17.Что означает относительность научного знания?

Теория относительности — научная теория, объясняющая устройство нашего мира на макроуровне, объединяющая механику, электродинамику и гравитацию. Собственно термин «Теория относительности» ввёл немецкий физик Макс Планк. Внедрена в научные круги расовым немецким евреем Альбертом «E=mc²» Эйнштейном путём компиляции работ нидерландца Г. А. Лоренца, расового еврея Минковского, француза А. Пуанкаре, ну и собственных тоже. Делится на две части: Специальную и Общую.

24 уровни познания. Функции уровней познания. Выделяют два уровня научного познания: эмпирический (опытный, чувственный) и теоретический (рациональный). Эмпирический уровень познания выражен в наблюдении и эксперименте, тогда как теоретический — в обобщении результатов эмпирического уровня в гипотезах, законах и теориях[6]. Функции:  Мировоззренческая Технологическая рационализация

20. Охарактеризуйте роль математики в развитии е-я.

Все законы выводятся из опыта.Но для выражения их нужен специальный язык. Обиходный язык слишком беден,кроме того, он слишком неопределен для выражения столь богатых содержанием точных и тонких соотношений. Таково первое основание, по которому физик не может обойтись без математики; она дает ему единственный язык, на котором он в состоянии изъясняться". Во многих случаях математика играет роль универсального языка естествознания, специально предназначенного для лаконичной точной записи различных утверждений.Естествознание все шире использует математику для объяснения природных явлений. Есть несколько направлений математизации естествознания: • Количественные анализ и формулировка качественно установленных фактов и законов; • Построение математических моделей, создание математической физики, математической биологии и т.д. • Построение и анализ конкретных научных теорий, в том числе их языка. Математика играет важную роль в естествознании. Назовем некоторые её функции: • Функция универсального языка: язык, предназначенный для краткой, ёмкой и точной записи разных утверждений. То, что описано на математическом языке, можно перевести на обычный, но описание может оказаться слишком длинным и запутаным; • Функция источника моделей, алгоритмических схем для отображения связей, процессов и отношений, из которых состоит предмет естествознания. Идеализируя исследуемый объект или явление, математическая модель или схема упрощает его и это позволяет выявить суть объекта или явления.

21. Охарактеризуйте основные антинаучные тенденции.

Антинауку можно определить как область деятельности,которая при поверхностном взгляде имеет сходство с наукой,но отличается от нее внутренним содержанием и сферой приложения.Она не является средством естественно-научного познания и не создает базы для развития технологий.Антинаука стремится быть похожей на науку,она маскируется под нее.В антинауке можно выделить несколько направлений.Одно из них рассчитано на получение денег и почета от государства и связано чаще всего с разработкой «сверхоружия». Другое антинаучное направление ориентированно в основном на удовлетворение собственных амбиций и охватывает решение наиболее сложных,фундаментальных и глобальных проблем:выяснение природы гравитации,доказательство теоремы Ферма,трисекция угла,квадратура круга и вечный двигатель,выяснение строения Вселенной и т.д.

22.Влияние науки на мораль в обществе огромно, однако в нем никогда не было единогласия в вопросе об оценке этого влияния. С одной стороны, расширение горизонтов знания, разрушение унизительных предрассудков, обеспечение доступа к науке и культуре широчайшим кругам населения - все это имеет положительный нравственный оттенок. С другой - главный полигон науки испокон века до наших дней - война. Многие видели в науке воплощение зла и школу безнравственности. Сторонники науки в прошлых веках надеялись, что она поможет решить и нравственные проблемы. Противники же считали, что она уводит от религии, иссушает души, порождает цинизм. Но, кажется, уже окончательно понято, что из науки и особенно из естествознания трудно извлечь выводы о том, как надо и как не надо поступать.

25 Культура Естественнонаучная (совокупный исторический объем знаний о природе и обществе объем знаний о конкретных видах и сферах бытия, который актуализирован и доступен усвоенное человеком содержание накопленных и актуализированных знаний о природе и обществе) Гуманитарная ( совокупный исторический объем знания философии, религиоведения, юриспруденции, этики, искусствознания и др.наук системообразующие ценности гуманитарных знаний (гуманизм, идеалы красоты, совершенства, свободы, добра и т.п.))

26 Взаимосвязь естественнонаучной и гуманитарной культур заключается в следующем: обе - имеют единую основу, выраженную в потребностях и интересах человека в создании оптимальных условий для самосохранения и совершенствования; обе - осуществляют взаимообмен результатами, что нашло свое выражение в этике естествознания, рационализации гуманитарной культуры; обе – взаимно координируют друг друга в историко-культурном процессе; обе – являются самостоятельными частями единой системы знаний науки; обе – имеют основополагающую ценность для человека, ибо он выражает единство природы и общества; обе – представляют собой высшую форму знаний;  обе – стимулируют появление новых междисциплинарных отраслей знания на стыках естественных и гуманитарных наук.

28,29. Основная цель научного познания — дать систематизированное описание мира: мира физического и мира социального. Поэтому различают точные, естественные и гуманитарные науки. Задача точных наук: логически и математически — разработать для каждой области научного познания соответствующие ей методы и формы систематизации. Естественные науки, скажем, физика и биология, дают систематическое представление о физическом мире во всем его многообразии

30 В истории физики наиболее плодотворной и важной для понимания явлений природы была концепция атомизма, согласно которой материя имеет прерывистое, дискретное строение, т. е. состоит из атомов. В своих опытах в 1897 г. английский физик Джозеф Джон Томсон (1856- 1940) открыл электрон, названный позднее атомом электричества. Электрон, как хорошо известно, входит в состав электронной оболочки атомов. В 1898 г. Томсон определил заряд электрона, а в 1903 г. предложил одну из первых моделей атома.

31.

В своих опытах в 1897 г. английский физик Джозеф Джон Томсон (1856- 1940) открыл электрон, названный позднее атомом электричества.

Датой открытия электрона считается 1897 год, когда Томсоном был поставлен эксперимент по изучению катодных лучей. Первые снимки треков отдельных электронов были получены Чарльзом Вильсоном при помощи созданной им туманной камеры. Цель опыта Томсона заключалась в том, чтобы отклонить пучок корпускул электрическим полем и компенсировать это отклонение полем магнитным. Выводы, к которым он пришел в результате эксперимента, были поразительны. Во-первых, оказалось, что частицы летят в трубке с огромными скоростями, близкими к световым. А во-вторых, электрический заряд, приходившийся на единицу массы корпускул, был фантастически большим.

