Раздел 4. Порядок и беспорядок в природе Тема 21. Динамические и статистические закономерности в природе (Механический детерминизм. Хаотическое поведение динамических систем)

Знать: суть концепции механического детерминизма; динамические теории, как детерминистское описание природы, их примеры; системы с динамическим хаосом, отличие хаоса от беспорядка; статистические теории, описывающие системы с хаосом и беспорядком, их основные понятия и примеры; соответствие динамических и статистических теорий;  причины несостоятельности механического детерминизма даже для динамических систем;

уметь: применять знания по теме при анализе конкретных положений, примеров.

Рекомендуемая литература

№	Стр.		№	Стр.		№	Стр.
	от	до		от	до		от	до
2	182	215	5	147	185	14	101	106
4	338	355	7	167	173	14	112	115
4	425	442	12	141	149

Тезаурус

 Детерминизм (жёсткий) как идея полной предопределённости всех будущих событий

Критика концепции детерминизма Эпикуром, его учение о неустранимой случайности в движении атомов

Механи(сти)ческий детерминизм как:

- утверждение о единственно возможной траектории движения материальной точки при заданном начальном состоянии;

- лапласова концепция полной выводимости всего будущего (и прош­лого) Вселенной из её современного состояния с помощью законов механики

Детерминистское описание мира: динамическая теория, которая однозначно связывает между собой значения физических величин, характеризующих состояние системы

Примеры динамических теорий:

- механика,

- электродинамика,

- термодинамика,

- теория относительности,

- эволюционная теория Ламарка,

- теория химического строения

Невозможность абсолютно точного задания начального состояния системы вследствие неизбежной погрешности измерений

Невозможность достаточно точного задания начального состояния систем с динамическим хаосом, для которых любая допущенная в измерениях или расчётах погрешность очень быстро нарастает с течением времени

Примеры систем с динамическим хаосом: погода и климат, турбулентность, фондовые рынки

Отличие хаоса (непредсказуемость возникает вследствие слишком сильной чувствительности поведения системы к начальным условиям) от беспорядка (поведение системы определяется постоянно действующими на неё неконтролируемыми факторами).

Описание систем с хаосом и беспорядком: статистическая теория, которая однозначно связывает между собой вероятности тех или иных значений физических величин

Основные понятия статистической теории:

- случайность (непредсказуемость)

- вероятность (числовая мера случайности)

- среднее значение величины

- флуктуация (случайное отклонение системы от среднего (наиболее вероятного) состояния)

Примеры статистических теорий:

- молекулярно-кинетическая теория (исторически первая статистическая теория),

- квантовая механика, другие квантовые теории

- эволюционная теория Дарвина,

- молекулярная генетика

Соответствие динамических и статистических теорий: их предсказания совпадают, когда можно пренебречь флуктуациями; в остальных случаях статистические теории дают более глубокое, детальное и точное описание реальности

Тесты

731. Детерминизм – это ….

-: теория, описывающая поведение системы с динамическим хаосом

-: концепция жестких причинно-следственных связей между всеми явлениями природы и общества

-: теория, описывающая системы, устойчивые по отношению к внешним воздействиям

-: состояние физической системы, полностью определяющее ее дальнейшее поведение

732. Принцип причинности в современном понимании утверждает, что …

-: причиной страданий человека служат его желания

-: существование человека во Вселенной служит причиной того, что она имеет наблюдаемые свойства

-: каждое событие имеет естественную причину, а беспричинных событий не бывает

-: причиной изменения состояния любой системы является внешнее воздействие на нее

733. Любое будущее или прошлое событие можно точно и однозначно рассчитать, имея достаточно информации о настоящем. Таков смысл …

-: концепции механического (жесткого) детерминизма

-: принципа причинности в понимании древнегреческих атомистов

-: одного из положений универсального эволюционизма

-: принципа причинности в современном понимании

734. Принцип причинности в современном понимании утверждает, что …

-: любое событие с некоторой вероятностью может оказаться беспричинным

-: причиной изменения скорости любого тела является приложенная к нему внешняя сила

-: причина наступает раньше или позже своего следствия в зависимости от выбранной системы отсчета

-: причина всегда наступает раньше своего следствия, но не наоборот

735. Укажите наиболее соответствующие сути понятия «детерминизм» строки Омара Хайяма (которыми Британская энциклопедия поясняет это понятие).

