Почему подготовка экономистов требует ознакомления с ксе?

1. Почему подготовка экономистов требует ознакомления с ксе?

Необходимость ознакомления студентов с ксе связана с требованиями к более широкому уровню их знаний в области экономической науки и практики. Экономист в наше время для достижения успехов должен не только быть профессионалом в своей области, но и обладать научным мышлением. Это нужно для того, что бы быть осведомленным в вопросах, касающихся общепринятой естественно-научной картины мира. Следовательно, ксе повышает общий культурный и образовательный уровень будущих экономистов.

Так же экономист должен иметь представления о всевозможных инновациях с целью быстро и правильно оценивать те или иные предложения по совершенствованию современных технологий. Так цель ксе создание предпосылок для формирования современного инновационно-технологического мышления экономистов.

Многие считают, что экономика не связана с естественными науками, но это большая ошибка. Эти науки в последнее время стали часто проникать друг в друга. Тем более что на открытия наиболее плодовито влияет скрещивание наук. Таким образом, еще одна цель ксе – обогащение и совершенствование методов экономического исследования.

2. Иерархия уровней культуры.

Иерархия – расположение частей и элементов целого от высшего к низшему. Для естествознания таким высшим элементом (определяющей) является специфический способ организации и развития жизнедеятельности человека, т. е. культура. Культура делится на духовную и материальную. Духовная же культура делится на религию, искусство, науку и т. д. Функцией науки является получение и систематизация знаний о действительности. Наука делится на технические, естественные (физ. хим. мат. бия.), гуманитарные (соц. псих. ист. эк.) науки.… Вообще у культуры сложная иерархическая система и с каждым годом она только усложняется.

3. Аксиологическая многомерность духовной культуры.

Аксиология – это философское учение о духовных ценностях и структуре этих ценностей.

Человек всегда находится в непосредственном контакте с окружающей его средой. Всю необходимую о ней информацию человек получает с помощью органов чувств и на основании этой информации реагирует на изменения внешних условий. Полученная информация откладывается у человека в виде субъективного образа внешнего мира. Но этот образ сам по себе ничего не дает человеку. И только после оценке субъективного образа, путем сравнения его с идеальным образом, включаются человеческие реакции. Идеал присутствует в сознание каждого человек и является обобщением индивидуального и видового опыта реагирования на изменение внешних условий. Оценка субъективного образа происходит с разных сторон, в соответствии с разными критериями. При этом объекты и явления внешнего мира становятся для человека носителями различных духовных ценностей.

4. Гносеологические аспекты естественнонаучного знания.

Гносеология – это теория о возможности изучения окружающего мира, которая определяет критерий истинности знаний. Наука занимается производством объективного знания и обоснованием его истинности. Это означает, что все субъективное должно быть устранено из полученной информации об объекте или явлении. Но субъективную информацию нельзя просто выкинуть. Так одним из способов их разделения является экстраполяция полного знания в сторону уменьшения влияния субъективных факторов. Научное знание, полученное путем экстраполяции обязательно должно проверяться на предмет истинности. Но абсолютных критериев истинности нет. Поэтому в состав науки были включены гипотезы и теории, находящиеся в стадии проверки. В настоящее время они образуют три основные части науки: наука переднего края, ядро науки и история науки. Наука переднего края включает в себя истинные результаты и как бы неистинные, но полученные научными средствами. Задачей этой науки является генерация новых знаний и побуждение к их поиску. Но всегда необходима оценка истинности этих знаний. Только после доказательства истинности это знание включается в ядро науки. В ядро науки входят концепции, теории методов и результатов, истинность которых в настоящее время не вызывает сомнения. А в историю науки входят материально устаревшие знания, вытесненные из ядра науки.

5. Эмпирический и теоретический уровни научного знания.

Научные знания возникают в результате осмысления фактов и формируются в виде объективных научных законов. Существует два уровня научного знания: эмпирический и теоретический. Они связаны с формами научного исследования. Эмпирический метод направлен на объект и опирается на данные эксперимента. Теоретический же метод связан с совершенствованием аппарата науки и направлен на познание объективной реальности. Когда с помощью наблюдений (используя эмпирический метод) исследователь получает какие то результаты, он пытается найти их общие закономерности. Следовательно, логическим методом является индукция от частного к общему. Поэтому индуктивное обобщение рассматривается как эмпирический закон. Но проблемой этого метода является доказательство истинности эмпирических законов, т. к. никакое число наблюдений не является исчерпывающем доказательством истинности. Именно поэтому возникает теоретический уровень. Он идеализирует модели того или иного объекта для обоснования истинности эмпирических законов. Соотношение элементов идеализированного объекта представляет собой теоретические законы, которые формируются путем мыслительных действий с идеализированным объектом. Таким образом, теоретические знания противоположены индукции. Они являются переходом от принципов к их следствиям. Метод получения знаний по средствам такого перехода называется дедукцией.

6. Современный подход к периодизации естествознания. Основные этапы его развития.

Вопрос о возникновении науки до сих пор порождает множество споров. Некоторые ученые склонны считать, что наука зародилась с появлением традиционных культур Вавилона и Египта. При этом наука является знанием вообще, и отожествляется с существовавшим тогда довольно высоким уровнем технической деятельности. Другие историки относят зарождение науки к античности, т. к. там происходит переход к рациональному знанию. Многие остальные датируют возникновение культуры поздним европейским средневековьем, когда складывалась экспериментальная традиция в естествознании. В России же зарождение науки, как рационального познания, часто относят к 16-17 векам. (Синкретизм культуры древнего мира, научное мышление в древней Греции, научного мышление в эпоху феодализма/классический период, неклассический период, постнеклассика)

7. Зарождение национального научного мышления в Древней Греции

В первом веке до Н. Э. наблюдалось изменение общественной жизни в европейской культуре. Это было связано с процессами колонизации, мореплавания и торговли. Это сопровождалось появлением большого числа новых нестандартных для человека того времени ситуаций и в конечном итоге привело к зарождению правовых и гражданских норм, т. е. законов. Такой переход от регуляции общественной жизни обычаями к законам сопровождался рационализацией религиозно-мифологических построений и, как следствие, рационализацией мышления. Так теперь познание действительности проходило не через мифы и ритуалы, а через теоретическое мышление. Так это время связано с такими деятелями как Фалес, Пифагор, Демокрит (атомистическое учение), Аристотель, Архимед, Евклид. Естественно характер естественнонаучной картины мира был весьма наивен. Созерцательно-логистический стиль мышления практически полностью игнорировал эмпирическую сторону жизни. Поэтому Древнюю Грецию нельзя было считать отсчетом науки в современном смысле слова. Можно говорить лишь о формировании протонаучного стиля мышления и о зарождении элементов научной деятельности.