32. Универсальность физических понятий и законов заключается в том, что они применимы ко всему миру, доступному нашим наблюдениям с помощью самых совершенных и чувствительных приборов. Атомы везде одинаковы - на Земле и в космосе. Это подтверждается результатами исследований в космосе и наблюдаемыми спектрами электромагнитного излучения различных космических объектов. Законы сохранения импульса и энергии применимы для описания не только для движения тел на Земле, но и взаимодействия элементарных частиц, а также движения планет и звезд. Универсальность физических законов подтверждает единство природы и Вселенной в целом.

33. Виды фундаментальных взаимодействий. Гравитационное-существует между всеми элементарными частицами и обуславливает гравитационное притяжение всех тел друг к другу на любых расстояниях(закон всемирного тяготения). Слабое-проявляется лишь на расстоянии 10-18м и обуславливает распадные процессы. Электромагнитное- сущ на любых расстояниях между элементарными частицами, имеющими электрический заряд Сильное- 10-15м, обуславливает существование ядер атомов. Несмотря на удивительное разнообразие взаимодействий тел друг с другом, они сводятся, в конце концов, к взаимодействию частиц. В природе, по современным данным, имеется не более четырех типов взаимодействий: гравитационные, электромагнитные (определяют возникновение атомов, молекул и макротел), ядерные сильные и ядерные слабые (Для описания процессов распада нейтрона ). С проявлением всех четырех типов сил мы встречаемся, изучая то, что происходит во Вселенной, на нашей планете, исследуя вещество, живую материю, атомы и их ядра, взаимодействие элементарных частиц.

34.( не уверена) Микро-, макро- и мегамир Осознавая структурность и системность материи в качестве важнейших ее свойств, человек, изучая окружающий мир с точки зрения своих человеческих потребностей, соизмеряет все эти многочисленные системы в первую очередь с собой. Исходя из этого, в естествознании выделяют три основных уровня строения материи: - микромир – мир предельно малых, непосредственно не наблюдаемых микрообъектов, пространственная размерность которых исчисляется от 10-8 до 10-16 см, а время жизни – от бесконечности до 10-24 секунды; - макромир – мир макрообъектов, соизмеримых с человеком и его опытом. Пространствен-ные величины макрообъектов выражаются в миллиметрах, сантиметрах и километрах, а время – в секундах, минутах, часах и годах; - мегамир – мир огромных космических масштабов и скоростей, расстояние в котором измеряется астрономическими единицами, световыми годами и парсеками, а время существования космических объектов – миллионами и миллиардами лет.

35

ТОЖДЕСТВЕННОСТИ ПРИНЦИП - фундаментальный принцип квантовой механики, согласно к-рому состояния системы, получающиеся друг из друга перестановкой тождественных частиц местами, неразличимы и должны рассматриваться как одно физ. состояние. Тождественными частицами (ТЧ) считаются частицы, обладающие одинаковыми массой, спином, электрич. зарядом и др. внутр. характеристиками (квантовыми числами); ТЧ являются, напр., все электроны Вселенной.

37. Какие виды материи различают в современном представлении? Материя есть философская категория для обозначения объективной реальности, которая отображается нашими ощущениями, существуя независимо от них. В классическом представлении в естествознании различают два вида материи: вещество и поле. В современном представлении к этим двум следует добавить третий вид материи - физический вакуум. вещество - основной вид материи, обладающей массой. К вещественным объектам относятся элементарные частицы, атомы, молекулы и многочисленные образованные из них материальные объекты. Свойства вещества зависят от внешних условий и интенсивности взаимодействия составляющих его атомов и молекул, что и обусловливает различные агрегатные состояния вещества: твердое, жидкое и газообразное. Переход вещества из одного состояния в другое можно рассматривать как один из видов движения материи. Физическое поле - особый вид материи, обеспечивающий физическое взаимодействие материальных объектов и их систем. К физическим полям относятся электромагнитное и гравитационное поля, поле ядерных сил, а также волновые (квантовые) поля, соответствующие различным частицам. Источником физических полей являются частицы. Физический вакуум - низшее энергетическое состояние квантового поля. Этот термин введен в квантовой теории поля для объяснения некоторых микропроцессов. Среднее число частиц - квантов поля - в вакууме равно нулю, однако в нем могут рождаться виртуальные частицы - частицы в промежуточных состояниях, существующие короткое время. Виртуальные частицы влияют на физические процессы. В физическом вакууме могут рождаться пары частица - античастица разных типов. При достаточно большой концентрации энергии вакуум взаимодействует с реальными частицами, что подтверждается экспериментом. Предполагается, что из физического вакуума, находящегося в возбужденном состоянии, родилась Вселенная.

38. Сформулируйте закон всемирного тяготения. Открытие закона всемирного тяготения считается одним из величайших триумфов науки и этим мы обязаны И.Ньютону: Сила взаимного притяжения любых двух тел, размеры которых гораздо меньше расстояния между ними, пропорциональна произведению масс этих тел и обратно пропорциональна квадрату расстояния между этими телами, формула F=G*m1*m2/R^2, G=6,67*10^-11 (м^3/кг*с)

39. В чем заключается релятивистское и гравитационное замедление времени? Релятивистское- физический эффект, заключающийся в том, что с точки зрения наблюдателя, все физические процессы в движущейся относительно него системе отсчета проходят медленнее, чем в неподвижной относительно наблюдателя системы. Гравитационное- физическое явление, заключающееся в изменении хода часов в гравитационном потенциале. В теориях гравитации временная координата обычно не совпадает с физическим временем, измеряемым стандартными атомными часами.

40. При́нцип относи́тельности — 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.[1] 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. 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).

41. Постулаты теории относительности А. Эйнштейн пришел к выводу, что обнаруженные им в электромагнитной теории противоречия обусловлены предположением существования абсолютного пространства. Первый постулат: законы физики имеют одинаковую форму во всех инерциальных системах отсчета. Этот постулат явился обобщением принципа относительности Ньютона не только на законы механики, но и на законы остальной физики. Первый постулат — принцип относительности. Второй постулат: свет распространяется в вакууме с определенной скоростью с, не зависящей от скорости источника или наблюдателя.  Эти два постулата образуют основу теории относительности А. Эйнштейна.

42.Из свойства симметрии пространства – его однородности следует закон сохранения импульса: импульс замкнутой системы сохраняется, т. е. не изменяется с течением времени.  Из однородности времени следует закон сохранения механической энергии: в системе тел, между которыми действуют только консервативные силы, полная механическая энергия сохраняется, т. е. не изменяется со временем. Из изотропности пространства следует фундаментальный закон природы – закоя сохранения момента импульса: момент импульса замкнутой системы сохраняется, т. е. не изменяется с течением времени.

