Первые две лекции мои, затем идут прошлогодние (или раньше?). Я их не писал, но сверял на лекциях. В конце две лекции тоже мои.

08.09.11

Структура мира. Пространство и время. Общая и специальная теория относительности.

Можно выделить мегамир, макромир и микромир. Каждому миру соответствуют свои законы, и они не всегда применимы к различным мирам.

Метагалактика – изученная доступная для наблюдения часть вселенной со всеми находящимися в ней галактиками, их скоплениями и другими космическими объектами.

Существует ячеистая структура расположения галактик. Галактики могут распределяться в пространстве равномерно или неравномерно. Галактики как правильно расположены вдоль «стенок пчелиных сот». В скоплениях галактик находятся сотни и тысячи галактик.

Галактики – это звездные системы, которые связаны между собой гравитацией. Их можно обнаружить прежде всего по свечению звезд. Как правило, по газу – это гелий и водород. Помимо газа присутствует пыль. Пыль и газ составляют 0,1 от массы всей галактики. 9/10 всего вещества галактики находится в невидимой или скрытой форме.

Звездные скопления – это гравитационно связанные группы звезд имеющих общее происхождение, которые движутся в поле тяготения галактик как единое целое. Все звезды моно разделить на две большие группы:

• Обыкновенные (нормальные), которые могут иметь размеры от размера солнца до сверхгиганта.

• Нейтронные звезды, белые карлики, черные дыры. Они находятся на последней ступени эволюции звезд.

Планеты не имеют собственных источников энергии.

Теория относительности была разработана в 1905 году А. Эйнштейном. Теория относительно как правило не отрицает законы Ньютона, но утверждает, что старые законы механики не действуют, когда тела движутся со скоростью света. Теория относительности основана на двух предположениях:

• Любые физические законы действуют одинаково во всех инерционных системах координат (такие системы, в которых тела движутся равномерно и прямолинейно).

• Скорость света в вакууме одинакова во всех инерционных системах координат.

Постулаты:

• Длина стержня, движущегося со скоростью сравнимой со скоростью света, уменьшается.

• Время в системе, которая движется с такими скоростями, замедляется.

• Изменяется представление о соотношении массы и энергии.

Черные дыры – это космические объекты, специфика которых обусловлена и колоссальным гравитационным полем, и, как следствие, огромным плотностью материи. Масса, находящаяся под воздействием собственного гравитационного поля, стремится к сжатию. Чем больше масса тела и чем меньше его радиус, тем сильнее сила сжатия. Радиус тела, при котором его сила тяготения стремится к бесконечности, назван гравитационным радиусом. Со временем запасы водорода в центре звезды сокращаются, и могут начать реакции синтеза гелия в углерод. Освобождающаяся при этом энергия будет расширять оболочку звезды. Звезда превращается в красный гигант. Это звезда с температурой 3-4 тыс. градусов и размерами от 10⁸ до 10⁹. Остывая, красный гигант превращается в туманность, в центре которой находится красный карлик – звезда с температурой 10 000 градусов и массой, равной примерной массе Солнце. Если масса звезды относительно невелика, то силы тяготения не прекращают сжимать звезду и эволюция заканчивается на стадии белого карлика. Он представляет собой плотную горячую звезду с массой не более 1,5 масс Солнца. Если масса сжимающейся звезды больше 10-ти масс Солнца, ее сжатие (гравитационный коллапс) продолжается. При этом сила гравитации настолько велика, что протоны и электроны сливаются, образуя нейтроны. При этом образуется нейтронная звезда массой 1,5-2 массы Солнца. Плотность такой планеты равна плотности атомного ядра. Если масса звезды намного превышает солнечную, то эволюция приводит иногда к взрыву сверхновой звезды. Масса стабильной нейтронной звезды, как правило, не превышает 3 масс солнца. Если масса становится меньше гравитационного радиуса, то начинается процесс бесконечного увеличения гравитационного поля, что сопровождается дальнейшим сжатием нейтронной звезды, и нейтронная звезда превращается в черную дыру. Поверхность черной дыры называется горизонтом событий. Скорость объекта, приближающегося к черной дыре, становится сопоставимой со скоростью света.

Методы научного познания и структура научного знания. Понятие естествознания и история его становления.

Концепция – результат научных исследований. Естествознание – это раздел науки, который изучает мир, как он есть, в его естественном состоянии независимо от человека.

Существует 3 направления в развитии науки:

• Учение о природе.

• Учение об обществе.

• Учение о человеке и его мышлении.

Для естественнонаучной культуры характерен научно-рациональный метод познания. Ее предметом является живая и неживая природа как объективно существующая реальность. Гуманитарной же культуре свойственен художественно-образный способ познания. Ее объектом является духовный мир человека, который нельзя исследовать обычными методами.