8. Научная деятельность в эпоху средневековья. Научная методология.

Наука сформировалась как самостоятельная духовная деятельность примерно в 16-17 веках. Это время пришлось на эпоху феодализма, когда большое влияние имела религия, т. е. христианство. Христианство дало мощный толчок развитию науки, т. к. Бог концентрирует в себе только то, что невозможно объяснить, а природу возможно и нужно объяснять, она подлежит объективному анализу. Поэтому именно 16-17 века связаны с деятельностью целого ряда великих ученых. Именно в это время математика становится великим, универсальным языком науки, базисом аналитических исследований (Р. Декарт), а центральное место начинают занимать методологии, основанные на опытном отношении между фактами и дальнейшем их обобщении индуктивными методами (Ф. Бэкон). Классическая наука стала зарождаться после как Н. Коперником было доказано существование гелиоцентрической системы мира. Г. Галилей, после переосмысления проблемы движения, показал эффективность применения идеализированных понятий, непосредственно встречающихся в природе. Его принцип относительности, преобразования, принцип инерции и др. понятия вошли в механику Ньютона, с которой и началось классическое естествознание. Так же необходимо отметить удивительные открытия в области астрономии сделанные И. Кеплером.

9. Классический период в истории науки.

В этот период человек пытался познать смысл бытия, поэтому находился в непрерывном поиске закономерности движений тел в пространстве. Именно поэтому в классический период большое внимание уделяется астрономии. Величайшим достижением являются эмпирические законы И. Кеплера, которые доказали существование порядка в движении планет Солнечной системы. (1.При невозмущенном движении орбита движущейся планеты есть эллипс, в одном из фокусов которой находится Солнце. 2. Радиус-вектор планеты в равные промежутки времени описывает равные площади. 3. Квадраты периодов обращения любых двух планет вокруг Солнца относятся как кубы полуосей их эллиптических орбит). На развитие науки в это время очень повлияла классическая механика И. Ньютона. В ней Ньютон обобщил весь предыдущий опыт человечества в изучении движения. Так все многообразие движения тел в пространстве можно привести к 2 законам инерции F = ma и всемирного тяготения F = G m1m2 \ r2 . Ньютоновская механика подтвердила истинность законов Кеплера и позволила предсказывать движение любых тел с высокой степенью точности. Так в 19 веке многие ученые считали, что естественно научная картина мира завершена. И все явления природы – это следствия электромагнитных и гравитационных взаимодействий между зарядами и массами, что приводит к определенным условиям поведения тел (концепция детерминизма). Главный методологический принцип классического естествознания – отделенность объекта от средств его познания.

10. Неклассические идеи в естествознании.

Идеи неклассического естествознания зародились еще в конце 19 века. Одной из них была эволюционная теория Дарвина, в соответствие с которой, эволюционные процессы необратимы и на индивидуальном уровне являются абсолютно необратимыми. Это коренным образом противоречило классическому естествознанию, вследствие чего, наступил период научной революции. Этот период связан с такими именами как Планк, который ввел представление о квантах электронного поля, и Эйнштейн, создавший специальную и общую теории эволюции. Очень много нового было сделано в атомной и субатомной физике, совершенно новой науки имевшей дело не с макро, а с микромиром. Еще одной особенностью неклассического естествознания является преобладание вероятностно-статистического подхода к природным явлениям и объектам, что означал отказ от концепций детерминизма. Важную роль сыграла и идея дополнительности Н. Борома. Эта идея дала понять, что невозможно не только однозначное, но и всеобъемлющее предсказание поведения всех физических предметов, характеризующих динамику микрообъектов. Так же произошла переоценка роли опыта и теоретического мышления, т. е. расхождение науки со здравым смыслом.

11. История естествознания как смена научных парадигм.

Парадигма – концептуальная схема постановки проблем, решений и методов исследования, которые в течение определенного времени господствуют в научном сообществе. Новый взгляд на развитие науки сформировал американский философ Томас Кун. В соответствие с его идеями большую часть времени происходит развитие «нормальной» науки, когда происходит накопление и расширение научных знаний, его уточнение в рамках принятой парадигмы. При этом парадигма является и примерами научности, истинности, значимости, а все что в нее не вписывается, признается не научным. Но по мере углубления и расширения научных знаний, исследований, методов и средств, факты, не вписывающиеся в парадигму, все более увеличиваются. Когда это информация достигает определенной критической массы, происходит научная революция, связанная с переходом на новую парадигму. После нее начинается процесс новой «нормальной» науки. В настоящее время считается, что за всю историю было 2 парадигмы: Ньютоновская и Эволюционная. В соответствие с Ньютоновской природа в целом качественно не развивается, а все изменения связаны лишь с количественными характеристиками существующих материальных связей. В соответствие с эволюционной, развитие имеет уникальный непредсказуемый характер, однако определенные закономерности все же существуют, но они проявляются не как однозначные, а как тенденции развития. В соответствие с Ньютоновской парадигмой мир воспринимается как «существующий», когда все развитие происходит по законам, а в соответствие с Эволюционной – как мир «возникающий».

12. Концепция детерминизма в классическом естествознании.