43. Сущность классической концепции Ньютона. Объясняет множество физических явлений и процессов. Согласно ньютоновской системе, физическая реальность характеризуется понятиями пространства, времени, материальной точки и силы взаимодействия двух точек. Под физическими взаимодействиями следует понимать движение материальных точек в пространстве, управляемое неизменными законами

44.Основные положения молекулярно-кинетической теории. Молекулярно-кинетической теорией называется учение о строении и свойствах вещества, использующее представления о существовании атомов и молекул как наименьших частиц химического вещества. Способность газов неограниченно расширяться, упругость газов, жидкостей и твердых тел, способность к взаимному проникновению тел путем диффузии можно объяснить, если принять следующие положения молекулярно-кинетической теории строения вещества: вещество состоит из частиц — атомов и молекул; эти частицы хаотически движутся; частицы взаимодействуют друг с другом. Движение атомов и молекул, их взаимодействия подчиняются законам механики. Это позволяет использовать законы механики для выяснения свойств тел, состоящих из большого числа хаотически движущихся малых частиц.

45. Сформулируйте первое начало термодинамики. Это 1 из трех основных законов термодинамики. Согласно закону термодинамики, термодинамическая система может совершать работу только за счет своей внутренней энергии или каких-либо внешних источников энергии==невозможность существования вечного двигателя первого рода, который совершал бы работу, не черпая энергию из какого- либо источника

Первое начало термодинамики — один из трёх основных законов термодинамики, представляет собой закон сохранения энергии для термодинамических систем. Первое начало термодинамики было сформулировано в середине XIX века в результате работ немецкого учёного Ю. Р. Майера, английского физика Дж. П. Джоуля и немецкого физика Г. Гельмгольца[1]. Согласно первому началу термодинамики, термодинамическая система может совершать работу только за счёт своей внутренней энергии или каких-либо внешних источников энергии. Первое начало термодинамики часто формулируют как невозможность существования вечного двигателя первого рода, который совершал бы работу, не черпая энергию из какого-либо источника. Первое начало термодинамики утверждает, что изменение внутренней энергии термодинамической системы (тела) может быть осуществлено двумя путями: путём совершения механической работы и путём теплопередачи. Энергия, переданная системе путём теплопередачи, называется количеством теплоты

46. В течение тысячелетий естествоиспытатели и изобретатели безуспешно пытались сконструировать машину, которая могла бы неограниченно совершать работу без потребления энергии от внешнего источника, - перпетуум мобиле (вечный двигатель). Чтобы остановить поток многочисленных предложений и проектов, Французская Академия наук еще в конце XVIII века приняла решение рассматривать изобретения перпетуум мобиле только тогда, когда вместе с проектом будет представлена действующая модель. Этой модели, естественно, никому не удалось создать. Однако еще и сегодня существуют фантазеры, придумывающие все новые и новые неосуществимые конструкции. Обычно изобретатели относят свои неудачи за счет каких-то мелких ошибок или недостатков, но эти "мелочи" оказываются принципиально неустранимыми. Неудачи привели ученых к выводу, что перпетуум мобиле противоречит некоторому всеобщему закону природы. Этот закон есть закон сохранения и превращения энергии (первое начало термодинамики). Он утверждает, что энергия не может ни возникать из ничего, ни уничтожаться: отдельные виды энергии могут лишь переходить друг в друга. Таким образом, перпетуум мобиле (первого рода) противоречит закону сохранения и превращения энергии, поэтому его создание невозможно.

47. Энтропи́я — в естественных науках мера беспорядка системы, состоящей из многих элементов. В частности, в статистической физике — мера вероятности осуществления какого-либо макроскопического состояния; в теории информации — мера неопределённости какого-либо опыта (испытания), который может иметь разные исходы, а значит, и количество информации; в исторической науке, для экспликации феномена альтернативности истории (инвариантности и вариативности исторического процесса). Энтропия в информатике — степень неполноты, неопределённости знаний.Понятие энтропии впервые было введено Клаузиусом в термодинамике в 1865 году для определения меры необратимого рассеивания энергии, меры отклонения реального процесса от идеального. Определённая как сумма приведённых теплот, она является функцией состояния и остаётся постоянной при обратимых процессах, тогда как в необратимых — её изменение всегда положительно.  Статистическая физика связывает энтропию с вероятностью осуществления данного макроскопического состояния системы. Энтропия определяется через логарифм статистического веса W данного равновесного состояния S= k ln W (E, N) где k — Больцмана постоянная, W (E, N) — число квантовомеханических уровней в узком интервале энергии DЕ вблизи значения энергии Е системы из N частиц. Впервые связь энтропии с вероятностью состояния системы была установлена Л. Больцманом в 1872: возрастание энтропии системы обусловлено её переходом из менее вероятного состояния в более вероятное. Иными словами, эволюция замкнутой системы осуществляется в направлении наиболее вероятного распределения энергии по отдельным подсистемам. В отличие от термодинамики статистическая физика рассматривает особый класс процессов — флуктуации, при которых система переходит из более вероятного состояния в менее вероятное, и её энтропия уменьшается. Наличие флуктуаций показывает, что закон возрастания энтропии выполняется только в среднем для достаточно большого промежутка времени.

48. Закон, определяющий направление тепловых процессов, можно сформулировать как закон возрастания энтропии: для всех происходящих в замкнутой системе тепловых процессов энтропия системы возрастает, максимально возможное значение энтропии замкнутой системы достигается в тепловом равновесии: rS і 0. Данное утверждение принято считать количественной формулировкой второго закона термодинамики, открытого Р.Ю.Клаузиусом (его молекулярно-кинетическое истолкование дано Л.Больцманом). Идеальному случаю — полностью обратимому процессу замкнутой системы — соответствует неизменяющаяся энтропия. Все естественные процессы происходят так, что вероятность состояния возрастает, что означает переход от порядка к хаосу. Значит, энтропия характеризует меру хаоса, которая для всех естественных процессов возрастает. В этой связи закон о невозможности вечного двигателя второго рода, закон о стремлении тел к равновесному состоянию получают свое объяснение. 49. В середине XIX в. активно обсуждалась проблема тепловой смерти Вселенной. Рассматривая Вселенную как замкнутую систему и применяя к ней второе начало термодинамики, Р.Ю.Клаузиус свел его содержание к утверждению, что энтропия Вселенной должна достигнуть своего максимума. Это означает, что все формы движения со временем должны перейти в тепловые. Переход же теплоты от горячих тел к холодным приведет к тому, что температура всех тел во Вселенной сравняется, т. е. наступит полное тепловое равновесие и все процессы " во Вселенной прекратятся - наступит тепловая смерть Вселенной. Ошибочность вывода о тепловой смерти заключается в том, что бессмысленно применять второе начало термодинамики к незамкнутым системам, например к такой безграничной и бесконечно развивающейся системе, как Вселенная.

