Концепции современного естествознания (стр. 3 )

Тема 1. Естественная и гуманитарная культуры. Панорама современного естествознания.

Проблемы двух культур. Научный метод. Этапы развития естественнонаучного мышления. Наука в современном мире. Социальная функция науки. Противоречия современной науки. Наука как объективное и предметное знание. Идеалы и нормы научного познания. Уровни естественнонаучного познания.

Специфика естественнонаучного метода. Этапы развития естественнонаучного мышления. История естествознания до начала ХХI века.

Тема 2. Структурные уровни организации материи.

Микро-, макро-, и мегамиры. Физический вакуум. Ядра и элементарные частицы. Атомы и молекулы. Микроскопические тела. Макроскопические тела. Звезды. Галактики. Метагалактика. Крупномасштабная структура Вселенной.

Тема 3. Фундаментальные взаимодействия.

Типы взаимодействий: гравитационное, электромагнитное, сильное и слабое. Понятие заряда как носителя способности частиц к определенному типу воздействий. Взаимодействия и типы зарядов.

Особенности гравитационного взаимодействия, его роль в формировании Вселенной. Теория тяготения Ньютона, законы небесной механики. Гравитационная и инертная масса. Черные дыры. Гравитационный заряд. Гравитационное поле и гравитационные волны.

Классические представления об электромагнитном взаимодействии. Электрические и магнитные поля как материальные структуры. Развитие представлений о свете. Электромагнитные волны. Шкала электромагнитных волн. Основные свойства электромагнитных волн. Реакция живых организмов на электромагнитное излучение.

Слабое взаимодействие.

Радиоактивность. Закон радиоактивного распада. Деление тяжелых ядер. Цепная реакция деления ядер урана. Термоядерный синтез.

Сильное взаимодействие. Переносчики сильного взаимодействия. Теория сильного взаимодействия – квантовая хронодинамика (КХД): основные положения.

Нуклоны. Строение атомного ядра. Радиус действия ядерных сл. Размеры и модели ядра. Модели ядерных взаимодействий Юкавы. Дефект массы. Принципы ядерной энергетики.

Великое объединение и суперобъединение фундаментальных взаимодействий. Антропный принцип в физике.

Тема 4.Концепция единства пространственно-временных отношений в природе.

Фундаментальные физические представления о пространстве и времени. Временные отношения в природе. Событие и процесс. Часы как прибор.

Масштабы времени. Однородность времени. Пространственные отношения в природе. Трехмерность пространства. Линейка как прибор. Масштабы пространства. Однородность и изотропность пространства.

Законы сохранения энергии, импульса, момента импульса и их связь с симметриями пространства-времени. Симметрия в живой и неживой природе.

Промежуток времени между одноместными событиями. Протяженность неподвижного объекта. Одновременность удаленных событий и синхронизация часов. Протяженность движущегося объекта. Мир событий при малых и больших скоростях. Принципы относительности Галилея и Эйнштейна. Следствия специальной теории относительности. (СТО). Искривление пространства и времени в общей теории относительности. (ОТО). Экспериментальная проверка СТО и ОТО.

Тема 5. Континуальные и корпускулярные традиции описания природы.

Проявление вещества: поле и дискретные частицы. Дуализм волновых и корпускулярных свойств вещества. Принцип дополнительности. Вероятностный характер микропроцессов. Волновая функция. Уравнение Шредингера.

Принцип неопределенностей Гейзенберга. Соотношение неопределенностей и детерминизма в квантовой механике.

Принцип Паули и периодическая система химических элементов.

Тема 6. Эволюция Вселенной.

Плоское и криволинейное пространства. Следствия из ОТО. экспериментальные доказательства ОТО. Закон Хаббла. Постоянная Хаббла и возраст Вселенной. Проблема скрытой массы. Темная масса и темная энергия. Энергия вакуума как причина современного расширения Вселенной. Концепция Большого взрыва. Горячая Вселенная. Ранние стадии эволюции Вселенной.

Первичный нуклеосинтез. Субстанции ранней Вселенной: лептоны (нейтрино, антинейтрино), реликтовое излучение (фотоны), барионное вещество. Водород – гелиевая Вселенная.

Звездный нуклеосинтез. Образование звезд. Характеристики звезд. Диаграмма Герцшпрунга – Рассела. Эволюция звезд.

Виды галактик: спиральные, эллиптические, неправильные. Строение галактик.

Крупномасштабная структура Вселенной. Наша галактика, ее структура и особенности.

Химический состав Вселенной. Асимметрия между веществом и антивеществом.

Свойства мира и согласованность фундаментальных констант.

Природа и состав Солнца. Метеориты. Кометы. Внутренние планеты. Внешние планеты и их спутники. Земля – планета Солнечной системы. Возраст Земли. Радиоизотопные методы определения геологического времени.

Тема 7. Биологический уровень организации материи.