Детерминизм – это закономерность и причинная обусловленность всех процессов и явлений, когда за причиной всегда следует следствие. В классическом периоде естествознания наука связана, прежде всего, с механикой ньютона. Но следует отметить, что законы классической механики формулируются не для реальных, а для идеальных объектов и ситуаций. Фундаментом классической механики является утверждение о том, что (в инерциальных системах отсчета) ускорение а материальной точки массой m определяется силой F, характеризующей её взаимодействие с другими материальными объектами F=ma. С помощью этого уравнения решаются основные динамические задачи. Но чрезмерная идеализация Ньютоновской механики ведет за собой ограниченность ее применения. Так Ньютоновскую механику не применяют для описания очень быстрых процессов, из-за того, что скорость передачи информации о положении и взаимодействие точек в рамках Ньютоновской механики должна быть бесконечно большой. Так же ньютоновскую механику нельзя применять для описания движений в микромире, т. к. тут не применяется её идеализация. И, наконец, ньютоновскую механику не применяют для описания необратимых процессов. Эти процессы можно описать только с применением статистических методов.

13. Законы сохранения и их связь с преобразованиями симметрии пространства и времени.

В классической механике есть 3 ЗС. Это ЗС энергии: полная механическая энергия Е материальной точки не изменяется при движении этой точки в поле потенциальных сил. E = const. Так как полная механическая энергия это сумма потенциальной П. и кинетической Т энергии, то закон можно записать так: Т+П. = const. При движении в поле не потенциальных сил полная механическая энергия не сохраняется. ЗС импульса: для замкнутых систем материальных точек сумма их импульсов постоянна. ΣNi=l mi vi = const. Этот закон распространяется за пределы классической механики. Этот закон запрещает самодвижение объектов и открывает возможность реализации некоторых нетривиальных способов увеличения скорости. ЗС момента импульса: если при движении объекта его импульс меняется, то момент импульса остается неизменным. L=pr=const. Все три закона являются следствием уравнений Ньютоновской механики. А в 1918 году немецкий математик Эмми Нетер сформулировал замечательную теорию, согласно которой для физической системы, движение которой описывается некоторым дифференциальным уравнением, каждому непрерывному преобразованию симметрии координат и времени соответствует определенный закон сохранения и наоборот. Непрерывными преобразованиями симметрии являются, сдвиг отсчета времени, сдвиг начала координат, поворот осей координат в пространстве. Согласно теореме Нетер, с однородностью времени связан ЗСЭ, с однородностью пространства – ЗСИ, а изотропностью пространства – ЗСМИ. Законы сохранения приобретают онтологический смысл, и являются следствием Ньютоновских законов. Они отражают представление классической науки о пространстве и времени, о вечности и бесконечности нашего мира.

14. Антиномия дискретности и непрерывности в вопросе о структуре материи.

Антиномия – это противоречащие друг другу взгляды на объекты и явления, допускающее одинаково убедительное доказательство. С древних времен существовало два представления о структуре материального мира: континуальная концепция Анаксагора-Аристотеля (материю можно делить до бесконечности. Она заполняет все пространство не оставляя пустоты) и атомистическая/ корпускулярная концепция Левкиппа – Демокрита (материю можно делить на части до определенного предела – атомов. Существует пустое пространство). С появлением Ньютоновской механики, вопросов о том, что верной является корпускулярная концепция, практически не осталось. Корпускулярный подход стал основой математической формализации процессов движения. Каждой точке пространства сопоставляется значение скорости, которую будет иметь любой объект, проходящий через данную точку, следовательно, задано поле скоростей. Аналогичным образом могут быть заданы скалярные поля давлений, температур, плотности или векторы скорости силы.

15. Взаимодействия в природе и их описание в рамках концепций дально - и близкодействия.

С принятием корпускулярной концепции возникла концепция дальнодействия, в соответствие с которой взаимодействие между телами осуществляется мгновенно и непосредственно через пустое пространство, которое не принимает в этом никакого участия. Хотя в этой концепции было оно «но». Было не ясно как взаимодействующие тела «информируют» друг друга о своем присутствие. Но когда М. Фарадей выдвинул новый подход к природе электрических взаимодействий (концепция близкодействия) этот вопрос решился. Фарадей считал, что тело A, имеющее заряд, создает вокруг себя электрическое поле, а другое тело B, так же имеющее заряд, «чувствует» это поле. FB= -(k qAqB \ r2)er FA =-FB. k – коэффициент пропорциональности, r – расстояние между телами, e – единичный вектор в направлении от А к В. Очевидно, что аналогичный подход можно применить и к тяготению, когда переносчиком этого взаимодействия является гравитационное поле.

16. Специальная и общая теории относительности Эйнштейна.

Понятия пространства и времени играют важнейшую роль в человеческом мышлении отношение к пространству и времени. Отношение к пространству в Древней Греции было тесно связано с представлением о структуре материи. Так атомисты придерживались мнения о пустоте, а континуалисты имели противоположенное мнение. Не меньше внимания древнегреческие философы уделяли и времени, считая, что оно немыслимо, и не существует вне движения, но оно и есть само по себе движение. Позже ньютоном была создана концепция абсолютного пространства и абсолютного времени. Важнейшим принципом ньютоновской механики был принцип относительности Галилея (не существует абсолютно неподвижной ИСО) и галилеевские преобразования, но вскоре выяснилась их ограниченность. Это выразилось в появлении концепций абсолютно неподвижного эфира. В соответствие с этой концепцией, средой, в которой распространяется свет, служит абсолютно неподвижный эфир. Следовательно, абсолютно неподвижной должна быть и система отсчета, связанная с этим эфиром. Но тогда скорость света, в какой либо системе отсчета, движущейся относительно эфира, должна зависеть от того, в каком направлении распространяется свет. Но эксперименты опровергли это утверждение и показали, что скорость света одинакова во всех направления. Это противоречие привело к тому, что пришлось вернуться к принципу относительности. Правда теперь это была специальная теория относительности Эйнштейна. В основе СТО лежат 2 постулата: все инерциальные системы отсчета непрерывны; скорость света постоянна во всех инерциальных системах отсчета. Самый важный практический вывод СТО – это вывод о взаимосвязи массы и инертности в релятивистской динамике кинетическая энергия тела массой mo определяется разностью полной релятивистской энергии и энергии «покоя». T=E-Eo T= (mo V2 )\2 E= (mo c2 )\ кв корень 1- V2 \ c2

E= mo c2 . в соответствие с СТО даже неподвижное тело обладает энергией покоя, которую можно назвать внутренней энергией данного тела. Основные положения ОТО. Скорость света в вакууме – это максимальная скорость движения материальных объектов в природе. В то же время Ньютоновская теория говорит, что гравитационные возмущения распространяются в пространстве мгновенно. Введу этих противоречий Эйнштейном была сформулирована ОТО. В основу ОТО был заложен принцип эквивалентности (невозможно отличить действия однородного гравитационного и силового полей). Так в соответствие с ОТО пустого пространства не существует, а пространство времени является свойством гравитационного поля, которое равносильно искривленному полю.