50. В чем сущность концепций дальнодействия и близкодействия? И.Ньютон считал, что гравитационные взаимодействия передаются посредством особой среды- эфира, не осязаемой и не ощущаемой нами, но способной передавать взаимодействие мгновенно. Таким образом это допускает бесконечно большую скорость распространения. ( v= s/t, если t→0 то v→∞ ). Это и составляет сущность принципа дальнодействия.  Согласно М.Фарадею электрические заряды не действуют друг на друга непосредственно. Каждый из них создает в окружающем пространстве электрическое и магнитное поля. Поле одного заряда действует на другой и наоборот. В основе представлений М.Фарадея об электрическом поле было понятие о силовых линиях. Дж.Клерк Максвелл сумел придать идеям Фарадея точную количественную форму он написал систему уравнений электромагнитного поля. 1.Максвелл сумел теоретически показать, что электромагнитные взаимодействия распространяются с конечной скоростью, равной скорости света в пустоте. Это фундаментальный результат, ставящий крест на концепции дальнодействия. 2.Фарадей предположил существование некоторой среды, посредством которой передается электромагнитное взаимодействие эфира. •Оба эти пункта и составляют сущность принципа близкодействия. 51. В соответствии с квантовой теорией поле дискретно или непрерывно?

Ква́нтовая тео́рия по́ля  — изучает поведение квантовых систем с бесконечно большим числом степеней свободы — квантовых полей; является теоретической основой описания микрочастиц, их взаимодействий и превращений. Вещество- дискретно, физ.поле – непрерывно в каждой точке своего распространения.

52. В 1819 г. датский физик Г. Х. Эрстед обнаружил, что проводник, по которому течёт электрический ток, вызывает отклонение стрелки магнитного компаса, расположенного вблизи этого проводника, из чего следовало, что электрические и магнитные явления взаимосвязаны.  Французский физик и математик А. Ампер в 1824 г. дал математическое описание взаимодействия проводника тока с магнитным полем (см. Закон Ампера).  В 1831 г. английский физик М. Фарадей экспериментально обнаружил и дал математическое описание явления электромагнитной индукции — возникновения электродвижущей силы в проводнике, находящемся под действием изменяющегося магнитного поля.  В 1864 г. Дж. Максвелл создаёт теорию электромагнитного поля, согласно которой электрическое и магнитное поля существуют как взаимосвязанные составляющие единого целого — электромагнитного поля. Эта теория с единой точки зрения объясняла результаты всех предшествующих исследований в области электродинамики, и, кроме того, из неё вытекало, что любые изменения электромагнитного поля должны порождать электромагнитные волны, распространяющиеся в диэлектрической среде (в том числе, в пустоте) с конечной скоростью, зависящей от диэлектрической и магнитной проницаемости этой среды. Для вакуума теоретическое значение этой скорости было близко к экспериментальным измерениям скорости света, полученным на тот момент, что позволило Максвеллу высказать предположение (впоследствии подтвердившееся), что свет является одним из проявлений электромагнитных волн.

53. В современной физике известны четыре фундаментальных взаимодействия – сильное, электромагнитное, слабое и гравитационное. Наиболее интенсивное сильное взаимодействие существует между кварками. Его дальнодействующая составляющая порождает ядерную силу, удерживающую протоны и нейтроны внутри ядра. Сильное взаимодействие – короткодействующее, радиус действия около 10-13 см (1 ферми). Переносчиком сильного взаимодействия между кварками являются безмассовые бозоны, несущие цветной заряд – глюоны1. Далее по интенсивности следует электромагнитное взаимодействие, действующее между всеми заряженными частицами и телами. Переносчиком взаимодействия является обычный фотон. Далее следует слабое взаимодействие, действующее между кварками и лептонами. Переносчиками взаимодействия являются массивные заряженные (W±) и нейтральные (Z0) массивные бозоны. Массы этих бозонов примерно в 100 раз больше массы протона (mW = 80 ГэВ , mZ = 91 ГэВ, напомню, что масса протона около 1 ГэВ) Самое слабое в мире элементарных частиц – гравитационное взаимодействие.

54. Проблема создания единой теории взаимодействий.

Крупным шагом в познании микропроцессов явилось создание единой теории электромагнитных и слабых взаимодействий. Перед физикой стоит важнейшая задача создания единой теории взаимодействий, включающих в себя также сильные и гравитационные взаимодействия. Разработка единой теории всех известных фундаментальных взаимодействий позволит обеспечить объединение в единое целое, основанное на концепциях современных данных о природе, хотя на этом физическая наука на закончится, т.к. материя неисчерпаема и бесконечна в своей структуре.

55. Охарактеризуйте кратко историю представлений о свете.

Развитие представлений о свете

Теория Максвелла, являясь обобщением основных законов электрических и магнитных явлений, не только смогла объяснить уже известные к тому времени экспериментальные факты, что также является важным ее следствием, но и предсказала новые явления. Так было предсказано существование электромагнитных волн - переменного электромагнитного поля, распространяющегося в пространстве с конечной скоростью. В дальнейшем было доказано, что скорость распространения свободного электромагнитного поля (не связанного с зарядами и токами) в вакууме равна скорости света. Данный вывод и теоретическое исследование свойств электромагнитных волн привели Максвелла к созданию электромагнитной теории света, в соответствии с которой свет представляет собой также электромагнитные волны. Электромагнитные волны были впервые обнаружены немецким физиком Г. Герцем (1857- 1894), доказавшим, что законы их возбуждения и распространения полностью описываются уравнениями Максвелла.

Согласно современным представлениям, электромагнитная природа света — это лишь одна разновидность проявления света. Другая разновидность характеризуется его квантовой природой. Такое двойственное представление природы света сложилось в результате длительного развития теории света.

В конце XVII в. почти одновременно возникли две, казалось бы, взаимоисключающие теории света: И.Ньютон предложил теорию, согласно которой свет представляет собой поток световых частиц (корпускул), летящих от светящегося тела по прямолинейным траекториям; Х.Гюйгенс (1629- 1695) выдвинул волновую теорию, которая рассматривала свет как упругую волну, распространяющуюся в мировом эфире.