-: Сущим в мире считай только дух вездесущий.

Чуждый всяких вещественных перемен.

-: В этом мире не вырастет правды побег.

Справедливость не правила миром вовек

-: Уж первая заря Творенья записала

То, что прочтет последний судный день

-: Яд, мудрецом тебе предложенный, прими,

Из рук же дурака не принимай бальзама

736. Этическую неприемлемость концепции детерми-нированного движения атомов античный философ Эпикур выразит словами:

-: лучше уж следовать мифу о богах, чем быть рабом физиков; миф дает надежду умилостивить богов, а судьба заключает в себе неумолимую необходимость

-: и времени нет самого по себе, но предметы сами ведут к опущению того, что в веках совершилось

-: истинно только все то, что мы наблюдаем чувствами или воспринимаем умом посредством постижения

-: смерть не имеет к нам никакого отношения, так как, когда мы существуем, смерть еще не существует, а когда смерть присутствует, тогда мы не существуем

737. В вероятностных закономерностях широко используется понятие о флуктуациях. Флуктуации – это …

-: случайные отклонения величин, описывающих состояние системы, от их средних значений

-: процессы разделения по сортам мелких твердых частиц, основанные на различии в их смачиваемости водой

-: объединение коллоидных частиц в рыхлые хлопьевидные агрегаты

-: волокнистые образования в хромосферном слое центров солнечной активности

738. Лапласова формулировка механического детерминизма гласит:

-: существуют такие системы отсчета, в которых тело, не подверженное воздействию со стороны других тел, движется прямолинейно и равномерно

-: тяготение на самом деле существует, действует согласно изложенным нами законам и вполне достаточно для объяснения движения всех небесных тел и моря

-: ум, которому известны для какого-либо момента все виды природы и относительное расположение ее частей, обнял бы в одной формуле движения всех тел во Вселенной; будущее, как и прошедшее, предстало бы перед его взором

-: материя во всей Вселенной одна и та же, все воспринимаемые нами свойства ее начерпываются способностью дробиться и двигаться. Движение, смотря по различию производимых им действий, называется то теплотой, то светом

739. Согласно концепции механического детерминизма:

-: будущее полностью предопределено современным состоянием Вселенной и законами природы

-: точное предсказание будущего с помощью законов механики требует знания всего прошлого Вселенной

-: все формы движения сводятся к перемещению тел и частиц в пространстве

-: будущее полностью предопределено современным состоянием Вселенной и законами механики

740. Отклонение физической величины от среднего значения, носящее случайный характер – это …

-: погрешность

-: флуктуация

-: поляризация

-: бифуркация

741. Выберите правильное утверждение, касающееся динамического хаоса.

-: системы с динамическим хаосом чувствительны к малейшему изменению начальных условий

-: динамический хаос возникает в системе с числом параметров больше пяти

-: динамический хаос означает беспорядочное движение компонентов системы под действием факторов, которые невозможно учесть

-: система с динамическим хаосом не способна к самоорганизации

742. Выберите верное утверждение, соответствующее концепции лапласового детерминизма.

-: случайность – неустранимое свойство действительности

-: законы, выведенные из опыта, следует считать верными

-: все виды движения могут быть сведены к механическому

-: будущее так же однозначно, как и прошлое

743. Концепция механического детерминизма оказалась принципиально несостоятельной, потому что …

-: она требует слишком большой вычислительной работы по расчету траекторий движений частиц вещества в Вселенной

-: она описывала только системы, состоящие из небольшого числа элементов

-: классическая механика оказалась полностью ошибочной теорией

-: она основана на нереальном предположении, что координаты и скорость материальной точки можно измерить одновременно и точно