Существует такое понятие как научная парадигма – совокупность научных достижений (в первую очередь теорий), признаваемых всем научным сообществом в определенный период времени. Со временем одна парадигма сменяет другую, это связано, прежде всего, с накоплением эмпирического и теоретического знания, при котором появляется все больше фактов, которые существующая парадигма осуществить не может.

Наука – определенный вид знаний, а также особая сфера человеческой деятельности, задача которой – получение знаний, их накопление, проверка и доказательство их истинности логическими и практическими способами. В связи с этим можно говорить об общемировом развитии науки, а можно говорить о развитии науки в отдельном государстве.

Научная школа – 1) может объединять ученых; 2) научная теория, которой они придерживаются.

15.09.11

Научная деятельность невозможна без моделирования. Анализ модели позволяется сделать вывод о том, каким должен быть результат эксперимента. Степень соответствия предполагаемых и полученных в действительности результатов свидетельствует об адекватности избранной модели, изучаемому природному или общественному явлению. Исследователь, располагая определенной совокупностью эмпирических данных, систематизирует их и делает какие-либо выводы. Структура научного знания имеет 3 уровня:

• Эмпирический – непосредственное исследование изучаемого объекта.

• Теоретический – основана на том, что любая теория хотя и создается для объяснения объективной реальности, на самом деле описывает не действительность, а идеальный объект. Такие объекты могут в большей или меньшей степень соответствовать объектам реального мира, а иногда могут и вовсе не совпадать.

• Уровень философских оснований – содержит общие представления о действительности и процессе познания.

Ни одна теория не в состоянии описать действительность как единое целое, потому что каждая из этих теорий уделяет внимание одному или нескольким проявлениям бесконечно разнообразного бытия материи.

4 Замкнутые теории физики:

• Классическая механика.

• Термодинамика.

• Электродинамика.

• Квантовая механика.

Методология науки не признает возможности создания единой теории материи.

В структуре знаний занимает свое место мировоззрение, она оказывает решающее влияние на становление научного знания. Наука изучает природу и общество, а в центре внимания мировоззрения находится связь человека и природы в самом общем виде.

Первой формой мировоззрения был миф. Миф – по сути, определенный накопленный жизненный опыт, переплетенный с фантазией.

Вторая форма мировоззрения – теология, основывающаяся на догматах (бесспорные, не требующие доказательства положения).

Третья форма – теоретическое мировоззрение. В основе теоретического мировоззрения лежат образы, категории, понятия высокой степени абстракции. Здесь необходимо наличие определенного уровня образования. Для системы научных взглядов важна именно такая форма мировоззрения. Она дает возможность оперировать абстрактными образами, делать теоретические умозаключения. Кроме того, научное мировоззрение связано с этикой науки.

Важное значение в структуре научного знания имеют научные открытия. Совершить научное открытие невозможно, опираясь только на накопленный ранее опыт.

Существуют различные позиции по поводу того, что считать отправной точкой в развитии естествознания. Некоторые историки науки считают, что эта наука начал формироваться примерно в V веке до н. э. в Древней Греции. Там появляются первые взгляды на развитие человеческой природы и т. д. Другие считают, что естествознание появилось в XVII-XVIII веках. Ряд ученых, которые оценивали накопленные до них знания, предложили свои взгляды на закономерности развития природы, используя фактические наблюдения и накопленный опыт.

Естествознание можно рассматривать в двух аспектах: 1) как науку о природе вообще; 2) как совокупность наук о природе в целом. В естествознание включатся такие науки как физика, химия, биология и т. д. Специфическое место здесь занимает математика.

Методология науки представляет собой совокупность эмпирических и теоретических способов освоения действительности. Метод предоставляет исследователю совокупность основополагающих принципов, требований и правил, использование которых позволяет достичь поставленных целей. Методология – это наука, занимающаяся изучением содержания, степени применимости методов и оценки их эффективности. В зависимости от степени общности все используемые методы научного познания принято подразделять на всеобщие (диалектический и метафизический методы), общенаучные (используются в различных областях наук и носят междисциплинарный характер) и частнонаучные (применяются при исследованиях, проводимых в рамках отдельной науки, конкретного явления, например, - историко-правовой, сравнительно-правовой метод, технико-юридический и формально-юридический методы).