Особенности биологического уровня организации материи. Сущность живого и его основные признаки. Структурные уровни организации живой материи. Химическая организация клетки: неорганические соединения, органические соединения (белки, жиры, углеводы). Основы клеточной теории. Строение ДНК и РНК. Биологический код. Синтез белка. Избыточность биологического кода.

Основы наследственности, генетический механизм передачи и хранения информации. Размножение и развитие организмов. Мутации и мутагенные факторы.

Генная инженерия. Производство генно-модифицированных продуктов: успехи и проблемы. Иммунная система и производство вакцин. Клонирование. Перспективы использования.

Современные представления о возникновении жизни. Основные положения теории Дарвина-Уоллеса. Движущие силы эволюции. Формы естественного отбора, видообразование. Многообразие живых организмов – основа организации и устойчивости биосферы. Синтетическая теория эволюции. Проблема «белых пятен» в эволюции.

Основные этапы антропогенеза. Эволюция головного мозга. Типы поведения. Поведение и гены. Биологические, психологические и социальные особенности поведения человека.

Тема 8. Порядок и хаос в природе. Синергетика. Процессы самоорганизации в природе и обществе.

Общее представление о синергетике. Свойства самоорганизующихся систем. Хаос как непредсказуемая степень порядка. Статистические, периодические и хаотические аттракторы и поведение сложных систем в природе и обществе. Бифуркации. Самоорганизация в живой и неживой природе. Ячейки Бенара. Реакции Белоусова-Жаботинсккого. Уравнения системы «хищник-жертва» и их решения. Рынок – как самоорганизующаяся система. Волны Кондратьева. Возможность прогноза в самоорганизующихся системах.

5. ТЕМЫ СЕМИНАРСКИХ ЗАНЯТИЙ И ТЕМАТИЧЕСКИХ ДИСКУССИЙ

Семинарские занятия проходят в виде докладов и дискуссий по соответствующим темам.

Семинар 1. Естественная и гуманитарная культуры. Панорама современного естествознания

I. Естественная и гуманитарная культуры.

1. Наука как объективное и предметное знание.

2. Критерии истинности теории.

3. Естествознание и нравственность.

II. История естествознания от древнего мира до 17 века.

1. Милетская школа. (Фалес, Анаксимен, Анаксимандр.)

2. Взгляды Платона и Аристотеля.

3. Система Птолемея.

4. Средневековые школы натурфилософов.( Абу ибн Сина, Бэкон.)

5. Система Коперника.

6. Взгляды Ньютона и Галилея.

Литература: [1, 4, 6, 11, 13]

Семинар 2. Структурные уровни организации материи

I. Гравитационное взаимодействие.

1. Законы гравитации в солнечной системе и галактиках.

2. Обнаружение черных дыр.

II. Электромагнитное взаимодействие.

1. Шкала электромагнитных волн.

2. Влияние электромагнитных волн на биологические объекты.

3. Электромагнитные поля мобильных телефонов.

4. Электромагнитные поля компьютеров.

5. Электромагнитные поля бытовых приборов.

III. Сильное взаимодействие.

1. Энергия ядер. Проблемы овладения ядерной энергией.

2. Иерархия элементарных частиц.

3. Квантовая хромодинамика. Кварки и строение элементарных частиц.

IV. Слабое взаимодействие.

1. Лептоны и слабое взаимодействие.

2. Типы лептонов и нейтрино.

3. Законы сохранения и симметрия в природе.

Литература:[1, 2, 3, 4, 6, 8]

Семинар 3. Фундаментальные взаимодействия

Ι. Дуализм волновых и корпускулярных свойств вещества.

1. Гипотеза де Бройля. Принцип неопределенности Гейзенберга Экспериментальные доказательства волновых свойств частиц.

2. Описание поведения микрочастиц. Волновая функция. Вероятностный характер процессов в микромире. Детерменизм в микромире.

3. Принцип Паули. Периодическая система химических элементов.

4. Химические связи и многообразие вещества.

ΙΙ. Пространственно-временные соотношения и системы отсчета.

1. Экспериментальные основы специальной теории относительности (СТО).

2. Экспериментальные доказательства СТО.

3. СТО в современных технологиях.

Литература: [1, 2, 3, 4, 6, 8]

Семинар 4. Концепция единства пространственно-временных отношений в природе

I. Общая теория относительности и эволюция Вселенной.

1. Экспериментальные доказательства ОТО.

2. Закон Хаббла. Определение постоянной Хаббла.

3. Постоянная Хаббла и время эволюции Вселенной.

4. Темная масса и темная энергия. Энергия вакуума как причина современного расширения Вселенной.

5. Концепция Большого взрыва. Теория «Горячей Вселенной». Этапы расширения Вселенной.

6. Экспериментальные доказательства теории «Горячей Вселенной».

7. Открытие реликтового излучения.

