняет физических законов, т.е. все моменты времени объективно равноправны. Время однородно.
3. Зеркальная симметрия природы – отражение пространства в зеркале – не меняет физических законов.
4. Замена всех частиц на античастицы не влияет на физические законы, не меняет характера процессов природы и т.д.
К внутренним:
1. барионный или ядерный заряд остается постоянным;
2. лептонный заряд сохраняется и т.д.
Источник: Принципы симметрии и законы сохранения
Космология и космогония
Начиная с самых ранних этапов своей истории человек стремился понять, как устроен окружающий мир, что такое звезды, планеты, солнце, как они возникли. Многовековые попытки дать ответы на эти вопросы привели к возникновению космологии.
Космология — астрофизическая теория структуры и динамики изменения Метагалактики, включающая в себя и определенное понимание свойств всей Вселенной.
Сам термин «космология» образован от двух греческих слов: kosmos — Вселенная и logos — закон, учение. По своей сути космология представляет собой раздел естествознания, использующий достижения и методы астрономии, физики, математики, философии. Естественно-научной базой космологии являются астрономические наблюдения Галактики и других звездных систем.
Космогония — наука о происхождении и развитии космических тел и их систем.
Таким образом, космогония изучает звезды и звездные системы, галактики, туманности, Солнечную систему и все входящие в нее тела — планеты, спутники, астероиды, кометы и метеориты. Первоначально космогонические гипотезы касались только Солнечной системы. Лишь в XX в. появилась возможность начать серьезное изучение происхождения и развития звезд и галактик.
Источник: Садохин А. Концепции современного естествознания. Глава 6:Современные космологические концепции. 6.1. Космология и космогония. http://www.gumer.info/bibliotek_Buks/Science/sadoh/06.php
Основные представления о мегамире
Космос (от греч. hosmos – мир) – термин, идущий из древнегреческой философии для обозначения мира как структурно организованного и упорядоченного целого. Космосом греки называли Мир упорядоченный, прекрасный в своей гармонии в отличие от Хаоса – первозданной сумятицы. Сейчас под космосом понимают все находящееся за пределами атмосферы Земли. Иначе космос называют Вселенной (место вселения человека).
Вселенная – окружающий нас мир, бесконечный в пространстве, во времени и по многообразию форм заполняющего его вещества и его превращений. Вселенную в целом изучает астрономия.
Астрономия (от греч. astron – звезда, nomos – наука) – наука о движении, строении, возникновении, развитии небесных тел, их систем и Вселенной в целом.
Вселенная представляет собой упорядоченную систему отдельных взаимосвязанных элементов различного порядка. Это небесные тела (звезды, планеты, спутники, астероиды, кометы), планетные системы звезд, звездные скопления, галактики.
Звезды – гигантские раскаленные самосветящиеся небесные тела.
Планеты – холодные небесные тела, которые обращаются вокруг звезды.
Спутники (планет) – холодные небесные тела, которые обращаются вокруг планет.
Например: Солнце – это звезда, Земля – это планета, Луна – это спутник Земли. Небесные тела, находящиеся в зоне существенного действия силы тяготения звезды, образуют ее планетную систему.
Источник:Библиотека Гумера. Раздел: Концепции современного естествознания.Глава 6: Мега мир и его свойства.6.1. Общие представления о Вселенной. http://www.gumer.info/bibliotek_Buks/Science/mihail/06.php
Солнечная система. Планеты гиганты
Солнечная Система представляет собой совокупность неких соседей в космосе, существующих в определенных пределах. В эту необыкновенную систему небесных тел входят: звезда, 8 планет, 140 лун и множество других объектов, таких так астероиды, кометы, а также планеты-карлики. В самом центре Солнечной Системы расположена средняя по величине и возрасту желтая звезда, которую мы называем Солнцем. Вокруг нее, уже около пяти миллиардов лет, в вечном танце кружат 8 планет, а также — другие вращающиеся тела. Размеры планет варьируются от маленьких каменных миров до гигантов, состоящих из газа и льда. Вокруг таких планет вращается множество лун, размером от скалистых астероидов до состоявшихся планет с собственной атмосферой.
В группу планет гигантов входят: Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун.
Все эти планеты (и особенно Юпитер) имеют большие размеры и массы. Например, по объему Юпитер превосходит Землю почти в 1320 раз, а по массе - в 318 раз.
Планеты-гиганты очень быстро вращаются вокруг своих осей; менее 10 ч требуется огромному Юпитеру, чтобы совершить один оборот. Планеты-гиганты находятся далеко от Солнца, и независимо от характера смены времен года на них всегда господствуют низкие температуры.
Планеты-гиганты отличаются большим числом спутников; у Юпитера их обнаружено к настоящему времени 16, Сатурна - 17, Урана - 16 и только у Нептуна - 8. Замечательная особенность планет-гигантов - кольца, которые открыты не только у Сатурна, но и у Юпитера, Урана и Нептуна.
2)Ваш гид в мире космоса. Раздел: Планеты. Планеты нашей с вами солнечной системы.http://spacegid.com/planetyi-nashey-s-vami-solnechnoy-sistemyi.html
Малые планеты и кометы.