17. Проблема необратимости и понятие состояния в статистических теориях.

Основной проблемой в классической физике долгое время была проблема необратимости реальных процессов в природе. Необратимым называется такое поведение системы, когда ее отдельные состояния могут проявляться только в определенной последовательности. В 1859 году Максвелл ввел понятие вероятности в физику. Максвелл считал, что нельзя не только проследить за изменением импульсов частиц, но и нельзя точно определить импульсы и координаты всех молекул тела в заданный момент времени. Их следует рассматривать как случайные величины, т. е. поведение молекул подчиняется вероятностным законам. *

18. Порядок и беспорядок в природе. Энтропия.

При изучении тепловых явлений были сформулированы два основных закона термодинамики, которые называются началами термодинамики. Первое начало термодинамики – количество теплоты, сообщенное системе равно сумме приращения её внутренней энергии и совершенной механической работы: Q=ΔU+A. Второе начало термодинамики – тепло не может самопроизвольно перетекать от холодного тела к горячему; нельзя построить вечный двигатель, который совершал бы полезную работу только за счет охлаждения теплового резервуара; нельзя достичь температуры абсолютного нуля; энтропия при любом реальном процессе либо возрастет, либо останется неизменной. Энтропия – такая физическая величина, приращение которой ΔS равно количеству тепла ΔQ, полученному системой, деленному на абсолютную температуру. ΔS = ΔQ / Т. Если два тела имеющие разную температуру привести в тепловой контакт, то изменение энтропии этой системы ΔS будет складываться из изменения энтропии первого тела ΔS1 и изменения энтропии второго тела ΔS2. ΔS=ΔS1+ΔS2 Физическая сущность энтропии заключена в статистической механике. Энтропия – это умноженный на постоянную Больцмана k натуральный логарифм вероятности P данного состояния макроскопической системы. S=klnP. *

19. Зарождение квантовых представлений в естествознании. Корпускулярно-волновой дуализм.

На основе результатов опытов и наблюдений было установлено, что нагретые тела излучают электромагнитные волны и свет. При этом спектр этого излучения имеет ярко выраженный максимум. однако к тому времени было известно, что спектральная плотность бесконечно возрастает с частотой. И при этом суммарная энергия излучения оказывается бесконечной. Это несоответствие назвали ультрафиолетовой катастрофой. Планк попытался объяснить это явление. Он выдвинул теорию о том, что нагретое тело излучает электромагнитные волны порциями (квантами). Причем энергия каждой такой порции пропорциональна её частоте. Эйнштейн предположил, что электромагнитные волны не только излучаются квантами, но и поглощаются квантами. Стало ясно, что электромагнитное поле имеет двойственную корпускулярно-волновую природу, т. к. в одних экспериментах поле вело себя как поток частиц, а в других, как электромагнитная волна. Это получило название корпускулярно-волновой дуализм. *

20. Стандартная модель элементарных частиц

В масштабах микромира разница между частицами вещества и частицами поля практически теряется, поэтому в соответствие со стандартной общепринятой моделью все известные элементарные частицы делятся на 2 класса: частицы - источники взаимодействий и частицы – источники взаимодействий. Частицы первого класса делятся на адроны (участвуют во всех фундаментальных взаимодействиях) и лептоны (не участвуют в сильных взаимодействиях). К адроном относиться очень много элементарных частиц, и очень часто они имеют своего двойника – античастицу. Лептоны это шесть элементарных частиц электрон, мюон, таон и связанные с ними 3 нейтрито. Все они так же имеют античастицу. Лептоны весьма похожи друг на друга по некоторым свойствам. Считается, так же, что все адроны – это суперпозиции кварков и антикварков. Они различны по свойствам и некоторые вообще не имеют аналогов в микромире. Кварки нельзя разорвать и они не существуют отдельно друг от друга. Теория, описывающая поведение кварков называется квантовой хромодинамикой. Частицы переносчики взаимодействий включают в себя 8 глюонов, ответственны за слияние кварков, фотон,осуществляет электромагнитное взаимодействие, промежуточные бозоны, ими обмениваются слабо-взаимодействующие частицы и гравитон участвует в гравитационном взаимодействие частиц.

21. Особенности эволюционных процессов в природе.

Развитие биологических объектов, таких как человек, человеческое общество, некоторых объектов неживой природы (в масштабах микромира), отличается особенностями, которые не вписываются в рамки ни динамических, ни статистических закономерностей. Состояние таких объектов не только нельзя однозначно предсказать, но нельзя даже определить вероятность того или иного состояния в будущем. Но при этом речь идет не о непознаваемости таких объектов, а о существовании закономерностей другого вида. Эволюционные процессы не обратимы на уровне поведения каждого индивидуального объекта, и в этом отличие от статистической необратимости свойственной системам с большим числом элементов. При этом статистическая необратимость связана с увеличением энтропии. А в результате эволюции структура объекта обычно усложняется, упорядочивается, а энтропия понижается. Так в результате эволюции объекты могут перейти в качественно новое состояние, на более высокий уровень организации. При чем на этом уровне будут действовать такие законы поведения объектов, которые не имели места на более низком уровне.

22. Космологическая модель Эйнштейна-Фридмана.