8. Анизотропия реликтового излучения и сетчатая структура Вселенной.

ΙΙ. Происхождение и эволюция галактик.

1. Происхождение и структура спиральных галактик.

2. Эллиптические галактики.

3. Неправильные галактики.

4. Квазары.

ΙΙΙ. Происхождение и эволюция звезд.

1. Протозвезды и их свойства.

2. Звезды в стабильной стадии. Солнце.

3. Стадия красного гиганта.

4. Белые карлики и их свойства.

5. Нейтронные звезды. Открытие и строение.

6. Черные дыры в двойных звездных системах.

Литература: [2, 3, 4, 6, 8, 9, 17]

Семинар 5. Континуальные и корпускулярные традиции описания природы

I. Микроэлементы.

1. Микроэлементы в растениях.

2. Роль микроэлементов для человеческого организма.

II. Органические соединения.

1. Ферменты и их функции.

2. Липиды и их функции.

3. Углеводы и их функции.

III. Витамины.

1. Жирорастворимые витамины.

2. Водорастворимые витамины.

3. Гиповитаминозы.

4. Гипервитаминозы.

Литература: [2, 3, 4, 7]

Семинар 6. Эволюция Вселенной

I. Законы генетики живых систем.

1. Строение ДНК и РНК. Их роль в синтезе белка.

2. Мутации и мутагенные факторы.

3. Наследственные заболевания.

4. Работа иммунной системы организма.

III. Генная инженерия.

1. Успехи в создании генномодифицированных продуктов.

2. Правовые аспекты создания ГМП.

3. Технология создания вакцин.

4. Клонирование. История клонирования.

5. Перспективы технологии клонирования.

Литература: [2, 3, 7, 15, 16]

Семинар 7. Биологический уровень организации материи

I. Происхождение солнечной системы.

II. Теории биохимической эволюции.

1. Теория коацерватных капель Опарина-Холдейна..

2. Фокса.

3. Проблема создания биологического кода.

III. Эволюция растений.

IV. Эволюция животных.

1. Эволюция ящеров.

2. Эволюция млекопитающих.

3. Происхождение человека.

Литература: [2, 3, 7, 9, 16, 17]

Семинар 8. Порядок и хаос в природе. Синергетика. Процессы самоорганизации в природе и обществе

1. Признаки самоорганизующися систем.

2. Состояние хаоса, странные аттракторы, понятие бифуркации.

3. Самоорганизующися системы в физике.

4. Самоорганизующися системы в химии

5. Самоорганизующися системы в биологии.

6. Процессы самоорганизации в человеческом обществе.

Литература: [12, 13, 14]

6. ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ
РАБОТЫ СТУДЕНТОВ

Главной формой самостоятельной работы студентов при изучении курса «Концепции современного естествознания» является изучение соответствующих разделов учебников и учебных пособий по тем или иным вопросам и темам.

Для организации самостоятельной работы важное значение приобретает подготовка и написание рефератов. В ходе этой работы студент должен определить литературные источники, после изучения которых сможет грамотно сформулировать цель, задачи и актуальность выбранной темы, а также приобрести навыки изложения своих мыслей и сформулировать выводы по изучаемым вопросам и проблемам.

Примерные темы рефератов перечислены в разделе 7. Они полностью отражают содержание курса «Концепции современного естествознания» в соответствии с Государственным стандартом по этой дисциплине.

Помимо указанных рекомендаций для самостоятельной работы студентов как очной так и заочной форм обучения предлагается решение конкретных задач в рамках по каждой теме; всего 40 задач (№№ 000 – 140 на стр. 23-26 настоящего УМК).

Перечень и содержание этих задач указан в разделе 8.1. Номера задач по каждой теме приведены в круглых скобках таблицы.