В течение ста с лишним лет корпускулярная теория имела гораздо больше приверженцев, чем волновая. Однако в начале XIX в. французскому физику О.Ж.Френелю (1788- 1827) удалось на основе волновых представлений объяснить все известные в то время оптические явления. В результате волновая теория света получила всеобщее признание, а корпускулярная теория была забыта почти на столетие. В 1851 г. французский ученый Ж,Б.Л.Фуко (1819-1868), измерив скорость света в воде, получил еще одно экспериментальное доказательство справедливости волновой теории.

Первоначально считалось, что свет - это поперечная волна, распространяющаяся в гипотетической упругой среде, будто бы заполняющей все мировое пространство и получившей название мирового эфира. После создания электромагнитной теории на смену упругим световым волнам пришли электромагнитные волны.

В конце XIX- начале XX вв. ряд новых опытных фактов заставил вновь вернуться к представлению об особых световых частицах - фотонах. Было установлено, что свет имеет двойственную природу, сочетая в себе как волновые свойства, так и свойства, присущие частицам. В одних явлениях, таких, как интерференция, дифракция и поляризация, свет ведет себя как волна, в других (фотоэффект, эффект Комптона) - как поток частиц (фотонов).Теория Максвелла и ее экспериментальное подтверждение приводят к единой теории электрических, магнитных и оптических явлений, базирующейся на представлении об электромагнитном поле.Согласно электромагнитной теории Максвеллагде с и v — соответственно скорости распространения света в вакууме и в среде с диэлектрической проницаемостью ? и магнитной проницаемостью ?; п - показатель преломления среды.Данное соотношение связывает оптические, электрические и магнитные характеристики вещества. По Максвеллу, ? и ? - величины, не зависящие от длины волны света, поэтому электромагнитная теория не смогла объяснить явление дисперсии (зависимость показателя преломления от длины волны). Эта трудность была преодолена в конце XIX в. Х.А.Лоренцем (1853- 1928), предложившим электронную теорию, согласно которой диэлектрическая проницаемость зависит от длины волны света. Теория Лоренца, основанная на предположении о колебаниях электронов внутри атома, позволила объяснить явления испускания и поглощения света веществом.Световые волны занимают лишь небольшой интервал шкалы электромагнитных волн (рис. 4.1). Они охватывают диапазон от 380 до 770 нм (1 нм = 10-9 м).

Все окружающее нас пространство пронизано электромагнитным излучением. Солнце, окружающие нас тела, антенны радиостанций и телевизионных передатчиков испускают электромагнитные волны, которые в зависимости от частоты носят разные названия: радиоволны (РВ); инфракрасное излучение (ИК); видимый свет (В); рентгеновские лучи (РЛ); гамма-излучение (?).

В отличие от механических волн, которые распространяются в веществе - газе, жидкости или твердом теле, - электромагнитные волны могут распространяться и в вакууме.

56. Наиболее наглядно волновые свойства света проявляются в явлениях интерференции и дифракции. Интерференция света заключается в том, что при взаимном наложении двух волн может происходить усиление или ослабление колебаний. Принцип интерференции был открыт в 1801 г. англичанином Томасом Юнгом (1773- 1829), врачом по профессии. Юнг провел ставший теперь классическим опыт с двумя отверстиями. На экране кончиком булавки прокалывались два близко расположенных отверстия, которые освещались солнечным светом из небольшого отверстия в зашторенном окне. За экраном наблюдалась вместо двух ярких точек серия чередующихся темных и светлых колец. Необходимым условием наблюдения интерференционной картины является когерентность волн (согласованное протекание колебательных или волновых процессов). Явление интерференции широко используется в приборах - интерферометрах, с помощью которых осуществляются различные точные измерения и производится контроль чистоты обработки поверхности деталей, а также многие другие операции контроля. В 1818 г. Френель представил обширный доклад по дифракции света на конкурс Парижской Академии наук. Рассматривая этот доклад, А.Пуассон (1781- 1840) пришел к выводу, что по предлагаемой Френелем теории при определенных условиях в центре дифракционной картины от непрозрачного круглого препятствия на пути света должно быть светлое пятно, а не тень. Это было ошеломляющее заключение. Д.Ф.Араго (1786- 1853) тут же поставил опыт, и расчеты Пуассона подтвердились. Так противоречащее внешне теории Френеля заключение, сделанное Пуассоном, превратилось с помощью опыта Араго в одно из доказательств ее справедливости, а также положило начало признанию волновой природы света. Явление отклонения света от прямолинейного направления распространения называется дифракцией. На явлении дифракции основаны многие оптические приборы. В частности, в кристаллографической аппаратуре используется дифракция рентгеновских лучей. Волновую природу света и поперечность световых волн доказывает, кроме того, и явление поляризации. Сущность поляризации наглядно демонстрирует простой опыт: при пропускании света через два прозрачных кристалла его интенсивность зависит от взаимной ориентации кристаллов. При одинаковой ориентации свет проходит без ослабления. При повороте одного из кристаллов на 90° свет полностью гасится, т.е. не проходит через кристаллы. Волновую природу света подтверждает и явление дисперсии света. Узкий параллельный пучок белого света при прохождении через стеклянную призму разлагается на пучки света разного цвета. Цветную полоску называют сплошным спектром. Зависимость скорости распространения света в среде от длины волны называется дисперсией света. Дисперсия была открыта И.Ньютоном.

57. Напишите формулу, подтверждающую волновую и квантовую природу света

W=hf, где w- энергия излучения света, f- частота излучения, h- постоянная Планка

58.Модель атома Томсона - модель атома, согласно которой атом имеет форму шара, положительный заряд которого распределен равномерно по всему объему, а отрицательно заряженные электроны находятся внутри него, причем их суммарный отрицательный заряд равен положительному заряду шара, так что в целом атом электрически нейтрален. Электроны взаимодействуют с элементами положительно заряженной среды по закону Кулона. При отклонении электрона от положения равновесия возникают силы, стремящиеся возвратить его в исходное положение, что порождает колебания электронов и обуславливает излучение атомов. 

59.Планетарная модель атома (или модель Резерфорда) - историческая модель строения атома, которую предложил Эрнест Резерфорд в результате эксперимента с рассеянием альфа-частиц. По этой модели атом состоит из небольшого положительно заряженного ядра, в котором сосредоточена почти вся масса атома, вокруг которого движутся электроны, - подобно тому, как планеты движутся вокруг Солнца. Планетарная модель атома соответствует современным представлениям о строении атома с учётом того, что движение электронов имеет квантовый характер и не описывается законами классической механики.