744. Систему с динамическим хаосом представляет …

-: турбулентное движение

-: город, подвергшийся воздействию разрушительного землетрясения

-: раствор с броуновским движением частиц в нем

-: водородная бомба при взрыве

745. Состояние системы в естественных науках может задаваться:

-: вероятностями, с которыми та или иная величина, характеризующая систему, принимает заданное значение

-: значениями измеримых величин, характеризующих эту систему в данный момент времени

-: графиками, определяющими взаимозависимость измеримых величин, характеризующих эту систему

-: математическим или словесным описанием взаимного влияния элементов этой системы

746. Концепция механического детерминизма оказалась принципиально несостоятельной, потому что …

-: она требует слишком большой вычислительной работы по расчету траекторий движения частиц вещества во Вселенной

-: она не учитывает эффектов теории относительности, которая основана на понятиях случайности и вероятности

-: она основана на нереальном предположении, что координаты и скорость материальной точки можно измерить одновременно и точно

-: классическая механика оказалась полностью ошибочной теорией

747. Среди названных ниже теорий укажите динамическую:

-: классическая механика

-: квантовая механика

-: кинетическая теория газов

-: неравновесная термодинамика

748. Укажите правильное утверждение о соотношении динамических и статистических теорий в современном естествознании:

-: сначала возникает приближенная статистическая теория, которая по мере уточнения превращается в строгую динамическую теорию

-: все фундаментальные динамические теории содержат в качестве своего приближения соответствующие статистические теории

-: все фундаментальные статистические теории содержат в качестве своего приближения соответствующие динамические теории при условии, что можно пренебречь случайностью

-: динамические теории – это наиболее глубокие, наиболее общие формы описания всех физических закономерностей

749. Идея абсолютного детерминизма – это уверенность в том, что:

-: для некоторых природных процессов трудно определить причину

-: некоторые природные процессы объективно случайны, их причину мы можем указать не из-за недостатка наших знаний

-: все происходящее имеет причину в человеческом понятии, и есть познанная и непознанная разумом необходимость

750. Примером системы с динамическим хаосом служит…

-: молекула биополимера

-: человеческий мозг

-: калькулятор

-: атом неустойчивого изотопа

751. Среди названных ниже теорий укажите статистическую:

-: кинетическая теория газов

-: классическая механика

-: общая теория относительности

-: электродинамика

752. Случайное отклонение физической величины от ее среднего значения называют …

-: диссипацией

-: флуктуацией

-: разбросом

-: всплеском

753. Статистическое описание состояния применимо для …

-: одной частицы

-: движения шара по наклонной плоскости

-: молекул газа в системе

-: движения артиллерийского заряда

754. Найдите верное утверждение, характеризующее статистический закон:

-: статистический закон позволяет по заданному вероятному состоянию в начальный момент времени определить вероятность того или иного значения характеризующей систему величины в последующий момент

-: это закон, предсказывающий результат отдельного события

-: статистический закон позволяет по заданному начальному состоянию системы однозначно установить значения характеризующих систему физических величин в любой другой момент времени

-: это закон, описывающий возможность, которая с необходимостью должна реализоваться

755. Укажите суждение, которое верно отражает соотношение между динамическими и статистическими законами:

-: наиболее фундаментальными являются динамические законы в силу своей строгости и однозначности

-: статистические законы – это промежуточный этап, позволяющий описать поведение совокупности микрообъектов, но не дающий возможности точно описать поведение отдельных микрообъектов

-: динамические законы являются основными, первичными, а статистические законы являются следствием ограниченности наших способностей познания мира

-: статистические законы более полно и глубоко отражают объективные связи в природе, так как они учитывают реально существующую в мире случайность

756. Укажите верное утверждение, характеризующее динамический закон:

-: динамический закон позволяет по заданному начальному состоянию системы однозначно установить значение характеризующих систему физических величин в любой другой момент времени

-: это закон, который определяет широкий диапазон возможностей для поведения отдельно взятого элемента из большой совокупности

-: в динамическом законе по известному начальному состоянию определяется вероятность того или иного значения физической величины

-: это закон, связи между величинами в котором неоднозначны