Разделы и темы для самостоятельного обучения.	Виды и содержание самостоятельной работы
Тема 1. Естественная и гуманитарная культуры. История естествознания. Панорама современного естествознания	Проработка учебников и учебных пособий [1,5,13]. Подготовка рефератов по истории естествознания. Дискуссия: проблема двух культур. Решение задач (114, 117, 128, 129)
Тема 2. Структурные уровни организации материи. Микро-, макро-, и мегамиры. Физический вакуум. Ядра и элементарные частицы. Атомы и молекулы. Микроскопические тела. Макроскопические тела. Звезды. Галактики. Метагалактика. Крупно-масштабная структура Вселенной.	Проработка учебников и учебных пособий [3,7,15] и конспекта лекций. Подготовка рефератов. Решение задач (105, 108, 110, 112, 117)
Тема 3. Фундаментальные взаимодействия. Радиоактивность. Закон радиоактивного распада. Деление тяжелых ядер. Цепная реакция деления ядер урана. Термоядерный синтез.	Проработка учебников и учебных пособий [4,8,16] и конспекта лекций. Подготовка к круглому столу: достижения и проблемы ядерной энергетики. Решение задач (106, 107, 112, 120)
Тема 4. Концепция единства пространственно-временных отношений в природе. Законы сохранения энергии, импульса, момента импульса и их связь с симметриями пространства-времени. Симметрия в живой и неживой природе.	Проработка учебников [1,9,17] и конспекта лекций. Подготовка рефератов. Решение задач (107, 111, 119)
Тема 5. Континуальные и корпускуляр-ные традиции описания природы.	Проработка учебников и учебных пособий [2,10,18] и конспекта лекций. Подготовка реферата Решение задач (101, 102, 118)
Тема 6. Эволюция Вселенной.	Проработка учебников и учебных пособий [3,11,13] и конспекта лекций. Подготовка реферата Решение задач (111, 112, 115, 117)
Тема 7. Биологический уровень организации материи. Структурные уровни организации живой материи. Химическая организация клетки: неорганические соединения, органические соединения (белки, жиры, углеводы). Основы клеточной теории.	Проработка учебников и учебных пособий [4,12,15] и конспекта лекций. Подготовка к дискуссии: «Достижения и проблемы генной инженерии». Решение задач (121, 122, 123, 129, 136)
Тема 8. Порядок и хаос в природе. Синергетика, самоорганизация в природе.	Проработка учебника и конспекта лекций. Подготовка реферата Решение задач (111, 112, 113, 117)

7. ТЕМЫ РЕФЕРАТОВ

1. Естественная и гуманитарная культуры.

2. Научный метод.

3. Корпускулярная и континуальная концепции описания природы.

4. Порядок и беспорядок в природе, хаос.

5. Структурные уровни организации материи, микро-, макро - и мегамиры.

6. Пространство, время.

7. Принципы относительности.

8. Принципы симметрии.

9. Законы сохранения.

10. Взаимодействие, близкодействие, дальнодействие.

11. Состояние.

12. Принципы суперпозиции, неопределенности, дополнительности.

13. Динамические и статистические закономерности в природе.

14. Законы сохранения энергии в макроскопических процессах. Принцип возрастания энтропии.

15. Химические системы, энергетика химических процессов, реакционная способность веществ.

16. Особенности биологического уровня организации материи.

17. Принципы воспроизводства и развития живых систем.

18. Многообразие живых организмов.

19. Основы организации и устойчивости биосферы.

20. Генетика и эволюция.

21. Ноосфера.

22. Проблема времени.

23. Самоорганизация в живой и неживой природе.

24. Принципы универсального эволюционизма.

25. Путь к единой культуре.

8.ТЕМЫ КОНТРОЛЬНЫХ РАБОТ

Темы контрольных работ для студентов очной формы обучения

(определяет преподаватель)

1. Фундаментальные взаимодействия.

2. Специальная теория относительности.

3. Эволюция Вселенной.

4. Эволюция звезд.

5. Происхождение и строение солнечной системы.

6. Химическое строение живых организмов.

7. Законы генетики. Проблемы генной инженерии.

8. Происхождение живого и его эволюция.

9. Происхождение человека.

10. Проблемы синергетики.

Темы контрольных работ для студентов заочного отделения

Таблица вариантов выбора контрольных работ

Вариант	1	2	3	4
0	110	120	130	140
1	101	111	121	131
2	102	112	122	132
3	103	113	123	133
4	104	114	124	134
5	105	115	125	135
6	106	116	126	136
7	107	117	127	137
8	108	118	128	138
9	109	119	129	139

Номер варианта соответствует последней цифре номера зачетной книжки.

Примечание:

№ 000–110 – задачи на сравнение всех типов различных взаимодействий. Законы сохранения в ядерных реакциях.

№ 000-120 – состав и структура галактик. Эволюция Вселенной. Строение Солнечной системы.

№ 1– современные проблемы биологии. Эволюционные процессы в живых системах.

№ 000-140 – задачи на законы генетики.

ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ

Пример 1. Сравнить для изотопа водорода 1Н2 силы гравитационного и кулоновского взаимодействия электрона и ядра изотопа.

Решение:

ДАНО:

q1 = e- = -1.6 ·10-19Кл

q2 =½e-½ = 1.6 ·10-19Кл

m1 = 9.1·10-31 кг

m2 = 3.3425 ·10-27кг

1/4pe0 =9 ·109 Н м2/Кл2

G = 6.67·10-11 Н м2/кг2

Определить: F1/F2

Решение:

Сила электростатического взаимодействия электрона и протона F1, находящегося в ядре изотопа водорода определяется законом Кулона:

F1 = q1q2/4pe0 r2 = e2/ 4pe0 r2

Сила гравитационного взаимодействия электрона и ядра F2 определяется законом всемирного тяготения:

F2 = G m1m2/r2

Сравнивая две силы, возьмем отношение этих сил:

F1/F2 = q1q2/4pe0 r2 : G m1m2/r2 = q1q2 /4pe0 × G m1m2 =

=(1.6 ·10-19)2 9×109/(6×9.1×10 -31×3.3425×10-27)=

=2.56 ×9 /6.67×9.1×3.3425×10-38+9+11+31+27

=0.11356×1039»1.14×1038 .