Физической теорией космология стала в 1917 году, когда в журнале Берменской Академии наук появилась статья Эйнштейна. Эйнштейн разработал релятивистскую теорию тяготения связав гравитацию со свойствами искривленного 4х мерного пространства временного пространства и назвал ее ОТО. В статье Эйнштейн применил уравнение ОТО к вселенной как к целому, назвав это мировым уравнением. Получилось, что не возможно стационарное состояние вселенной, а от малейшего толчка, все вещество будет вжиматься в точку. Радиус вселенной и плотность материи получались зависимы от времени. Однако их постоянство во времени было принято за основу при выводе мирового уравнения. Для разрешения противоречия Эйнштейн вводит в мировое уравнение дополнительное слагаемое. Фридман приходит на помощь к Эйнштейну. Фридман доказал, что изменчивость вселенной - ее родовое свойство, т. е. на нее должно распространяться понятие эволюция. Фридман показал, что эйнштейновское решение соответствующее, вселенной, а мировое уравнение имеет так же и другие решения, согласно которым радиус вселенной изменяется в соответствии с упругими свойствами пространства времени.

23. В чем суть гипотезы «Большого взрыва»

Нас интересуют события, которые произошли, по разным оценкам, 13 – 20 млрд. лет назад. Все это время наша Вселенная, согласно теории Большого взрыва, постоянно расширялась. В пролом же плотность вещества должна было быть огромной. Согласно теории А. Фридмана следует, что плотность могла быть бесконечно большой.

Согласно этой теории, ранняя Вселенная представляла собой гигантский ускоритель «элементарных» частиц. Началом работы Вселенского ускорителя был Большой взрыв. В теории космологии приято эволюцию вселенной разделять на 4 эры:

а) адронная эра (начальная фаза, характеризующаяся высокой температурой и плотностью вещества, состоящего из элементарных частиц – «адронов»);

б) лептонная эра (следующая фаза, характеризующаяся снижением энергии частиц и температуры вещества, состоящего из элементарных частиц «лептонов». Адроны распадаются в мюоны и мюонное нейтрино – образуется «нейтринное море»;

в) фотонная эра или эра излучения (характеризуется снижением температуры до 10 К, аннигиляцией электронов и позитронов, давление излучения полностью отделяет вещество от антивещества);

г) звездная эра (продолжительная эра вещества, эпоха преобладания частиц, продолжается со времени завершения Большого взрыва (примерно лет назад) до наших дней.

В нулевой момент времени Вселенная возникла из сингулярности, то есть из точки с нулевым объемом и бесконечно высокими плотностью и температурой. Пытаясь объяснить происхождение Вселенной, сторонники Большого взрыва сталкиваются с серьезной проблемой, поскольку исходное состояние Вселенной в разработанной ими модели не поддается математическому описанию. В их описаниях Вселенная в начале представляла собой точку пространства бесконечно малого объема, имевшую бесконечно большую плотность и температуру. Такое состояние вещества в принципе не может быть описано математически. На языке науки это явление получило название «сингулярности».

В течение первой миллионной доли секунды, когда температура значительно превышалаК, а плотность была немыслимо велика, происходили неимоверно быстро сменяющие себя экзотические взаимодействия, недоступные пониманию в рамках современной физики. В те первые мгновения все имевшиеся частицы должны были непрерывно возникать и аннигилировать. Это взаимное превращение частиц в излучение и обратно продолжалось до тез пор, пока плотность энергии фотонов превышала значение пороговой энергии образования частиц. Когда возраст Вселенной достиг одной сотой доли секунды, ее температура упала примерно доК, став ниже порогового значения, при котором могут рождаться протоны и нейтроны, некоторые из этих частиц избежали аннигиляции – иначе в современной нам Вселенной не было бы вещества. Через 1 секунду после Большого взрыва температура понизилась до 1010 К, и нейтрино перестали взаимодействовать с веществом. Вселенная стала практически «прозрачной» для нейтрино. Электроны и позитроны еще продолжали аннигилировать и возникать снова, но примерно через 10 секунд уровень плотности энергии излучения упал ниже и их порога, и огромное число электронов и позитронов превратилось в излучение катастрофического процесса взаимной аннигиляции. По окончанию этого процесса, однако, осталось определенное количество электронов, достаточное, чтобы, объединившись с протонами и нейтронами, дать начало тому количеству вещества, которое мы наблюдаем сегодня во Вселенной.

24. Основные этапы эволюции звезд.

Проблема эволюции звезд, несомненно, принадлежит к числу фундаментальных проблем астрономии, ведь вселенная состоит на 97% из звезд. Они же являются основным элементом галактики. Звезды – это огромные шары из гелия и водорода, а также других газов. Жизненный путь звезд, представляет собой законченный цикл – рождение, рост, период относительно спокойной актив­ности, агония, смерть, напоминающий жизненный путь отдельного организма. В процессе эволюции звезд в их недрах синтезировались все более тяжелые химические элементы, а при взрывах звезд эти элементы рассеивались в космическом пространстве. Так образовываются гигантские газо-полевые облака, заполняющие межзвездную среду. Так эти газопылевые облака начинают сжиматься под действием силы тяжести, становясь, все более компактными объектами. Температура их недр при этом непрерывно растет, пока не станет порядка нескольких миллионов градусов. При такой температуре в центральных областях протозвезд «включаются» первые термоядерные реакции на легких ядрах. Когда пойдут эти реакции, сжатие протозвезды замедлиться. Однако довольно быстро легкие ядра «выгорят», так как их обилие невелико, и сжатие протозвезды будет продолжаться почти с прежней скоростью, протозвезда «стабилизируется», т. е. перестаёт сжиматься, только после того как температура в ее центральной части поднимается настолько, что «включается» протонная или углеродно-азотная реакция. Она принимает равновесную конфигурацию под действием сил собственной гравитации и перепада газового давления, которые практически точно скомпенсируют друг друга. Собственно говоря, с этого момента протозвезда и становится звездой.«Протозвездная» стадия эволюции звезд довольно быстротечна.

