- •Вопрос 1. Наука: определение и отличие от других сфер культуры.
- •Вопрос 2. Основные черты и функции науки.
- •Вопрос 3. Естествознание как область науки. Его отличие от других научных областей.
- •Отличие естествознания от других научных областей
- •Вопрос 4. Специфика и взаимосвязь естественнонаучного и гуманитарного типа культур.
- •Вопрос 5. Классификация естественных наук.
- •Вопрос 6. Позитивистские концепции развития науки.
- •Вопрос 7. Концепция парадигм Куна.
- •Вопрос 8. Концепция роста научного знания Поппера.
- •Вопрос 9. Методология научно-исследовательских программ Лакатоса.
- •Вопрос 10. Концепция неявного знания Полани.
- •Вопрос 11. Методологический анархизм Фейерабенда.
- •Вопрос 12. Концепция «case studies».
- •Вопрос 13. Диалектическая концепция развития науки.
- •Вопрос 14. Научные революции. Глобальные научные революции в истории науки.
- •Вопрос 15. Понятие картины мира. Естественнонаучная картина мира.
- •Вопрос 16. Картины мира в истории науки. Современная научная картина мира.
- •Вопрос 17. Структурность и системность как атрибуты материи. Основные виды материи.
- •Вопрос 18. Живая и неживая природа. Мега- , макро- и микромир. Единство мира.
- •Вопрос 19. Принцип детерминизма. Понятие индетерминизма. Соотношение динамических и статических законов.
- •Вопрос 20. Фундаментальные типы физических взаимодействий. Принцип симметрии и законы сохранения.
- •Вопрос 21. Корпускулярно-волновой дуализм и принцип дополнительности.
- •Вопрос 22. Состояние физической системы и принцип неопределенности.
- •Вопрос 23. Основные положения и выводы сто и ото.
- •Вопрос 24. Понятие закрытой и открытой системы. Переход от равновесной термодинамики классической науки к неравновесной термодинамики неклассической науки.
- •Вопрос 25. Основные типы космологических объектов.
- •Вопрос 26. Современные научные представления о крупномасштабной структуре мегагалактики.
- •Вопрос 27. Космологические модели эволюции вселенной.
- •Вопрос 28. Проблема происхождения солнечной системы.
- •Вопрос 29. «Антропный пинцип» и его мировоззренческое и методологическое значение.
- •Вопрос 30. Проблема происхождения жизни.
- •Вопрос 31. Проблема сущности живого и его отличие от неживой материи.
- •Вопрос 32. Структурные уровни организации живого.
- •Вопрос 33. Теория происхождения видов ч.Дарвина. Антидарвинизм.
- •Вопрос 34. Основные положения генетики.
- •Вопрос 35. Структура и принципы синтетической теории эволюции.
- •Вопрос 36. Синергетика.
- •Вопрос 37. Понятие системы. Системный метод исследования.
- •Вопрос 38. Понятие информации и информационный подход в современном научном познании.
- •Информационный подход в методологии познания
- •Вопрос 39. Концепция «универсального эволюционизма».
- •Вопрос 40. Биосфера, ноосфера и техносфера. Коллизии взаимодействия.
- •Вопрос 41. Современные концепции экологии.
- •Вопрос 42. Идея коэволюции природы и общества. Модель устойчивого развития.
Вопрос 20. Фундаментальные типы физических взаимодействий. Принцип симметрии и законы сохранения.
Разнообразие систем и структур обусловлено взаимодействием материальных объектов. Именно взаимодействие является основной причиной движения материи. Все взаимодействия можно отнести к 4 видам:
Гравитация
Гравитация первым из четырех фундаментальных взаимодействий стала предметом научного исследования. Созданная в ХVII в. ньютоновская теория гравитации (закон всемирного тяготения) позволила впервые осознать истинную роль гравитации как силы природы. Гравитация обладает рядом особенностей, отличающих ее от других фундаментальных взаимодействий. Наиболее удивительной особенностью гравитации является ее малая интенсивность. Все дело во второй удивительной черте гравитации - ее универсальности. Ничто во Вселенной не может избежать гравитации. Каждая частица испытывает на себе действие гравитации и сама является источником гравитации, вызывает гравитационное притяжение. Гравитация возрастает по мере образования все больших скоплений вещества. Это проявляется и в повседневной жизни: мы ощущаем гравитацию потому, что все атомы Земли сообща притягивают нас. Зато в микромире роль гравитации ничтожна. Никакие квантовые эффекты в гравитации пока не доступны наблюдению. Кроме того, гравитация - дальнодействующая сила природы. Это означает, что, хотя интенсивность гравитационного взаимодействия убывает с расстоянием, оно распространяется в пространстве и может сказываться на весьма удаленных от источника телах. В астрономическом масштабе гравитационное взаимодействие, как правило, играет главную роль. Благодаря дальнодействию гравитация не позволяет Вселенной развалиться на части: она удерживает планеты на орбитах, звезды в галактиках, галактики в скоплениях, скопления в Метагалактике. Сила гравитации, действующая между частицами, всегда представляет собой силу притяжения: она стремится сблизить частицы.
Переносят гравитоны.
Электромагнетизм
По величине электрические силы намного превосходят гравитационные, поэтому в отличие от слабого гравитационного взаимодействия электрические силы, действующие между телами обычных размеров, можно легко наблюдать. Электромагнетизм известен людям с незапамятных времен (полярные сияния, вспышки молнии и др.). В течение долгого времени электрические и магнитные процессы изучались независимо друг от друга. Существование электрона (единицы электрического заряда) было твердо установлено в 90-е гг. XIX в. Но не все материальные частицы являются носителями электрического заряда. Электрически нейтральны, например, фотон и нейтрино. В этом электричество и отличается от гравитации. Все материальные частицы создают гравитационное поле, тогда как с электромагнитным полем связаны только заряженные частицы.