Ответ: F1/F2 =1.14×1038 .

Пример 2.Оценить возможный радиус черной дыры для звезды, масса которой больше солнечной массы в 10 раз.

Решение:

ДАНО:

М = 10M0 = 10×2×1030кг=2×1031кг.

G =6.67×1011Нм2/кг2.

с = 3·108 м/с.

Определить: Rч. д

Решение:

Радиус черной дыры (без учета эффектов общей теории относительности) находится из условия равенства второй космической скорости и скорости света.

Вторая космическая скорость – это скорость, с которой тело может уйти за пределы поля тяготения. Она находится из условия закона сохранения энергии в точке, удаленной от центра тяготения на расстояние R, и на бесконечном расстоянии:

Епот R + Eкин R = Епот ¥ + Екин ¥

mV2/2 - GmM/R = 0 + 0

________

VII = Ö 2GM/R – вторая космическая скорость.

Приравнивая вторую космическую скорость к скорости света, получаем:

_______

с = Ö 2GM/R

Откуда R = 2GM/c2

R = 2×6.67×10-11×2×1031/(3×108)2 =(2×6.67×2/9) ×10-11+31-16=2.9644×104м »29.6 ×103м »30 км.

Ответ: Rч д » 30 км.

Пример 3. Определить расстояние в световых годах до галактики по ее красному смещению Dl =10 нм линии l = 486 нм.

Решение:

Н =75 км×с-1/Мпк.

Dl =10 нм.

l = 486 нм.

Определить: R.

При удалении галактики со скоростью V согласно эффекту Доплера для смещения Dl в красную сторону (в сторону удлинения длины волны) линии излучения l справедливо соотношение (при небольшом удалении):

Dl/l = V/c,

где c – скорость света.

Отсюда скорость удаления галактики равна:

V = c ×Dl/l.

Вычислим скорость, чтобы узнать скорость удаления:

V = 3×108×10/486 =0.062×108 м/с =62×105 м/c =6200 км/с.

По закону Хаббла скорость удаления пропорциональна расстоянию до галактики:

V = H ·R.

Примем постоянную Хаббла Н = 75 км×с-1/Мпк.

Расстояние до галактики будет:

R = V/H = 6200/75 = 82.7 Мпк.

Учтем, что 1 парсек = 3.26 световых года, а 1 Мпк =106 пк. Тогда

R =269×106 cв. лет.

Ответ: галактика удалена на 269 млн. световых лет.

Пример 4.

В результате соударения a - частицы с ядром атома бора 5В10 образовались два новых ядра. Одним из этих ядер стало ядро атома водорода 1Н1.

Определите порядковый номер и массовое число второго ядра. Дать символическую запись ядерной реакции и определить ее энергетический эффект.

Решение:

Обозначим неизвестное ядро символом ZXA. Так как a-частица представляет собой ядро гелия 4He2, запись реакции имеет вид

2He4 + 5B10 ® 1H1 + ZXA

Применив закон сохранения числа нуклонов, получим уравнение 4+10=1+А, откуда А=13. Применив закон сохранения заряда, получим уравнение 2+5=1+Z, откуда Z=6. Следовательно, неизвестное ядро является ядром атома изотопа углерода 6С13. Окончательно записываем реакцию:

2He4 + 5B10 ® 1H1 + 6С13

Но в таблицах обычно указываются массы элементов в атомных единицах массы, а энергия в ядерной физике определяется в мегаэлектронвольтах (МэВ =106эВ=1.6×10-13Дж).

В этих единицах с2=9× 1016м2/c2=931 МэВ/а. е.м.

Тогда, энергетический эффект Q ядерной реакции, выражаемый в мегаэлектронвольтах, определяется по формуле

Q =(М10 - М20 - ma) ×931 (*)

Хотя это соотношение относится к массам ядер, если добавить массы электронов элементов, входящих в реакцию, соотношение (*) останется справедливым для атомных масс элементов. Воспользовавшись данными табл.3, получаем:

Q=931{(mHe + mB) - (mH + mB)} = 931{(4.00260 + 10.01294) – (1.00783 + +13.00335)}МэB = +4.06 МэВ

Знак + означает, что энергия выделяется.

Решение генетических задач

При решении задач в области генетики студент должен усвоить следующие основные принципы:

1) в передаче наследственной информации участвуют оба родителя, и они вносят одинаковый вклад в генетическую конструкцию потомка;

2) каждая особь имеет по два гена, в то время как гамета содержит лишь один такой ген;

3) две пары генов, находящихся в разных хромосомах, наследуются независимо друг от друга;

4) две пары генов, находящихся в одной и той же хромосоме, имеют тенденцию наследоваться совместно, но могут разделяться в случае кроссинговера;

5) гаметы могут соединяться в случайных комбинациях.