По мере «выгорания» водорода состояние звезды будет очень медленно, но неуклонно меняться. Этот этап эволюции звезд, сопровождается взрывами (флуктуациями) и выбросами вещества в пространство. Но эволюция звезды не обратима. Когда содержание водорода в ядре звезды становится близким к 1%, темпы эволюции ускоряются. Для поддержания энерговыделения на необходимом уровне при резко уменьшившемся содержании водородного «топлива» необходимо в качестве «компенсации» увеличение температуры ядра, которое достигается путем сжатия звезды как целого. Очень скоро сжатие звезды прекращается, так как весь водород в ней выгорает. Зато «включается» новая область ядерных реакций – тонкая оболочка вокруг уже «мертвого» (хотя и очень горячего) ядра. По мере дальнейшей эволюции звезды эта оболочка все дальше и дальше отходит от центра звезды, тем самым, увеличивая массу «выгоревшего» гелиевого ядра. Одновременно будет происходить процесс сжатия этого ядра и его разогрев. Однако при этом наружные слои такой звезды начинают быстро и очень сильно «разбухать». Это означает, что при мало изменяющемся потоке поверхностная температура значительно уменьшается. Звезда приобретает все признаки красного гиганта. Красный гигант — звезда старая, в которой водород весь выгорел в результате ядерных реакций и превратился в гелий. Дальнейшие реакции превращения гелия в более тяжелые химические элементы идти там не могут из-за недостаточной для этого температуры. Оставшееся горячее ядро постепенно остывает и превращается в белого карлика, в котором силами гравитации противостоит давление вырожденного газа, обеспечивая тем самым устойчивость звезды. Ядерные реакции внутри белого карлика не идут, а свечение происходит за счет медленного остывания. На поверхности белого карлика могут сложиться условия для взрывного ядерного горения водорода, наблюдаемого как вспышка сверхновой звезды. Позже это звезда превращается в нейтронную. Если же масса умирающей звезды больше, чем в два с половиной раза превышает массу Солнца, то гравитационное сжатие уже не может быть остановлено, и звезда превращается в «черную дыру».

25. Происхождение и эволюция Земли.

Вопрос ранней эволюции Земли тесно связан с теорией её происхождения. Сегодня известно, что наша планета образовалась около 4,6 млрд. лет назад. В процессе формирования Земли из частиц протопланетного облака постепенно увеличивалась её масса. Росли силы тяготения, а, следовательно, и скорости частиц, падавших на планету. Кинетическая энергия частиц превращалась в тепло, и Земля всё сильнее разогревалась. При ударах на ней возникали кратера, причём выбрасываемое из них вещество уже не могло преодолеть земного тяготения и падало обратно. Чем крупнее были падавшие тела, тем сильнее они нагревали Землю. Энергия удара освобождалась не на поверхности, а на глубине, равной примерно двум поперечникам внедрившегося тела. А так как основная масса на этом этапе поставлялась планете телами размером в несколько сотен километров, то энергия выделялась в слое толщиной порядка 1000 км. Она не успевала излучиться в пространство, оставаясь в недрах Земли. В результате температура на глубинах 100—1000 км могла приблизиться к точке плавления. Дополнительное повышение температуры, вероятно, вызывал распад радиоактивных короткоживущих изотопов. По-видимому, первые возникшие расплавы представляли собой смесь жидких железа, никеля и серы. Расплав накапливался, а затем вследствие более высокой плотности просачивался вниз, постепенно формируя земное ядро. Таким образом, дифференциация (расслоение) вещества Земли могла начаться еще на стадии её формирования. Ударная переработка поверхности и начавшаяся конвекция, несомненно, препятствовали этому процессу. Но определённая часть более тяжелого вещества все же успевала опуститься под перемешиваемый слой. В свою очередь дифференциация по плотности приостанавливала конвекцию и сопровождалась дополнительным выделением тепла, ускоряя процесс формирования различных зон в Земле, предположительно ядро образовалось за несколько сот миллионов лет. При постепенном остывании планеты богатый никелем железо - никелевый сплав, имеющий высокую температуру плавления, начал кристаллизоваться — так зародилось твердое внутреннее ядро. Развитие других оболочек продолжалось гораздо дольше и в некотором отношении не закончилось до сих пор, Литосфера сразу после своего образования имела небольшую толщину и была очень неустойчивой. Она снова поглощалась мантией, разрушалась в эпоху так называемой великой бомбардировки, когда Земля подвергалась ударам очень крупных и довольно многочисленных метеоритов. Около 3,8 млрд. лет назад сложилась первая лёгкая и, следовательно, - «непотопляемая» гранитная кора. В то время планета уже имела воздушную оболочку и океаны; необходимые для образования газы усиленно поставлялись из недр Земли в предшествующий период. Атмосфера тогда состояла в основном из углекислого газа, азота и водяных паров. На вопрос Что ждет Землю в будущем, можно ответить лишь с большой степенью неопределённости, абстрагируясь как от возможного внешнего, космического влияния, так и от деятельности человечества, преобразующего окружающую среду, причем не всегда в лучшую сторону. В конце концов, недра Земли остынут до такой степени, что конвекция в мантии и, следовательно, движение материков (а значит, и горообразование, извержения вулканов, землетрясения) постепенно ослабнут и прекратятся, Выветривание со временем сотрет неровности земной коры, и поверхность планеты скроется под водой. Дальнейшая ее судьба будет определяться среднегодовой температурой. Если она значительно понизится, то океан замёрзнет и Земля покроется ледяной коркой. Если же температура повысится (а скорее всего именно к этому и приведет возрастающая светимость Солнца), то вода испарится, обнажив ровную поверхность планеты.

26. Внутренние и внешние оболочки Земли, их структура и динамика.