60. Можно ли с помощью теории Бора объяснить структуру атомов всех элементов таблицы Менделеева.

Первый постулат Бора (постулат стационарных состояний): в атоме существуют стационарные (не изменяющиеся со временем) состояния, при котором электрон может находиться на определенной орбите и не излучать энергии.

Этот постулат противоречит электродинамике Максвелла: движущийся электрон всегда должен создавать вокруг себя электромагнитное поле, излучать энергию. Следоватьельно, его масса должна уменьшаться, и поскольку его масса меньше ядра атома, то сила тяготения «заставит» его упасть на ядро атома.

Второй постулат Бора (правило частот): Переход от стационарного состояния атома осуществляется путем поглощения или излучения квант-энергии по определенному правилу частоты. Все изменения состояния атома связаны с поглощением или излучением электроном квант-энергии.

61. В чем сущность принципа неопределенности Гейзенберга.

Пр неопред является своеобразным разделом между классической и квантовой механикой: чем больше масса частицы, тем меньше неопределенность ее координаты и скорости, и следовательно, более точно можно определить траекторию движения этой частицы. Сформулирован в 1926 в квантовой системе принципиально невозможно одновременно измерить место положения частицы и ее импульс.

62. А) обьекты микромира нельзя рассматривать по принципу «или-или» (либо частица либо волна), т.к. микрообъекты микромира являются и тем и другим одновременно.

Б) описания объекта как волны или как частицы являются не противоречащими, взаимоисключающими, а взаимодополняющими.

63. Сформулируйте принцип соответствия (Н. Бор) 1923

Новая общая Теория, являющаяся развитием классической, не отвергает ее полностью, а включает в себя классическую теорию, указывая границы ее применения, т.е. в определенных случаях теория переходит в старую.

64.В 1928 П. Дирак сформулировал релятивистское уравнение, описывающее движение электрона во внешнем силовом поле; Дирака уравнение стало одним из основных уравнений релятивистской квантовой механики.

66. Назовите основные характеристики элементарных частиц.

Э. ч. — первичные, далее неразложимые частицы, из которых, по предположению, состоит вся материя.

(электрон, фотон, кварки и т. д.) считаются бесструктурными и рассматриваются как первичные фундаментальные частицы. Другие элементарные частицы (так называемые составные частицы — протон, нейтрон и т. д.) имеют сложную внутреннюю структуру, разделить их на части невозможно.

Электро́н — стабильная, отрицательно заряженная элементарная частица, одна из основных структурных единиц вещества.

Фото́н  «свет» — квант электромагнитного поля. Она не имеет массы покоя,т.е не движущегося фотона не существует. Способная существовать, только двигаясь со скоростью света. Электрический заряд фотона также равен нулю. 

Кварк — фундаментальная частица, обладающая электрическим зарядом, не наблюдающаяся в свободном состоянии.

Прото́н — Элементарная частица, принимают участие в термоядерных реакциях, которые являются основным источником энергии, генерируемой звёздами

Нейтро́н — элементарная нестабильная частица, не имеющая электрического заряда. По массе нейтрон больше массы протона. Атомные ядра состоят из нейтронов и протонов

Позитро́н +— античастица электрона. Имеет электрический заряд +1 и массу равную массе электрона.

67.Существование античастиц впервые предсказал Поль Дирак в статье, опубликованной им в 1930 году. 68. Из каких частиц состоит атомное ядро?

Атомное ядро́ — центральная часть атома, в которой сосредоточена основная его масса. Ядро заряжено положительно, заряд ядра определяет химический элемент, к которому относят атом. Атомные ядра изучает ядерная физика.

Атомное ядро состоит из нуклонов — положительно заряженных протонов и нейтральных нейтронов, которые связаны между собой при помощи сильного взаимодействия. 69. Кто и когда предложил гипотезу кварков?Гипотезу кварков предложил в 1967 г. американский физик-теоретик М. Гелл-Ман (р. 1929). Кварк - частица со спином 1/2 и дробным электрическим зарядом, составной элемент адронов. Это название было заимствовано М. Гелл-Маном в одном из фантастических романов и означает нечто пустяковое и странное.Помимо спина, кварки имеют еще две внутренние степени свободы - "аромат" и "цвет". Каждый кварк может находиться в одном из трех цветовых состояний, которые условно называют красным, синим и желтым (только для удобства - никакого отношения к оптическим свойствам это не имеет). В наблюдаемых адронах кварки скомбинированы таким образом, что возникающие состояния не несут цвета -являются "бесцветными". Ароматов известно пять и предполагается наличие шестого. Свойства кварков разных ароматов различны.Обычное вещество состоит из легких и- и d-кварков, входящих в состав нуклонов ядер. Более тяжелые кварки создаются искусственно или наблюдаются в космических лучах. Здесь слова "создаются" и "наблюдаются" нельзя понимать буквально - ни один кварк не был зарегистрирован в свободном виде, их можно наблюдать только внутри адронов. При попытке выбить кварк из адрона происходит следующее: вылетающий кварк рождает на своем пути из вакуума пары кварк - антикварк, расположенные в порядке убывания скоростей. Один из медленных кварков занимает место исходного, а тот вместе с остальными рожденными кварками и антикварками образует адроны.

70. Дайте краткую характеристику цепной реакции деления урана.

ЦЕПНАЯ ЯДЕРНАЯ РЕАКЦИЯ - это процесс, в котором одна проведенная реакция вызывает последующие реакции такого же типа.  При делении одного ядра урана образовавшиеся нейтроны могут вызвать деления других ядер урана, при этом число нейтронов нарастает лавинообразно.

Например, При распаде одного ядра ²³⁵U обычно испускается 2-3 нейтрона. Каждый нейтрон, образовавшийся при распаде ядра ²³⁵U, при попадании в другое ядро ²³⁵U может вызвать новый акт распада, это явление называется цепной ядерной реакцией.

71.

Большинство физиков придерживается скептической точки зрения по поводу осуществления "холодного" термоядерного синтеза. Проблема заключается в том, что для слияния ядер дейтерия (с выделением огромной энергии) необходимо преодолеть отталкивание одинаково (положительно) заряженных этих ядер. До сих пор синтез наблюдался только во время взрыва водородной бомбы, когда при температуре в десятки миллионов градусов ядра удается сблизить. Управляемый синтез до сих пор не реализован - во Франции только еще строится международный и очень дорогой исследовательский реактор ИТЭР. 7-10 млн. градусов

72. Охарактеризуйте кратко процессы первичного образования ядер и атомов.