При решении генетических задач следует придерживаться следующих правил:

1) Записать символы, используемые для обозначения каждого гена.

2) Выяснить генотипы родителей, определяя их по фенотипам самих родителей, а если этого недостаточно, то по фенотипам либо их родителей, либо потомков.

3) Определить все гаметы, образующиеся у каждого родителя.

4) Начертить решетку Пеннета, в которой по горизонтали записать женские гаметы, а по вертикали – мужские.

5) Заполнить клетки решетки, записав в них генотипы соответствующих потомков, и определить соотношения в потомстве разных генотипов и разных фенотипов.

6) При решении задач на "признаки, сцепленные с полом" учесть, что ген, отвечающий за признак, находится в Х хромосоме, находящейся в половой паре хромосом. У женской особи рецессивный ген «а» не проявляется ( генотип ХАХа ), а в мужской особи рецессивный ген проявляется, так как нет альтернативного гена ( генотип ХаУ)

Пример 5. У человека ген карего цвета глаз доминирует над геном голубых глаз. Гетерозиготная кареглазая женщина вышла замуж за голубоглазого мужчину. Какой цвет глаз возможен у их детей?

Условие задачи оформим в виде таблицы

Фенотип	Ген	Генотип
Карий цвет глаз	B	BB, Bb
Голубой цвет глаз	b	bb

Генетическая запись решения:

Р Bb х bb

G B b b

F1 Bb bb

либо с помощью решетки Пеннета

	B	b
b	Bb	bb
b	Bb	bb

Гетерозиготная особь (в данном случае – мать) дает два типа гамет, гомозиготная (отец) – один. В результате такого брака вероятность рождения детей с карими и голубыми глазами равна 1:1 (по 50%).

Задачи для очной и заочной форм обучения

101. Оценить, во сколько раз сила электростатического взаимодействия двух электронов между собой больше их гравитационного притяжения?

102. Оценить, во сколько раз сила электростатического отталкивания двух протонов между собой больше их гравитационного притяжения?

103. Определить радиус черной дыры в центре галактики с массой порядка 109 масс Солнца.

104. Оценить возможный радиус черной дыры для Солнца.

Задачи 105–107. Дописать ядерную реакцию и определить порядковый номер и массовое число второго ядра. Дать символическую запись ядерной реакции и определить ее энергетический эффект.

105. 90Th230® 88Ra226 + ?

106. 7N14 + 2He4 ® 8O 17 + ?

107. 88Ra226 ® ? + 2He4.

108. Оценить расстояние до галактики, если красное смещение линии Ha водорода (длина волны l=656 нм) составляет 30 нм. Принять постоянную Хаббла Н=75 км с-1/Мпк.

109. Оценить расстояние до галактики, если красное смещение линии Ha водорода (длина волны l=656 нм) составляет 10 нм. Принять постоянную Хаббла Н=75 км с-1/Мпк.

110. По красному смещению линий водорода было найдено, что галактика, находящаяся на расстоянии 45 млн. световых лет, удаляется со скоростью 103км/с. Оценить постоянную Хаббла.

Задачи 111-120 представляют собой небольшой реферат на заданную тему. В конце необходимо указать список используемой литературы.

111. Возникновение галактик.

112. Химический состав Вселенной и эволюция звезд.

113. Происхождение солнечной системы.

114. Источники энергии звезд.

115. Нейтронные звезды как окончание эволюции звезд. Теория и эксперимент.

116. Определение постоянной Хаббла и оценка времени развития Вселенной.

117. Экспериментальные доказательства теории горячей Вселенной.

118. Открытие реликтового излучения.

119. Планеты Солнечной системы.

120. Радиоизотопные методы датировки событий.

Задачи 121-130 представляют собой небольшой реферат на заданную тему. В конце необходимо указать список используемой литературы.

121. Роль микроэлементов в жизни растений и животных.

122. Белки и их функции.

123. Липиды и их функции.

124. Углеводы и их функции.

125. Иерархия живых организмов.

126. Наследственные заболевания, связанные с хромосомными нарушениями.

127. Клонирование. Механизм и использование.

128. Достижения и проблемы генной инженерии.

129. Происхождение жизни на Земле.

130. Происхождение человека.

131. Какова вероятность, что у гетерозиготных кареглазых родителей родится голубоглазый ребенок?

132. Какова вероятность, что у гомозиготных кареглазых родителей родится голубоглазый ребенок?

133. У человека дальтонизм (цветовая слепота) – рецессивный признак, сцепленный с полом, а нормальное цветоощущение – его доминантный аллель. Девушка, имеющая нормальное зрение, отец которой страдал цветовой слепотой, выходит замуж за нормального мужчину, отец которого тоже страдал световой слепотой. Какое зрение можно ожидать у детей от этого брака?