Общефилософские методы позволяют анализировать явления, игнорируя его специфические признаки и используя все имеющиеся достижения науки. Переход естествознания к изучению больших объектов и их систем ознаменовался отказом от прежних методов познания, поскольку они оказались неэффективными. Это объясняется тем, что методы, которые применяются при изучении отдельных объектов или их совокупностей, не давали нужного результата при анализе сложных систем, включающих не только множество объектов, но и связи между ними. Такие сложные системы исследуются при помощи системного подхода. Основная задача теории систем – найти совокупность законов, объясняющих поведение, функционирование и развитие всего класса объектов как целого. В классической науке предметом изучения являлась система, компоненты которой взаимодействовали только между собой. Эта система рассматривалась как изолированная, в отрыве от взаимодействия с другими системами. Изолированная система – научная фикция, абстрактная модель, поскольку в природе как такой изолированной системы не существует. Любые природные системы являются открытыми, которые непрерывно обмениваются с окружающей средой энергией, веществом и информацией. Синергетика – научное направление, изучающее связи между элементами структуры (подсистемами), которые образуются в открытой системе (биологической, физико-технической и др.). Благодаря интенсивному (потоковому) обмену веществом и энергией с окружающей средой в неравновесных условиях. В таких системах наблюдается согласованное поведение подсистем, в результате чего возрастает степень ее упорядоченности, то есть, уменьшается энтропия. Неравновесное состояние – состояние термодинамической системы, характеризующееся неоднородностью распределения температуры, давления, плотности, концентрации компонентов или каких-либо других макроскопических параметров в отсутствии внешних полей или вращения системы как целого.

Основные положения синергетики

Сложноорганизованным системам нельзя навязывать пути их развития. Следует понять, каким образом способствует тенденция развитию систем, и попытаться вывести их на собственные более эффективные пути развития. Любая сложноорганизованная система в своем развитие может проходить критические точки, в которых система пребывает в состоянии нестабильности, и дальнейший процесс может пойти как в направлении прогресса, так и в направлении регресса системы. Для сложных систем всегда существует несколько альтернативных путей развития. Исходя из этого, можно сделать вывод, что могут существовать пути развития и взаимодействия человека и природы, не наносящие невосполнимого вреда природе и в то же время не тормозящие общественного прогресса.

22.09.11

Солнечная система

Вопрос о механизме образования солнечной системы является дискуссионным. Существуют сторонники закономерного и случайного возникновения планет. Сторонники закономерности считают, что вначале была туманность, ее эволюция привела к тому, что под действием гравитации в ее центре образовалась звезда (Солнце), из других частей формируются планеты солнечной системы. Сторонники случайности считают, что произошло столкновение или сближение на небольшое расстояние двух звезд. Планеты могли образовываться из вещества звезды, которая могла быть вырвана силами столкновения. Планеты так же могли образоваться при притяжении звездой вещества из межзвездного пространства. Солнечная система состоит из 8 планет, которые двигаются вокруг солнца. Планеты делятся на внутренние и внешние. Внутренние планеты – Меркурий, Венера, Земля и Марс. Внешние – Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. Между внутренними и внешними планетами существует пояс астероидов – твердые обломки планет неправильной формы от нескольких метров, до нескольких километров поперечно. В недрах внутренних планет протекают радиоактивные процессы. Повышенная температура в центре этих планет приводит к тому, что вещество планеты начинает плавиться. В недрах планеты и на ее поверхности идет процесс образования газа, в результате чего формируется атмосфера. Молекулы газа, которые входят в состав атмосферы, держатся вблизи поверхности планеты силой тяготения планеты.

Солнце

Это единственная звезда солнечной системы. Она относится к типу красного карлика. Солнечное вещество состоит из плазмы (однородной смеси атомов и свободных электронов). Под действием огромной температуры и давления происходит термоядерная реакция, в результате которой высвобождается огромное количество энергии.

Атмосфера солнца состоит из трех слоев: фотосфера, хроносфера и разряженная солнечная корона. Все процессы, происходящие на Солнце, приводят к появлению вспышек и протуберанце. Ближайшая к солнцу планета – Меркурий. Ее размеры сопоставимы с размером Луны. Температура на ней очень высокая. Вторая планета – Венера. Ее атмосфера состоит в основном из углекислого газа. Поверхность планеты покрыта плотными облаками, что приводит к сильному парниковому эффекту. Третья планета – Земля. Затем – Марс, который замыкает группу из 4-ех внутренних планет. Он в два раза меньше Земли, атмосфера там разряжена, это значит, что давление намного ниже, чем на Земле. В атмосфере присутствуют углекислый газ водяной пар. Температура на нем от +100 градусов до -120 по Цельсию. Юпитер считается самой большой планетой Солнечной системы.

Три направления, в которых развивается наука:

• О природе;

• Об обществе;

• О человеке и его мышлении.

Историческое развитие науки привело к возникновению конфликта двух культура. На самом раннем этапе в науке не было дифференциации, по мере накопления знаний стала выделяться естественная и гуманитарные науки. В одно время было противопоставление этих двух культур. Но это противопоставление кажущееся.