Малые планеты - это небольшие тела, которые движутся вокруг Солнца по эллиптическим орбитам всего их между орбитами Марса и Юпитера
Большое расстояние между орбитами Марса и Юпитера давно наводила на мысль о существовании в этой чаще космоса какой-то планеты В 1801 г она была открыта и названа Церерой
Оказалось, что Церера - это лишь одна из многих малых планет, или астероидов, обращающихся вокруг Солнца В наше их открыто более 2000 Церера - крупнейшая среди малых планет.
Кометы:Иногда на звездном небе появляются необычные светила Внешне они похожи на затуманенное расплывчатое звезду, от которой нередко отходит несколько призрачных"хвостов"со слабым свечением Еще в древности эти мир тела получили название комет. В переводе с древнегреческого слово"комета"означает"косматая\","длинноволосаяса".
Большие и яркие кометы встречаются сравнительно редко их удается наблюдать в среднем один раз в 10 лет, а вот слабых по яркости и небольших комет очень много.
Источник:Учебник онлайн.Естествознание. Концепции современного естествознания - Карпов Я С. Малые планеты.https://uchebnikionline.com/estestvoznanie/kontseptsiyi_suchasnogo_prirodoznavstva_-_karpov_ya_s/mali_planeti.htm
Гипотезы о возникновении планетных систем
В середине XVIII в. немецкий философ Кант впервые выдвинул научное предположение - гипотезу о возникновении солнечной системы. Сходную в некоторых отношениях гипотезу позднее независимо от Канта выдвинул французский ученый Лаплас. Кант считал, что солнечная система возникла из мелких твердых частиц, которые были холодными. Неоднородность хаоса этих частиц вызвала рост имевшихся в них сгущений, а столкновения их друг с другом превратили движения в круговые около наибольшего сгущения, ставшего позднее Солнцем. Меньшие сгущения, образовавшиеся вокруг него, стали планетами.
Лаплас предполагал, что солнечная система образовалась из большой вращающейся газовой туманности. При сжатии туманности в результате охлаждения вращение ее ускорялось, что привело к сплющиванию туманности. При дальнейшем возрастании скорости вращения вдоль экватора сокращающейся туманности начали отделяться одно за другим газовые кольца, сгустившиеся затем в шарообразные планеты. Сила тяготения к центру туманности проявляла себя как центростремительная сила.
Подробнее всего картина происхождения солнечной системы из газово-пылевого облака разработана академиком О. Ю. Шмидтом.
Источник: Астрономия. Загадки строения, движения и развития небесных тел. Происхождение небесных тел. http://astronom-us.ru/vselennaya/proishozhdenie-planetnyh-sistem.html
Химические процессы
Хими́ческая реа́кция — превращение одного или нескольких исходных веществ (реагентов) в отличающиеся от них по химическому составу или строению вещества(продукты реакции). В отличие от ядерных реакций, при химических реакциях ядра атомов не меняются, в частности не изменяется их общее число,изотопный состав химических элементов.
Химические реакции происходят при смешении или физическом контакте реагентов самопроизвольно, при нагревании, участии катализаторов (катализ), действии света (фотохимические реакции), электрического тока (электродные процессы), ионизирующих излучений (радиационно-химические реакции), механического воздействия (механохимические реакции), в низкотемпературной плазме (плазмохимические реакции) и т. п. Самопроизвольное превращение веществ осуществляется при условии, что они обладают энергией, достаточной для преодоления потенциального барьера, разделяющего исходное и конечное состояниясистемы (Энергия активации).
Источник: Словари и энциклопедии на Академике.http://dic.academic.ru/dic.nsf/ruwiki/1179798
Реакционная способность веществ
Реакционная способность - характеристика химической активности веществ, учитывающая как разнообразие реакций, возможных для данного вещества, так и их скорость. Например, благородные металлы (Au, Pt) и инертные газы (Не, Ar, Kr, Xe) химически инертны, т. е. у них низкая Р. с.; щелочные металлы (Li, Na, К, Cs) и галогены (F, Cl, Вг, I) химически активны, т. е. обладают высокой Р. с. В органической химии Насыщенные углеводороды характеризуются низкой Р. с., для них возможны немногочисленные реакции (радикальное галогенирование и нитрование, дегидрирование, деструкция с разрывом С—С-связей и некоторые др.), происходящие в жёстких условиях (высокая температура, ультрафиолетовое облучение). Для галогенопроизводных насыщенных углеводородов уже возможны, кроме того, реакции дегидрогалогенирования, нуклеофильного замещения галогена, образования магнийорганических соединений и др., происходящие в мягких условиях.
Источник: Словари и энциклопедии на Академике.Большая советская энциклопедия. http://dic.academic.ru/dic.nsf/bse/126537/%D0%A0%D0%B5%D0%B0%D0%BA%D1%86%D0%B8%D0%BE%D0%BD%D0%BD%D0%B0%D1%8F
Энергетика химических процессов
Химические реакции сопровождаются выделением или поглощением энергии. Если энергия выделяется или поглощается в виде теплоты, то такие реакции записываются посредством уравнений химической реакций с указанием тепловых эффектов, при этом необходимо указывать фазовый состав реагирующих веществ.