134. Классическая гемофилия у человека наследуется как сцепленный с Х-хромосомой рецессивный признак. У одной нормальной супружеской пары родился ребенок с аномалией. Кто это сын или дочь?

135. У молодых цыплят нет внешних заметных половых признаков, а между тем экономически целесообразно устанавливать для будущих петушков и курочек различные режимы питания. Нельзя ли для выявления пола воспользоваться тем фактом, что ген окраски находится в Х-хромосоме, причем рябая доминирует над черной? (у птиц гетерогаметный пол - женский).

136. У человека дальтонизм ( цветовая слепота) обусловлен рецессивным геном(а), расположенным в Х-хромосоме. У супругов с нормальным зрением родился ребенок с дальтонизмом. Кто это – сын или дочь?

137. У человека потребность в курении табака связана с рецессивным геном (а), расположенным в Х-хромосоме. Некурящий мужчина женился на некурящей женщине, отец которой много курил. Какова вероятность рождения ребенка, склонного к курению, и укажите его пол?

138. У людей любопытство – признак рецессивный (а) по отношению к равнодушию, сцепленный с полом. Любопытный юноша женится на равнодушной девушке. Отец девушки отличается любопытством, а мать и все ее предки были людьми равнодушными. Какова вероятность того, что сыновья от такого брака будут людьми любопытными?

139. У людей любопытство – признак рецессивный (а) по отношению к равнодушию, сцепленный с полом. Любопытный юноша женится на равнодушной девушке. Отец девушки отличается любопытством, а мать и все ее предки были людьми равнодушными. Какова вероятность того, что дочери от такого брака будут людьми любопытными?

140. У людей любопытство – признак рецессивный (а) по отношению к равнодушию, сцепленный с полом. Любопытный юноша женится на равнодушной девушке. Отец девушки отличается любопытством, а мать и все ее предки были людьми равнодушными. Какова вероятность того, что дочери от такого брака будут людьми равнодушными?

9. ВОПРОСЫ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ К ЭКЗАМЕНУ (ЗАЧЕТУ)

1. Типы фундаментальных взаимодействий.

2. Радиус гравитационного взаимодействия.

3. Радиус электромагнитного взаимодействия.

4. Радиус слабого взаимодействия.

5. Что показывает константа взаимодействия?

6. Какая частица переносит гравитационное взаимодействие?

7. Какая частица переносит электромагнитное взаимодействие?

8. Какая частица переносит сильное взаимодействие?

9. Какая частица переносит слабое взаимодействие?

10. Характерный признак слабого взаимодействия.

11. Какие из фундаментальных взаимодействий являются дальнодействующими? Какие из фундаментальных взаимодействий являются короткодействующими?

12. При какой температуре электромагнитное и слабое взаимодействия разделились?

13. Что такое бозон Хиггса?

14. Понятия первой и второй космических скоростей.

15. Что такое черная дыра?

16. Как обнаруживают черные дыры

17. Может ли существовать ядро атома при уменьшении константы сильного взаимодействия на 10 %?

18. Антропный принцип.

19. Приведите сильную формулировку антропного принципа.

20. С какой скоростью сближаются два фотона?

21. Как изменяются пространственные промежутки для движущихся тел?

22. Как изменяются временные промежутки для движущихся тел?

23. Какое соотношение между массой и энергией?

24. Как зависит масса от скорости движения частицы?

25. Экспериментальные доказательства справедливости СТО.

26. Какие постулаты лежат в основе специальной теории относительности?

27. Постулаты Эйнштейна в СТО?

28. Привести пример двумерного пространства с положительной кривизной.

29. Аксиомы Эвклида, описывающие плоское пространство.

30. Как свет распространяется в плоском пространстве и в криволинейном.

31. О чем говорит теория А. Фридмана?

32. Что такое красное смещение галактик?

33. Вследствие какого эффекта происходит красное смещение галактик?

34. Три сценария развития Вселенной?

35. Что такое критическая плотность Вселенной?

36. Что такое скрытая масса?

37. Возможные варианты скрытой массы во Вселенной.

38. Что такое скрытая темная энергия?

39. Эффект Хаббла.

40. Постоянная Хаббла и оценка времени развития Вселенной.

41. Оценить расстояние до галактики, если известно, что она удаляется со скоростью 103км/с.. Принять постоянную Хаббла равной Н=75 км с-1/Мпк.

42. Этапы расширения Вселенной?

43. При какой температуре произошел отрыв излучения от вещества и почему?

44. Реликтовое излучение.

45. Доказательства теории горячей Вселенной.

46. Типы галактик.

47. Эволюция звезд.

48. Источники энергии звезд.

49. При каких температурах идет протон-протонный цикл?

50. При каких температурах идет углеродный цикл?

51. На каких элементах заканчивается синтез элементов в недрах стабильных звезд?