Электрическая и магнитная силы (как и гравитация) являются дальнодействующими, их действие ощутимо на больших расстояниях от источника. Электромагнитное взаимодействие проявляется на всех уровнях материи - в мегамире, макромире и микромире. Электромагнитное взаимодействие определяет также структуру атомов и отвечает за подавляющее большинство физических и химических явлений и процессов.
Переносят фотоны.
Слабое взаимодействие
К выявлению существования слабого взаимодействия физика продвигалась медленно. Слабое взаимодействие ответственно за распады частиц; и поэтому с его проявлением столкнулись с открытием радиоактивности и исследованием бета-распада.
Слабое взаимодействие по величине значительно меньше всех взаимодействий, кроме гравитационного, и в системах, где оно присутствует, его эффекты оказываются в тени электромагнитного и сильного взаимодействий. Кроме того, слабое взаимодействие распространяется на очень незначительных расстояниях. Радиус слабого взаимодействия очень мал. Слабое взаимодействие прекращается на расстоянии, большем 10-16 см от источника, и потому оно не может влиять на макроскопические объекты, а ограничивается микромиром, субатомными частицами. Когда началось лавинообразное открытие множества нестабильных субъядерных частиц, то обнаружилось, что большинство из них участвуют в слабом взаимодействии.
Переносят вионы, кварки, лептоны.
Сильное взаимодействие
Последнее в ряду фундаментальных взаимодействий - сильное взаимодействие, которое является источником огромной энергии.
К представлению о существовании сильного взаимодействия физика шла в ходе изучения структуры атомного ядра. Какая-то сила должна удерживать положительно заряженные протоны в ядре, не позволяя им разлетаться под действием электростатического отталкивания. Гравитация слишком слаба и не может это обеспечить; очевидно, необходимо какое-то взаимодействие, причем, более сильное, чем электромагнитное. Впоследствии оно было обнаружено. Выяснилось, что хотя по своей величине сильное взаимодействие существенно превосходит все остальные фундаментальные взаимодействия, но за пределами ядра оно не ощущается. Как и в случае слабого взаимодействия, радиус действия новой силы оказался очень малым: сильное взаимодействие проявляется на расстоянии, определяемом размерами ядра, т.е. примерно 10-13 см. Кроме того, выяснилось, что сильное взаимодействие испытывают не все частицы. Так, его испытывают протоны и нейтроны, но электроны, нейтрино и фотоны неподвластны ему. В сильном взаимодействии участвуют обычно только тяжелые частицы. Оно ответственно за образование ядер и многие взаимодействия элементарных частиц.
Таким образом, в фундаментальных физических взаимодействиях четко прослеживается различие сил дальнодействующих и близкодействующих. С одной стороны, взаимодействия неограниченного радиуса действия (гравитация, электромагнетизм), а с другой - малого радиуса (сильное и слабое). Мир физических процессов развертывается в границах этих двух полярностей и является воплощением единства предельно малого и предельно большого — близкодействия в микромире и дальнодействия во всей Вселенной.
Принцип симметрии — базовый принцип в научном познании, объясняющий взаимодействие элементарных частиц.
Теорема Эмми Нётер: каждой симметрии соотвествует закон сохранения. Также возможен философский подход, при которм симметрия и законы её сохранения выводятся из принципа противоречия. Принцип противоречия — это отношение противоположностей, которые взаимно обуславливают друг друга и не могут друг без друга существовать.
Инвариантность (принцип инвариантности - смещения во времени и пространстве не влияет на протекание физических процессов) структуры, свойств, формы материального объекта относительно его преобразований называется симметрией. Наглядный пример пространственной симметрии материальных систем — кристаллическая структура твердых тел (симметрия раковин моллюсков, орнамент, дикорастущие растения и др. — симметрия строения).
Законы сохранения.
Физические закономерности, согласно которым численные значения некоторых физических величин не изменяются со временем в любых процессах или в определённом классе процессов.
Закон сохранения энергии — основной закон природы, заключающийся в том, что энергия замкнутой системы сохраняется во времени. Другими словами, энергия не может возникнуть из ничего и не может в никуда исчезнуть, она может только переходить из одной формы в другую. Согласно теореме Нётер, закон сохранения механической энергии является следствием однородности времени. В классической механике закон проявляется в сохранении механической энергии (суммы потенциальной и кинетической энергий). В термодинамике закон сохранения энергии называется первым началом термодинамики и говорит о сохранении энергии в сумме с тепловой энергией.
Зако́н сохране́ния и́мпульса (Зако́н сохране́ния количества движения) утверждает, что сумма импульсов всех тел (или частиц) замкнутой системы есть величина постоянная.
Как и любой из законов сохранения, закон сохранения импульса описывает одну из фундаментальных симметрий, — однородность пространства
Зако́н сохране́ния моме́нта и́мпульса (закон сохранения углового момента) — векторная сумма всех моментов импульса относительно любой оси для замкнутой системы остается постоянной.
Закон сохранения электрического заряда гласит, что алгебраическая сумма зарядов электрически замкнутой системы сохраняется. Изменение заряда в любом наперёд заданном объёме равно потоку заряда через его границу. Заряд исчезает в одной точке пространства и мгновенно возникает в другой.