- •Эволюция научного метода и естественнонаучной картины мира
- •Тема 01-01. Научный метод познания
- •Тема 01-02. Естественнонаучная и гуманитарная культуры
- •Тема 01-03. Развитие научных исследовательских программ и картин мира (история естествознания, тенденции развития)
- •Тема 01-04. Развитие представлений о материи
- •Тема 01-05. Развитие представлений о движении
- •Тема 01-06. Развитие представлений о взаимодействии
- •2. Пространство, время, симметрия
- •Тема 02-01. Принципы симметрии, законы сохранения
- •Тема 02-02. Эволюция представлений о пространстве и времени
- •Тема 02-03. Специальная теория относительности Принцип относительности Галилея – все механические явления протекают одинаково во всех системах отсчета.
- •Тема 02-04. Общая теория относительности (ото)
- •3. Структурные уровни и системная организация материи
- •Тема 03-01. Микро-, макро-, мегамиры
- •Тема 03-02. Системные уровни организации материи
- •Тема 03-03. Структуры микромира
- •Тема 03-04. Процессы в микромире
- •Тема 03-05. Химические системы
- •Тема 03-06. Реакционная способность веществ
- •Тема 03-07. Особенности биологического уровня организации материи
- •Тема 03-08. Принципы воспроизводства живых систем
- •4. Порядок и беспорядок в природе
- •Тема 04-01. Динамические и статистические закономерности в природе
- •Тема 04-02. Концепции квантовой механики
- •Тема 2-04-03. Принцип возрастания энтропии
- •Тема 2-04-04. Закономерности самоорганизации. Принципы универсального эволюционизма.
- •5. Панорама современного естествознания Тема 05-01.Космология (мегамир)
- •Тема 05-02. Геологическая эволюция
- •Тема 05-03. Происхождение жизни (эволюция и развитие живых систем)
- •Тема 05-04. Эволюция живых систем
- •Тема 05-05. История жизни на Земле и методы исследования эволюции (эволюция и развитие живых систем)
- •Тема 05-06. Генетика и эволюция
- •6. Биосфера и человек
- •Тема 06-01 Экосистемы (многообразие живых организмов - основа организации и устойчивости биосферы)
- •Тема 06-02. Биосфера
- •Тема 2-06-03. Человек в биосфере
- •Тема 06-04 Глобальный экологический кризис (экологические функции литосферы, экология и здоровье)
Тема 04-02. Концепции квантовой механики
Дискретность или квантованность объектов микромира и их характеристик.
Корпускулярные свойства света: тепловое излучение, фотоэффект, эффект Комптона.
Корпускулярно-волновой дуализм как всеобщее свойство материи: частицы микромира в одних случаях ведут себя как частицы, а в других случаях проявляют волновые свойства (дифракция электронов).
Соотношение неопределенностей – дополняющие друг друга физические величины (например, координата-импульс (скорость) или энергия-время) не могут быть точно измерены одновременно. Большая точность в измерении одной из них влечет большую неопределенность в другой. Это соотношение отражает двойственную корпускулярно-волновую природу частиц материи.
Принцип дополнительности утверждает, что:
- невозможны невозмущающие измерения (измерение одной величины делает невозможным или неточным измерение другой, дополнительной к ней величины)
- полное понимание природы микрообъекта требует учёта как его корпускулярных, так и волновых свойств, хотя они не могут проявляться в одном и том же эксперименте
- (в широком смысле) для полного понимания любого предмета или процесса необходимы несовместимые, но взаимодополняющие точки зрения на него.
Состояние микрочастицы в квантовой механике описывается с помощью волновой функции, а именно, квадрат ее модуля определяет вероятность нахождения частицы в единичном объеме.
Статистический характер квантового описания природы состоит в том, что даже точное знание волновой функции микрочастицы позволяет определить лишь вероятность обнаружения ее в одном из возможных состояний.
Соответствие квантовой и классической механики: их предсказания совпадают для макроскопических объектов, для которых несущественны соотношения неопределённостей и корпускулярно-волновой дуализм.
Тема 2-04-03. Принцип возрастания энтропии
Первый закон термодинамики — закон сохранения энергии при ее превращениях из одной формы в другую: энергия, поступающая в систему при теплообмене, идет на увеличение внутренней энергии системы и на совершение ею работы против внешних сил.
Первый закон термодинамики говорит о невозможности вечного двигателя первого рода: невозможно создать устройство, которое работало бы вечно, не черпая энергии ниоткуда.
Изолированными называются системы, которые не обмениваются с окружающей средой ни веществом, ни энергией.
Термодинамическое равновесие - состояние, к которому самопроизвольно стремится любая изолированная система. Признаки равновесного состояния: - однородность - отсутствие потоков вещества, энергии, заряда и т.п. Второй закон термодинамики как принцип возрастания энтропии: в изолированной системе энтропия не убывает.
Энтропия - мера хаоса (беспорядка) в изолированной системе, принимающая только положительные значения. Под энтропией понимают уменьшение свободной энергии (за счет которой совершается полезная работа) и повышение той части внутренней энергии системы, которая является мерой степени ее неупорядоченности.
Согласно второму началу термодинамики в изолированной системе энтропия возрастает, т.е.:
- энергия передается от нагретого тела к холодному
- упорядоченные и сложные структуры разрушаются и переходят в более простые формы
- неоднородное распределение элементов сменяется однородным
- неравновесные структуры переходят к состоянию равновесия
- высококачественные формы энергии: механическая, электрическая переходят в низкокачественные: теплота
Второй закон термодинамики говорит о невозможности создания вечного двигателя второго рода, устройства, которое полностью преобразовывало бы поступающую энергию в виде тепла в полезную работу.