Открытие сложного строения атома –важнейший этап становления современной науки. В процессе создания количественной теории строения атома были сформированы новые представления о свойствах микрочастиц, которые описываются квантовой механикой. Изучение строения атома началось с открытия электрона в 1897 г. Дж.Томсоном. Положительно заряженная часть атома была открыта в 1911 г. Э.Резерфордом.

73. В чем сущность концепции самоорганизации Вселенной.

• Самоорганизация – это присущая материи способность к усложнению элементов и созданию все более упорядоченных структур в ходе своего развития – это скачок, фазовый переход системы из менее в более упорядоченное состояние.

• Вселенная – это весь существующий материальный мир, безграничный во времени, пространстве и бесконечно разнообразный по своим формам

Движущей силой развития Вселенной являлись глубинные свойства физического вакуума, поля и вещества, а далее 4 фундаментальных взаимодействия. Процесс протекал путем глобального охвата всей Вселенной как целого.

74. Назовите разновидности материи в современном представлении

Адронное вещество — основную массу этого типа вещества составляют элементарные частицы адроны  Барионное вещество — основной (по массе) компонент — барионы  Вещество в классическом понимании. Состоит из атомов в обычном смысле этого слова, то есть из атомов, содержащих протоны, нейтроны и электроны. Эта форма материи доминирует в Солнечной системе и в ближайших звездных системах Антивещество — состоит из антиатомов, содержащих антипротоны, антинейтроны и позитроны Кварк-глюонная плазма — сверхплотная форма вещества, существовавшая на ранней стадии эволюции Вселенной до объединения кварков в классические элементарные частицы. Поле Электромагнитное поле Гравитационное поле Квантовые поля различной природы. Согласно современным представлениям квантовое поле является универсальной формой материи, к которой могут быть сведены как вещества, так и классические поля

76. В чем сущность гипотезы о «пульсирующей» Вселенной. Вселенная расширяется и сжимается, но никогда не доходит до крайних размеров. Модели пульсирующей Вселенной придают большое значение измерению плотности энергии-вещества во Вселенной

77.Какова основная идея «горячей» Вселенной? Теория горячей Вселенной (англ. Big Bang, "большой взрыв") была развита в работах Алфера, Бете и Гамова (1948), рассмотревших состояние вещества, при котором плотность излучения намного больше плотности вещества. Их идея состояла в получении через ядерные реакции наблюдаемый в настоящее время химический состав вещества. Фактически они предсказали наличие реликтового микроволнового излучения с K, оставшегося от эпохи, когда горячее вещество (плазма) было непрозрачно для излучения и вещество находилось в состоянии термодинамического равновесия с излучением. Открытие микроволнового фонового (реликтового) излучения в 1967 г. не оставило сомнений в правильности концепции горячей Вселенной. Решение Фридмана дает при (напомним, что на ранних стадиях независимо от наличия давления, космологической постоянной и значения полной плотности !). С физической точки зрения обращение плотности в бесконечность недопустимо, и требуется адекватное описание материи при очень высоких плотностях. Рассмотрение состояния материи при высоких плотностях должно удовлетворять требованиям: 1. Остаются в силе основные физические принципы: сохранение барионного и лептонного числа, электрического заряда, I-е и II-е начала термодинамики. 2. Скорость установления равновесия между частицами должно быть много больше скорости расширения, тогда расширение происходит адиабатически, , энтропия не изменяется. 3. Состояние равновесия определяется энтропией и др. сохраняющимися величинами и не зависит от путей перехода к равновесию.

78. В чем сущность концепции «большого взрыва»

После Большого взрыва образовавшееся вещество и электромагнитное поле были рассеяны и представляли собой газово-пылевое облако и электромагнитный фон. Спустя 1 млрд. лет после начала образования Вселенной стали появляться галактики и звезды. Вещество остыло, стали появляться случайные уплотнения вещества. Несмотря на общее расширение Вселенной, вещество в уплотнениях притормаживается и его плотность нарастает, что и привело к образованию современных галактик и звездных скопленийСама Вселенная возникла примерно 20 млрд. лет назад из некоего плотного и горячего протовещества. Сегодня можно только предполагать, каким было это вещество, породившее Вселенную, как оно образовалось, каким законам подчинялось и что за процессы привели его к расширению. Существует точка зрения, что с самого начала протовещество с гигантской скоростью начало расширяться. На начальной стадии это плотное вещество разлеталось во всех направлениях и представляло собой однородную бурлящую смесь неустойчивых, постоянно распадающихся при столкновениях частиц. Остывая и взаимодействуя на протяжении миллионов лет, вся эта масса рассеянного в пространстве вещества концентрировалась в большие и малые газовые образования, которые в течение сотен миллионов лет, сближаясь и сливаясь, превращались в громадные комплексы. В них в свою очередь возникали более плотные участки -- там впоследствии и образовались звезды и даже целые галактики. До самого взрыва не существовало ни вещества, ни времени, ни пространства. События в первую секунду протекали стремительно. Вначале образовались излучения (фотоны), затем частицы и вещества (кварки и антикварки). В течение той же секунды из них образовались протоны, антипротоны и нейтроны. При столкновении протона и антипротона, которые, как известно, отличаются друг от друга противоположными зарядами, происходит реакция аннигиляции, в ходе чего обе частицы исчезают, оставляя излучение (фотоны). Эти реакции стали довольно частыми, т. к. вещество «новорождённой» Вселенной было весьма плотным - частицы постоянно между собой сталкивались. Во Вселенной преобладало излучение. К концу первой секунды, когда температура упала до 10 млрд. градусов, образовались и новые частицы, в том числе электрон и его античастица - позитрон. К этому же времени большая часть частиц уже аннигилировала. Так получилось, что число частиц было на ничтожную долю процента больше числа античастиц (этот факт до сих пор не объяснён), вследствие чего наша вселенная состоит из вещества, а не из антивещества. К третьей минуте из четверти всех протонов и нейтронов образовались ядра гелия. Через несколько сотен лет постоянно расширяющаяся Вселенная остыла настолько, что протоны и ядра гелия смогли удерживать возле себя электроны. Так образовались атомы гелия и водорода. Излучение, не сдерживаемое более свободными электронами, смогло теперь распространиться на огромные расстояния. В значительно «остывшей» (за 15 млрд. лет) Вселенной, в наше время мы можем слышать «отголоски» того излучения - оно является микроволновым, и, равномерно приходящее со всех сторон, соответствует излучению тела, нагретого всего до 3 К. Его принято называть реликтовым излучением. Его обнаружение и существование подтверждают теорию «Большого взрыва». При расширении во Вселенной стали образовываться области скопления вещества, а также и области, где его почти не было. под воздействием гравитации эти уплотнения росли и на их месте стали образовываться галактики, скопления и сверхскопления галактик. Дополненная теорией ядерных реакций в остывающем по мере своего расширения веществе, теория «Большого взрыва» позволила рассчитать относительные концентрации водорода, дейтерия более тяжёлых химических элементов в природе. В конце XX в. данная теория стала практически общепринятой в космологии.