Земля имеет 6 оболочек: атмосферу, гидросферу, биосферу, литосферу, пиросферу и центросферу. Атмосфера - внешняя газовая оболочка Земли. Ее нижняя граница проходит по литосфере и гидросфере, а верхняя—на высоте 1000 км. В атмосфере различают тропосферу (двигающийся слой), стратосферу (слой над тропосферой) и ионосферу (верхний слой). Средняя высота тропосферы—10 км. Ее масса составляет 75% всей массы атмосферы. Воздух тропосферы перемещается как в горизонтальном, так и в вертикальном направлениях. Над тропосферой на 80 км поднимается стратосфера. Ее воздух, перемещающийся лишь в горизонтальном направлении, образует слои. Еще выше простирается ионосфера, получившая свое название в связи с тем, что ее воздух постоянно ионизируется под воздействием ультрафиолетовых и космических лучей. Гидросфера занимает 71% поверхности Земли.. Солнечный свет проникает на глубину 200 м, а ультрафиолетовые лучи — на глубину до 800 м. Биосфера, или сфера жизни, сливается с атмосферой, гидросферой и литосферой. Ее верхняя граница достигает верхних слоев тропосферы, нижняя — проходит по дну океанских впадин. Биосфера подразделяется на сферу растений и сферу животных. Литосфера - каменная оболочка Земли - толщиной от 40 до 100 км. Она включает материки, острова и дно океанов. Под литосферой расположена пиросфера — огненная оболочка Земли. Породы на значительных глубинах вследствие высоких температур и большого давления, вероятно, находятся в расплавленном состоянии. Центросфера, или ядро Земли, расположена на глуби не 1800 км. По мнению большинства ученых, она состоит из железа и никеля. Давление здесь чрезвычайно велико, температура— нескольких тысяч градусов. В каком состоянии находится ядро, пока неизвестно. Огненная сфера Земли продолжает охлаждаться. Твердая оболочкой утолщается, огненная—сгущается. В свое время это привело к формированию твердых каменных глыб— материков. Однако влияние огненной сферы на жизнь планеты Земля все еще очень велико. Неоднократно менялись очертания материков и океанов, климат, состав атмосферы. Экзогенные и эндогенные процессы беспрерывно изменяют твердую поверхность нашей планеты, что, в свою очередь, активно влияет на биосферу Земли. Толщина земной коры изменяется.

27. Специфика живого и фундаментальные свойства живой материи.

Фундаментальнейшим свойством живого является метаболизм (совокупность протекающих в живых системах химических превращений) в процессе обмена веществ происходит синтез молекул, входящих в состав клеток. Все живые организмы делятся на 2 группы, отличающиеся источником энергии – автотрофы (синтезируют органические соединения) и гетеротрофы (нуждаются в готовых органических веществах). Другим важным свойством живой материи является репродукция. Размножение необходимо для обеспечения непрерывности существования видов, т. к. продолжительность жизни отдельного вида ограничена. Существует 2 вида размножения: бесполое (новая особь образуется из одной или нескольких клеток материнского организма) и половое (новая особь развивается из зиготы, образующейся путем слияния половых клеток родительских организмов). Наследственность обеспечивает поток генетической информации между поколениями организмов. Генетическая информация – это информация о синтезируемых белках. Благодаря наследственности из поколения в поколение передаются признаки, обеспечивающее приспособленность организмов к среде обитания. Но если бы существовала только наследственность, организмы не могли бы приспосабливаться к изменениям во внешней среде. Для этого существует изменчивость (свойства живого приобретать новые признаки и утрачивать прежние). Онтогенез - индивидуальное развитие организмов, тоже является одним из фундаментальных свойств живой материи. Развитие организма базируется на генетической программе, заложенной в клетках зиготы, а осуществляется в конкретных условиях среды, влияющей на процесс организации генетической программы. Эволюция организмов представляет собой необратимый процесс развития живого. В результате эволюции происходит смена видов, образование новых организмов. Раздражимость – это способность организмов и всех живых систем воспринимать внутреннее и внешнее воздействие и адекватно на них реагировать.

28. Иерархия уровней организации живой материи. Субстрат жизни.

Жизнь на земле представлена организмами разного строения, которые принадлежат к различным группам и сообществам. Организмы характеризуются структурой на разных уровнях: молекулярный, клеточный, тканевой, органный. Существование жизни на всех уровнях определяется структурой более низкого уровня. Таблица.

Различие между живой и неживой природой отчетливо проявляется уже на уровне их химического состава. Основу живых организмов составляют химические элементы (органогены) – водород, углерод, кислород и азот, из которых преимущественно состоят органические вещества. Первое место среди них занимает углерод. Атомы углероды в одном и том же соединении способны выполнять роль и акцептора, и донора электронов; могут образовать почти все типы связей, изве6стных химии. Высокое содержание кислорода и водорода в живых организмах бесспорно связано с наличием окислительных и восстановительных свойств. Признаком живого на молекулярном уровне служат чрезвычайно многообразные органические соединения. Основой живого или субстратом жизни являются белки и нуклеиновые кислоты – биополимеры, находящиеся в тесном взаимодействие и взаимозависимости. Белки – строительный материал живого, они выступают в качестве биокатализаторов. Причем всем живым организмам на Земле присущ универсальный генетический код – каждой из 20 аминокислот, образующих все белки организма, соответствует определенная последовательность трех нуклеотидов в полинуклеотидной цепи. Таким образом, характерной чертой субстрата жизни является его структурная организация. Живое существо построено из тех же химических элементов, что и неживое, и характеризуется чрезвычайной сложностью химических соединений, обусловленной определенной упорядоченностью на молекулярном уровне.

29. Современные представления о происхождении жизни

1.Креационизм – божественное сотворение живого

2.Концепция зарождения жизни из неживого вещества

3.Концепция стационарного состояния, в соответствии с которой жизнь существовала всегда

4 Концепция понспермии - внеземное происхождение жизни

5.В современной науке принята гипотеза абиогенного (небиологического происхождения жизни под действием естественных причин в результате длительного процесса космической, геологической и химической эволюции - абиогенез). Абиогенная концепция не исключает жизни в космосе и космического происхождения на Земле. Первый этап возникновения живого связан с химической эволюцией. После возникновения Земля представляла собой раскаленный шар. Постепенное остывание планеты способствовало тому, что тяжелые химические элементы перемещались к центру, а легкие скапливались на ее поверхности. Легкие элементы – кислород, углерод, азот и водород – стали взаимодействовать друг с другом и после образовали различные

Второй этап возникновения живого связан с появлением белковых веществ. Присутствие в водах первичного океана большого числа углеродных соединений привело к возникновению «органического бульона», в котором осуществлялся органические соединения. По мере остывания происходило сгущение водяных паров, что в последствии привело к образованию огромных водоемов. Синтез сложных органических молекул – белков и нуклеиновых кислот - из достаточно простых углеродных соединений. Итак, под воздействием высокой температуры из простейших органических соединений образовались белки, жиры, углеводы и аминокислоты. Третий этап возникновения жизни связан с формированием у органических соединений способности к самовоспроизводству. Только после возникновения самовоспроизводящейся органической системы можно говорить о начале биологической эволюции.