52. Этапы эволюции звезд.

53. Зависимость эволюции звезд от массы.

54. Судьба солнца.

55. Гипотеза де Бройля. Волновые свойства частиц.

56. Принцип неопределенностей Гейзенберга.

57. Классификация элементарных частиц.

58. Активность вещества ткани мамонтенка «Димы» по радиоуглероду в восемь раз меньше активности ткани современного слона. Когда жил «Дима», если период полураспада радиоактивного углерода 5730 лет?

59. Совокупностью каких кварков можно представить протон, нейтрон?

60. Перечислить макроэлементы в живых организмах.

61. Дать определение живого организма.

62. Белки и их функции.

63. Липиды и их функции.

64. Углеводы и их функции.

65. Виды нуклеиновых кислот.

66. Виды РНК.

67. Биологический код. Избыточность биологического кода.

68. Процесс транскрипции белка.

69. Что такое фенотип?

70. Что такое генотип?

71. Что такое рецессивный аллель?

72. Что такое доминантный аллель?

73. Законы генетики.

74. Девушка, имеющая нормальное зрение, отец которой страдал цветовой слепотой, выходит замуж за нормального мужчину, отец которого тоже страдал световой слепотой. Какое зрение можно ожидать у детей от этого брака?

75. Генетические болезни, связанные с полом.

76. Характеристики планет Солнечной системы с точки зрения теории эволюции.

77. Современная теория биохимической эволюции.

78. В чем суть палеонтологических доказательств теории эволюции?

79. Что является материалом для биологической эволюции?

80. Что является движущей силой для биологической эволюции?

81. В чем суть географических доказательств теории эволюции?

82. Что такое онтогенез?

83. Что такое филогенез?

84. Происхождение человека.

85. Таксоны человека.

86. Эволюция рода Homo.

87. Признаки самоорганизующихся систем.

88. Самоорганизующиеся системы в химии.

89. Самоорганизующиеся системы в физике.

90. Самоорганизующиеся системы в биологии.

91. Что такое бифуркация?

92. Определение странного аттрактора.

93. Самоорганизующиеся системы в истории.

94. Система хищник-жертва.

95. Самоорганизующиеся системы в экономике.

10. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
ДИСЦИПЛИНЫ

10.1. Литература

Основная:

1. , Голубева современного естествознания. – М.: Агар, 2000.

2. Тулинов современного естествознания. – М.: ЮНИТИ, 2004.

3. Дубнищева современного естествознания. – Новосибирск, 2000.

4. Найдыш современного естествознания: Учебник. – М.: Агар, 2004.

Дополнительная:

5. Вернадский по философии естествознания. – М.: Наука. 2000.

6. Дубнищева современного естествознания. Основной курс в вопросах и ответах. – Новосибирск, Сиб. ГУ. 2004.

7. . Биология. 1-3 т. – М.: Мир, 1993.

8. Галимов жизни. – М.: УРСС, 2001.

9. , Чернин. , жизнь, черные дыры. – М.: ЮНИТИ, 2001.

10. Хокинг Стивен. Краткая история времени. – СПб, Амфора, 2000.

11. Направление времени. – М.: УРСС, 2003.

12. Пригожин. И. Человек перед лицом неопределенности. Институт компьютерных исследований. – Москва-Ижевск, 2003.

13. Фейнберг культуры. Интуиция и логика в искусстве и науке. – М.: Наука 1992.

14. Тайны природы. Синергетика – наука о взаимодействии. Институт компьютерных исследований. – Москва-Ижевск. 2003.

15. Что такое жизнь. РХД. – Москва-Ижевск, 2002.

16. Жизнь как она есть. – М., 2002.

17. Рубин. Устройство нашей Вселенной. 2006.

10.2. Методическое обеспечение дисциплины

18. Фортыгин современного естествознания. Методические указания к контрольным работам для студентов заочной формы обучения всех специальностей. – М.: РГТЭУ 2005.

10.3. Материально-техническое и информационное
обеспечение дисциплины

Ресурсы Internet

1.  http://home/ptd.net/~swenger/

2.  htth://www/galaxy/net/~k12/matter/

3.  htth://www-hflm.sci.kun.nl. hflm/levitate.html

Реализация программы дисциплины «Концепции современного естествознания» предполагает наличие:

– компьютерного класса с программным обеспечением соответствующих видов занятий.

– мультимедийного проектора.

КОНЦЕПЦИИ СОВРЕМЕННОГО
ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ

Учебно-методический комплекс

Редактор

Подписано в печать 03.07.2007 г. Формат 60х84/8. Бумага офсетная.

Гарнитура Times New Roman. Объем 4 п. л. Тираж 100 экз.

Цена договорная. Изд. зак. № 88. Тип. зак. №

Издательство Российского государственного торгово-экономического университета
г. Москва, А-445, ГСП-3, 125993