79: Помимо вопроса о происхождении Вселенной, современные космологи сталкиваются с рядом других проблем. Чтобы стандартная теория Большого взрыва могла предсказать то распределение материи, которое мы наблюдаем, ее исходное состояние должно характеризоваться очень высокой степенью организованности. Сразу же возникает вопрос: "каким образом такая структура могла образоваться?" Физик А. Гут из Массачусетского технологического института предложил свою теорию: Суть ее в том, что внутри быстро расширяющейся, перегретой Вселенной небольшой участок пространства охлаждается и начинает расширяться сильнее, подобно тому, как переохлажденная вода стремительно замерзает, расширяясь при этом. Эта фаза быстрого расширения позволяет устранить некоторые проблемы, присущие стандартным теориям большого взрыва.

80. Назовите основные 4 фактора, определяющие свойства вещества.

Вещество – это каждый отдельный вид материи, обладающий при определенных условиях постоянными физическими свойствами, такими как удельный вес, температура плавления, температура кипения, растворимость, теплоемкость, теплопроводность и многое другое. Свойства веществ определяются:

1. Его элементным и молекулярным составом;

2. Структурой его молекул;

3. Термодинамическими и кинетическими условиями, в которых вещество находится в процессе химической реакции;

4. Уровнем химической организации вещества

81. Первый по-настоящему действенный способ определения свойств вещества был предложен во второй половине XVII в. английским ученым Р. Бойлем (1627- 1691). Результаты экспериментальных исследований Р. Бойля показали, что качества и свойства тел зависят от того, из каких материальных элементов они состоят. Возникшее таким образом учение о составе вещества существует и сегодня и продолжает развиваться на качественно новом уровне. Учение о составе занимало монопольное положение вплоть до 30-40-х годов прошлого века. К тому времени мануфактурная стадия производства с ручной техникой и ограниченным ассортиментом сырья сменялась фабричной стадией с машинной техникой и широкой сырьевой базой. В химическом производстве стала преобладать переработка огромных масс веществ растительного и животного происхождения, качественные разнообразия которых потрясающе велики - сотни тысяч химических соединений, а состав крайне однообразен - лишь несколько элементов-органогенов: углерод, водород, кислород, сера, фосфор. Объяснения необычайно широкому разнообразию органических соединений при столь многообразном их элементном составе стали искать не только в их составе, но и в структуре молекул.

82. Кто и когда предложил теорию химического строения вещества? Основные идеи теории химического строения Бутлеров впервые высказал в 1861. Главные положения своей теории он изложил в докладе «О химическом строении вещества», прочитанном в химической секции Съезда немецких естествоиспытателей и врачей в Шпейере (сентябрь 1861). Основы этой теории сформулированы таким образом: «Полагая, что каждому химическому атому свойственно лишь определённое и ограниченное количество химической силы (сродства), с которой он принимает участие в образовании тела, я назвал бы химическим строением эту химическую связь, или способ взаимного соединения атомов в сложном теле» «… химическая натура сложной частицы определяется натурой элементарных составных частей, количеством их и химическим строением»

83. В основе ее лежит принцип самоорганизации химических систем, т.е. принцип применения химического опыта высокоорганизованной живой природы. Понятие "самоорганизация" означает упорядоченность существования материальных динамических, т. е. качественно изменяющихся систем. В отличие от понятия "организация" оно отражает особенности существования динамических систем, которые сопровождаются их восхождением на все более высокие уровни сложности и системной упорядоченности, или материальной организации.

84: -Создание естественных классификаций живой природы и живая природа -Создание искусственных классификаций природы и живая природа -Таксономия природы и живая природа в ее естественном состоянии и целостности

85. Основные факторы эволюционной теории Дарвина.Основные факторы эволюции по Дарвину- Наследственная изменчивость, борьба за существование, естественный отбор,изоляция

86. Какие основные физические и химические методы применяются для исследования биологических объектов.

На протяжении всей истории развития биологии физические и химические методы были важнейшим инструментом исследования биологических явлений и процессов живой природы. Важность внедрения таких методов в биологию подтверждают экспериментальные результаты, полученные с помощью современных методов исследования, зародившихся в. смежных отраслях естествознания - физике и химии. В отечественном научном лексиконе появился новый термин "физико-химическая биология", состоящий из привычных и давно известных нам слов. Появление этого термина свидетельствует не только о синтезе физических, химических и биологических знаний, но и о качественно новом уровне развития естествознания, в котором происходит непременно взаимное обеспечение отдельных его отраслей. Физико-химическая биология содействует сближению биологии с точными науками - физикой и химией, а также становлению естествознания как единой науки о природе.87: Изотопные индикаторы, вещества, имеющие отличный от природного изотопный состав и благодаря этому используемые в качестве метки при изучении самых разнообразных процессов. Роль изотопной метки выполняют стабильные или радиоактивные изотопы химических элементов, которые легко могут быть обнаружены и определены количественно. Высокая чувствительность и специфичность И. и. позволяют проследить за ними в сложных процессах перемещения, распределения и превращения веществ в сколь угодно сложных системах, в том числе и в живых организмах. Изотопные Индикаторы - (меченые атомы) - радиоактивные (реже стабильные) нуклиды, которые используются в составе простых или сложных веществ дляизучения химического, биологического и других процессов с помощьюспециальных методов

88. Какие наблюдения позволили расшифровать молекулярное строение клетки

Как бы ни была сложна живая система, организм, он состоит из определенных хим. элементов и органич.молекул. На этом уровне происходят многообразные биохимические процессы жизнедеятельности организма (обмен веществ, превращение энергии, кодирование наследственной информации). Этот уровень является биохимической основой таких свойств организмов, как онтогенез, или индивидуальное развитие конкретного организма, филогенез.