- •Тема 1. Естествознание в системе науки и культуры.
- •2. Способы эмпирического и теоретического исследования: наблюдение, эксперимент, измерение, моделирование идеализация, формализация и т.П.
- •Пространство
- •Планеты - это небесные тела менее массивные, чем звезды. Планеты вращаются вокруг какой либо звезды и светятся отраженным светом.
- •Солнечная система
- •4 Постулата биологии:
Планеты - это небесные тела менее массивные, чем звезды. Планеты вращаются вокруг какой либо звезды и светятся отраженным светом.
Пульсары (пульсирующие источники радиоизлучения) – космические объекты, излучающие радиоволны в виде следующих строго друг за другом отдельных импульсов (период импульсов от долей секунды до нескольких секунд). Предполагается, что пульсары – это быстро вращающиеся нейтронные звезды.
Ядра галактик – компактные сгущения вещества в центральной области многих галактик.
Солнечная система
Планета |
Расстояние до солнца в километрах |
Меркурий Венера Земля Марс Юпитер Сатурн Уран Нептун Плутон |
58 108 149.6 228 778.3 1450 2871 4500 5800 |
Адроны \греч. Сильный, крупный\ - общее название для частиц, участвующих в сильных взаимодействиях.
Атом \греч. Неделимый \ - структурный элемент микромира, состоящий из ядра и электронной оболочки.
Квант – неделимая порция какой-либо частицы, введена М. Планком для обозначения элементарной дискретной порции энергии.
Кварк \нем. Чепуха, творог\ - субэлементарная частица с дробным электрическим зарядом, участвующая в сильных взаимодействиях. Протоны и нейтроны каждый состоит из 3-х кварков.
Летон \греч. Легкий\ - группа частиц, не участвующих в сильном взаимодействии.
Нейтрино – легчайшая элементарная частица, возможно, не имеет массы.
Нейтрон – частица, с массой почти равной массе протона , но лишенной электрического заряда.
Протон – ядро атома водорода с положительным зарядом, равным по величине заряду электрона, и массой, превосходящей массу электрона в 1836 раз.
Радиоактивность – испускание излучения естественного происхождения некоторыми минералами. Выявлено 3 типа излучения: - лучи – тяжелые положительно заряженные частицы \ядра гелия\; - лучи – отрицательно заряженные легкие частицы \ электроны\;
-лучи – нейтральное излучение, не обладающее массой.
Элементарные частицы – первичные, далее неразложимые частицы, из которых, по предположению, состоит вся материя.
Таблица №1.
Основные физические величины.
Основные величины |
Обоз- наче- ния |
Единица основной величины |
Обозначе-ние единицы отечест-венное |
Обозначе-ние единицы междуна-родное |
Масса
Длина Время Температура
Количество вещества Сила электрического тока Сила света
|
M
l t
T
n
Ia
Ik
|
Килограмм
Метр Секунда
Градус Кельвина
Моль
Ампер Кандела |
Кг
М С
К
моль
A
кд |
kg m s
K
mol
A
cd |
В естествознание существует общепринятое деление наук на науки о неживой природе, науки о живой природе и науки о Земле.
Физика, астрономия, химия – науки о неживой природе.
Иногда в естественных науках выделяют микромир, макромир, мегамир как основные уровни строения материи, тесно связанные друг с другом.
Микромир – это мир непосредственно ненаблюдаемых объектов, имеющих пространственные размеры от10 –10 до 10 –18м. Время их существования может достигать 10 –24. Макромир – мир объектов, размеры которых сопоставимы с масштабами человеческого опыта.
Мегамир – мир космических расстояний и скоростей, расстояние в котором измеряется световыми годами. Время существования этих объектов достигает миллионов и миллиардов световых лет.
Таблица № 2.Типичные размеры физических объектов ,характеризующие основные уровни их иерархии.
Уровень физического объекта |
Энергия перехода Е \эВ \
|
Типичный размер \м \ |
Молекулярно-кристаллический АТОМНЫЙ ЯДЕРНЫЙ СУБЪЯДЕРНЫЙ ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ЧАСТИЦЫ |
<1
1 10+6 10+9 |
10-6 –10-8
10-10 10-14 10-15 10-15-10-16 |
Фундаментальных констант можно выделить: мировые \универсальные \, электромагнитные, атомные и физико-химические.
Согласно формуле Планка Е= h.v,
Энергия в микромире передается порциями \квантами \. Е – энергия; v - частота; с – максимальная скорость для всех возможных взаимодействий в природе; G- коэффициент пропорциональности в формуле, описывающей закон всеобщего тяготения; h-квант энергии.
Временной аспект эволюции среды обитания человека.
Вселенная образовалась 15 млрд. лет назад.
Солнечная система – 5 млрд. лет назад
Планетосфера Земли – 1,5 млрд. лет назад
Возраст кислородной атмосферы – 3,5 млрд лет
Многоклеточные организмы - 1 млрд лет
Млекопитающие – 65 млн лет
Элементы структуры материального мира
Иерархия структур.
Качественные структуры позволили не только описать весь мир, но и выделить тип процессов который превалирует на каждом уровне.