Химические реакции, протекающие с выделением тепла, называются экзотермическими, а с поглощением тепла – эндотермическими.
Изучением тепловых эффектов реакций занимается термохимия. В термохимии тепловой эффект реакции обозначается Q и выражается в кДж.
Подробнее можно узнать на сайте: Энергетика химических реакций.http://einsteins.ru/subjects/chemistry/theory-chemistry/energetika-ximicheskix-reakcij
Геосферные оболочки
Геосферными оболочками, или геосферами называют - концентрические оболочки Земли. Общее количество геосферных оболочек, выделяемое разными авторами, может отличаться, но всегда включает основные: атмосферу, гидросферу, литосферу, биосферу.
Информация взята с сайта биржи Автор24: https://author24.ru/spravochniki/ekologiya/geoekologiya/geosfernye_obolochki_zemli/ .
Литосфера как абиотическая основа жизни
Литосфера образовалась в процессе остывания и кристаллизации частично расплавленного вещества мантии Земли. Образование литосферы явилось необходимым условием для зарождения и поддержания жизни на нашей планете. Ее можно считать абиотической основой жизни, поскольку она выполнила и продолжает выполнять ряд важнейших функций:
1.Первая и абсолютно необходимая абиотическая функция литосферы – субстратная. В данном случае субстрат (литосфера) – это граница раздела между максимально противоположными средами, между насыщенными веществом высокотемпературными внутренними слоями планеты и холодной пустотой Космоса.
2.Термический режим литосферы (термическая функция).
3.Литосфера в своей эволюции сыграла совершенно необходимую – водно-концентрационную функцию, что в дальнейшем обеспечило комбинаторику химических реакций в водной среде и к образованию, в конце концов, углеводородных химических соединений.
4.Химико-концентрационная функция литосферы.
5.Мутагенная функция литосферы.
6.Атмосферообразующая функция литосферы.
7.Ландшафтно-климатическая функция.
8.Почвообразующая функция.
9.Ресурсносберегательная функция.
Источник: Информация была взята на сайте: labex.ru - Литосфера как абиотическая основа жизни.
Экологические функции литосферы: ресурсная, геодинамическая
Природные ресурсы – это тела и силы природы, которые на данном уровне развития производительных сил и изученности могут быть использованы для удовлетворения потребностей человеческого общества в форме непосредственного участия в материальной деятельности.
Под полезными ископаемыми понимаются минеральные образования земной коры, которые могут эффективно использоваться в хозяйственной деятельности человека. Распространение полезных ископаемых в земной коре подчиняется геологическим закономерностям. К ресурсам литосферы относятся топливные, рудные и нерудные полезные ископаемые, а также энергия внутреннего тепла Земли. Таким образом, литосфера выполняет одну из важнейших для человечества функций – ресурсную – снабжение человека почти всеми видами известных ресурсов.
Кроме ресурсной функции, литосфера выполняет и еще одну важную функцию – геодинамическую. На Земле непрерывно проходят геологические процессы. В основе всех геологических процессов лежат разные источники энергии. Источником внутренних процессов является тепло, образующееся при радиоактивном распаде и гравитационной дифференциации веществ внутри Земли.
Источник: Информация была взята на сайте: Большая онлайн библиотека - Экологические функции литосферы:ресурсная, геодинамическая, геофизико-геохимическая. http://www.e-reading.club
Геофизико-геохимическая и географическая оболочка Земли
С учетом имеющегося на Земле разнообразия природных условий в науке сформировано понятие так называемой географической оболочки планеты, включающей в себя:
· земную кору (литосферу);
· воды Мирового океана, рек, озер, ледников (гидросферу);
· нижнюю часть атмосферного бассейна (тропосферу);
· взаимодействующие с окружающей средой формы жизни (биосферу).
Геофизическая функция литосферы реализуется посредством физических факторов: радиации, шумовых и тепловых эффектов. На поверхности Земли постоянно наблюдается естественный радиационный фон, который с медицинской точки зрения, как правило, не является вредным.
Одна из форм загрязнения литосферы – экологический шум, распространяющийся в приповерхностных слоях земной коры. Промышленные предприятия и средства транспорта производят шумы, которые накладываются на естественно-природный шумовой фон. В итоге живые организмы, особенно те, места обитания которых находятся в земле, и человек испытывают постоянный звуковой дискомфорт.
Заслуживает упоминания также тепловой режим литосферы, который зависит от последствий техногенной деятельности человека, например теплотрасс, прокладываемых на глубине нескольких метров, а порой и по земной поверхности. В результате этого существенно изменяется тепловой режим обитания биоты.
Источник: Информация была взята на сайте:labex.ru -Ресурсная геодинамическая, геофизико-геохимическая географическая оболочка земли.
Принцип неопределенности Гейзенберга
геологического развития Земли
Комментарии
Отправить комментарий