30. Эволюция живой материи.

Существовало несколько эволюционных теорий. Одной из первых была теория Аристотеля. Жизнь возникла и продолжает возникать из неживого вещества. Но эта теория сразу же подверглась критике, ведь обратных процессов никто не наблюдал. Так же была гипотезе стационарного существования – жизнь существует вечно, так же как и Земля; гипотеза о том, что семена жизни были заброшены из космоса на телах метеоритов, ведь некоторые организмы чрезвычайно устойчивы к высоким и низким температурам., тем более что космические исследования показали наличие в космосе таких органических соединений из которых могли бы быть стуктизированы сложные органические вещества. Но такие органические вещества не были обнаружены на телах упавших метеоритов. Но наиболее разработанной является теория Опарина и Холдейла. Согласно ей в условиях которые существовали на Земле миллионы лет назад было возможно образование живого вещества из неорганических соединений. Факторами, влияющими на эволюцию является мутация, миграция особей, изоляция и случайный дрейф генов. Все эти процессы создают генетическую неоднородность внутри вида. И существует лишь один направленный фактор эволюционного процесса – естественный отбор.

31. Биосоциальная природа человека.

Социальность ни в коей мере не противопоставляет человека природе. Соответственно своей биологической организацией человек принадлежит живой природе. Жизнедеятельность человеческого организма основывается на фундаментальных биологических механизмах, которые составляют биологическое наследство человека. Особенность биологической сущности человека в том, что она проявляется в условиях действия законов высшей, социальной формы движения материи. Биологические процессы с необходимость происходят в организме человека и им принадлежит фундаментальная роль в обеспечении важнейших сторон жизнеспособности и развития. Тем не менее, эти процессы в популяции людей не приводят к результатам, обычным для остального мира живых существ. Естественный отбор утратил свое значение в развитии человека, уступив ведущую роль социальным факторам. Процесс индивидуального развития человека базируется на информации 2 видов: генетическая информация в ДНК и сумма знаний и умений, которые создаются поколениями людей. Современное человечество представляет собой 1 вид (гомосапиенс) и включает в себя 3 расы: европеоидная, австрало-негройдная и монголоидная. Расы – исторически сложившиеся группы людей, которые характеризуются общностью наследственных физических особенностей. Причем эти особенности являются второстепенными. В результате взаимодействия между народами наблюдается процесс смешивания рас, который может через весь продолжительный период времени привести к исчезновению расовых различий.

32.Что такое биосфера. Какова роль «живого вещества» в развитие нашей планеты? ноосфера.

Биосфера (ученый Зюсс) – это целостная самоорганизующая система, состоящая из различных компонентов (экологических систем, популяций, организмов…), которые могут рассматриваться как самостоятельные самоорганизующиеся системы. Структура, состав и энергия биосферы определяются прошлой и настоящей деятельностью всех живых и неживых организмов, в том числе и человека. Биосфера - живые организмы и среда их обитания. Качественные преобразования биосферы уже не раз происходили, и это приводило к исчезновению одних биологических видов и появлению других. Внес большой вклад в представление о биосфере русский ученый Вернадский. В процессе жизнедеятельности организмы получают из окружающей среды необходимые химические вещества, а после смерти они возвращают их обратно, таким образом, живое и неживое состоят в постоянном взаимодействии. Живые организмы – это та геохимическая сила, которая играет ведущую роль в формировании облика нашей планеты. Человечество, растения, животное – «живое вещество». Однако в отличие от других компонентов биосферы человек оказывает влияние не только на неживую материю, но так же на живую, создавая новые виды растений и животных. Ступень развития биосферы связанная с появлением человека называется ноосферой. Ноосфера – это сфера разума, сфера взаимодействия человека и природы, в котором главным фактором эволюции выступает разумная деятельность. Рассказать как плохо человек влияет на окружающую среду и из-за него разрушается биосфера.

33.Самоорганизация в живой и неживой природе. Синергетика.

Любая макроскопическая система с течением времени переходит в состояние неупорядочное, хаотическое. Переход систем в беспорядочное состояние связано с законом возрастания энтропии замкнутой системы. В природе происходят процессы образования упорядочных структур из хаоса. Эти процессы и называются самоорганизацией. Этот процессы типичное свойство для нашего мира, следовательно, они должны подчиняться всеобщим закономерностям. Соответствующее научное направление получило название синергетика (основоположники – Пригожин и Хакен). Синергетика исследует возникновение новых структур за счет разрушения старых. Синергетика изучает принципы функционирования систем, в которых из беспорядочного хаотического состояния самопроизвольно возникают упорядочные пространственные, временные и пространственно - временные структуры. Свойства частиц, способных к самоорганизации: 1.процессы самоорганизации происходят в открытых системах, а если они происходят в замкнутых системах, то можно всегда найти такую открытую подсистему, в которой и происходит самоорганизация. 2. самоорганизация возможна лишь в системах, состоящих из большого числа элементов (только там возможно возникновение неоднородности, вокруг которой формируются структуры.) 3. Эволюция систем способных к самоорганизации описывается нелинейными уравнениями. 4. самоорганизация всегда связана с самопроизвольным снижением симметрии. Бифуркация - это точка, в которой определяется дальнейшее непредсказуемое направление эволюции систем. Синергетика это создание качественно естественного нового, связанное с событием в точке бифуркации. Представление об объективности случайного становиться фундаментальным принципом современной науки.