Объект (элемент) структуры |
Тип взаимодействия |
1. Метагалактика 2. Ячеистая структура 3. Скопления и группы галактик 4. Галактики, квазары (вспомним астрономию) 5. Звездные скопления в галактиках 6. Звезды и планетные системы 7. Космические тела (кометы, астероиды) 8. Макроскопические тела (в том числе человек) 9. Микроскопические тела (напр., гены) 10. Молекулы 11. Атомы 12. Ядра и элементарные частицы 13. Лептоны, кварки 14. Физический вакуум |
1. гравитационный 2. гравитационный 3. гравитационный 4. гравитационный 5. <гравитационный 6. гравитационный 7. гравитационный 8. электромагнитный 9. электромагнитный 10. электромагнитный 11. электромагнитный 12. сильное 13. сильное |
ТАБЛИЦА №3. Краткая характеристика физических взаимодействий
Взаимодействие |
Относи-тельное значе-ние |
Числовое значение константы взаимодей-ствия |
Радиус действия \см |
Гравитационное
Электромагнит-ное
Сильное
Слабое |
1
1038
10 40
10 27 |
6 . 10 –39
1/137
1
10-14
|
(0,1 –1). 10 –13
<< 0,1 . 10 -13 |
Таблица № 4. Мировые фундаментальные константы
константа |
Обозна-чение
|
Численное значение |
Единица измерения |
Скорость света в вакууме Гравитационная постоянная Постоянная Планка |
C
G h |
299792458= 2,998.10 8 6,672 . 10 –11 6.62676 .10 -34 |
М/с
Н . м2.кг2 Дж.с |
Специальная и общая теория относительности.
Все многообразие известных человечеству объектов и свойственных им явлений разделяется на три качественно различные области: микромир, макромир, мегамир.
В начале ХХ века М. Планк /немецкий физик/ определил фундаментальные константы: константа длины (10 -33см ) «планковская длина» и константа времени (10 –44 сек) «планковское время». Это более чем в миллиард миллиардов раз меньше размеров атомных ядер (10 –13 см). В области планковских масштабов общая теория относительности неприменима, для описания физических процессов необходима квантовая теория гравитации. Таким образом, квантовая механика относится к разделам физики занимающейся микромирами.
Метагалактика является самым большим объектом установленным наукой сегодня (10*28 см.) Свет проходит это расстояние за 20 миллиардов лет (300 000км/сек – скорость света). Допустимость множества мегамиров (метагалактик) во Вселенной предполагает наличие гипермира, т.е. нового уровня.
Сейчас выделяют 5 уровней строения материального мира: гипомир, микромир, макромир, мегамир, гипермир.
Им соответствуют расстояния от 10* -33см до 10* 28см. Гипомир, микромир- объекта квантовой механики; макромир – классической механики; мегамир, гипермир – объект релятивистской механики.
При описании мегамира, необходимо считаться с релятивистскими эффектами – зависимостью размеров объектов, длительности процессов, одновременности или разновременности событий от системы отсчета, искривлением пространства – времени, изменением его геометрии и топологии, размерности.
Химия.
Абсорбция, адсорбция – поглощение вещества \жидкости или газа\ всем объемом твердого тела, его поверхностным слоем.
Автокатализ – изменение скорости химической реакции одним из веществ \катализатором \, участвующим в этой реакции.
Атом – наименьшая часть химического элемента, способная к самостоятельному существованию и являющаяся носителем его свойств.
Валентность – способность атома присоединять или заменять определенное число других атомов или групп с образованием химической связи.
Изомеры – химические соединения, имеющие одинаковые молекулярную массу и состав, но отличающиеся строением.
Изоморфизм – способность химических элементов замещать друг друга в кристаллических соединениях, в результате чего образуются кристаллы переменного состава, аналогичные по структуре.
Ион – электрически заряженные атомы, образовавшиеся в результате приобретения или потери избыточных электронов.
Ионизация – превращение молекул и атомов в ионы.
Катализ – изменение скорости химической реакции вследствие действия катализатора.
Молекула – наименьшая частица вещества, обладающая химическими свойствами этого вещества.
Радиоактивность – превращение неустойчивых изотопов одного химического элемента в изотопы другого, сопровождающееся испусканием некоторых частиц.
Реакционная способность – активность отдельных химических связей, частей молекул.
Сублимация \лат. Возносить\ - переход вещества из твердого состояния в газообразное, минуя жидкую фазу.
Экзотермические и эндотермические реакции – химические реакции, характеризующиеся выделением и поглощением энергии в процессе их протекания.
Биология
Абиогенез – самопроизвольное зарождение жизни, возникновение ее из косной материи.
Бактерии \гр.\ - микроскопические организмы, главным образом одноклеточные, с прокариотным типом строения клетки.
Биота \гр. Жизнь\ - совокупность растений и животных, сложившаяся исторически на определенной территории.
Вид – совокупность особей, обладающих общими морфологическими признаками, объединенных возможностью скрещивания друг с другом, формирующих систему популяций, которые образуют общий \сплошной или частично разорванный \ ареал.
Генотип – генетическая \наследственная\ конституция организма, совокупность всех его генов. В современной генетике рассматривается не как механический набор независимо функционирующих генов, а как единая система, в которой каждый ген может находиться в сложном взаимодействии с остальными генами.
Генофонд – совокупность всех генов, которые имеются у особей, составляющих данную популяцию.
Фенотип – совокупность всех внешних и внутренних структур и функций особи, развивающаяся как один из возможных вариантов реализации индивидуального развития данной особи в определенных условиях.
Ферменты \лат. Закваска\ - биологические катализаторы, осуществляющие и регулирующие обмен веществ в организме. По своему химическому составу \природе\ ферменты являются белками.
Хромосомы \греч. –цвет, - тело \ - органоиды клеточного ядра, являющиеся носителями генов и определяющие наследственные свойства клеток и организмов. Способны к самовоспроизведению, обладают структурной и функциональной индивидуальностью и сохраняются в ряду поколений. Термин «хромосома» предложен в 1988 г. В. Вальдейером. Основу хромосомы составляет одна непрерывная двухступенчатая молекула ДНК
\в хромосоме около 99% ДНК клетки \.