Контрольная работа По дисциплине «концепции современного естествознания»




Скачать 146.47 Kb.
НазваниеКонтрольная работа По дисциплине «концепции современного естествознания»
Дата конвертации03.03.2013
Размер146.47 Kb.
ТипКонтрольная работа
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Российский государственный профессионально-педагогический университет»

Отделение музыкально-компьютерных технологий

Кафедра общей физики


Контрольная работа


По дисциплине

«КОНЦЕПЦИИ СОВРЕМЕННОГО ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ»

Вариант № 2

Выполнил:

Студент группы ЗМЗ-116 С Л.В.Колесникова

№ студ. билета 1011502

Проверил: Л.М. Федорова


Екатеринбург 2011

Задание № 1 ( вариант 3 )

Наиболее фундаментальные концепции современного естествознания:

концепция системного подхода, концепция эволюции и концепция самоорганизации. Раскройте их смысл и поясните их сущность.
Системный подход

Общая теория систем - наука, формирующая закономерности и принципы, общие для самых различных областей познания;
Системный подход - методология, в основе которой лежит исследование объектов как систем.
Системный подход используют, когда каждое явление или предмет рассматривают как часть целостного организма. Взаимодействие частей друг с другом придает системе свойства, которых нет у ее отдельных элементов. Это свойство систем называют эмерджентностью, и оно фактически является определяющим для системы. Второе важное свойство систем - иерархичность, т.е. существование различных взаимосвязанных структурных уровней. Строение системы определяется ее компонентами - подсистемами и элементами. Третьим важнейшим свойством систем является их открытость, т.е. взаимодействие с окружающей средой. Если внешний мир влияет на систему, а система не откликается на внешнее воздействие, то ее называют закрытой. Стационарность - следующее важное свойство систем. Стационарны системы, параметры которых не меняются во времени. Поскольку таких систем в природе не бывает ( за исключением черных дыр ), считают, что система может быть стационарной на определенный интервал времени. Большинство систем являются нестационарными. Устойчивость отражает свойство системы возвращаться в равновесное состояние после прекращения внешних воздействий.

Фундаментальная роль системного подхода заключается в его междисциплинарности, с его помощью единство знания достигается наиболее полно. Системный подход дает возможность рассматривать проблему как бы сверху, с более высокого уровня системной иерархии; решать сложную проблему как систему в целом, во взаимосвязи ее с другими проблемами и большим числом внешних и внутренних связей. Использование системного подхода имеет большое мировоззренческое значение не только в естествознании, но и в общественных науках. Особое значение системного метода заключается в том, что он соединяет философию и частные науки. Особый интерес представляет использование системного подхода в гуманитарной сфере. Так, например, культуру в качестве системы рассматривают как состоящую из четырех основных подсистем: религии, науки, искусства и образования.

Системность является атрибутом материи и, кроме того, важнейшей характеристикой сознания. Она есть всеобщая форма бытия. [4. стр. 18 - 26]
Концепция эволюции
Теория эволюции - наука синтетическая по самой своей природе. В ней объединяются усилия математиков, физиков, биофизиков, биохимиков, физиологов, зоологов, ботаников, микробиологов, почвоведов и представителей многих других наук. Если в XIX веке эволюция рассматривалась только в мире живого ( эволюция человека ), то в XX веке стало ясно, что эволюционирует и неживая природа. было установлено, что эволюция имеет ярко выраженные этапы и подтверждается фактами из самых различных наук. Эволюционистский подход все более становится методологической основой современной науки.

Эволюция должна удовлетворять трем требованиям: 1) необратимость, выражающаяся в нарушении симметрии между прошлым и будущим; 2) необходимость введения понятия " событие "; 3) некоторые события должны обладать способностью изменять ход эволюции.

Условия формирования новых структур: 1) открытость системы; 2) ее нахождение вдали от равновесия; 3) наличие флуктуаций ( колебание, периодичность изменений );

Чем сложнее система, тем более многочисленны типы флуктуаций, угрожающих ее устойчивости. От исхода конкуренции между устойчивостью и неустойчивостью из-за флуктуаций зависит порог устойчивости системы. Превзойдя этот порог, система попадает в критическое состояние, называемое точкой бифуркации. В этой точке система как бы колеблется перед выбором одного из нескольких путей эволюции. От этой точки эволюция может пойти в совершенно новом направлении, которое резко изменит все ее поведение. Это и есть событие.

Учеными развивались идеи глобального эволюционизма. Основные идеи, приведенные в их трудах дают представление о сущности универсального эволюционизма. Фундаментальные физические и биологические теории связаны в своей основе с общеприродным единством. В целом же универсальный ( глобальный ) эволюционизм означает, что наша Вселенная, в силу связи всех ее составляющих, есть некая единая система; ее эволюция представляет собой рост разнообразия форм материальной организации, которая входит в определенные рамки и ограничивается стремлением к единству. Можно сказать, что процесс эволюции заключается в обретении динамического равновесия с окружающей средой.

Глобальный эволюционизм тесно взаимодействует с эмерджентным эволюционизмом. Его центральное понятие: жизнь возникает на основе физико - химических процессов и без них существовать не может, но она "больше", чем эти процессы, ибо представляет собой новый уровень организации природы.

Эволюция может быть исследована методами категориального анализа, теории систем диалектики. Важнейшая особенность эволюционистского подхода состоит в том, что он позволяет рассматривать развитие как сложный процесс взаимодействия внешних и внутренних факторов, особенностей родового и индивидуального в жизнедеятельности. Очень важной естественно - научной и философской проблемой является соотношение макро и микроэволюции. Здесь следует исходить из того, что более общий уровень эволюционных процессов может рассматриваться как элемент окружающей среды для менее общего уровня.

Для понимания процессов эволюции исключительно важное значение приобретают исследования, проводимые в рамках новой концепции самоорганизации , которая была названа синергетикой. Опираясь на эту концепцию, можно весь окружающий нас мир рассматривать как самоорганизующуюся гиперсистему, что позволит лучше понять современную естественнонаучную картину мира.[ .[3, стр.146 - 155]

Концепция самоорганизиции

Ключевые термины теории самоорганизации: естественность, целостность, всеобщая взаимосвязь, открытые системы, нелинейность, неравновесность, самоприменимость, бифуркационность, эмерджентность (спонтанность).

На протяжении всей истории человеческая мысль развивала свои представления о движущих силах и законах мироздания. Теория самоорганизации попадает в самый эпицентр общечеловеческих проблем мироосмысления.

В процессе самоорганизации материи первоначальный хаос элементарных частиц, образовавшихся после большого взрыва, постепенно организовался сначала в атомные ядра и атомы, затем в вещество звезд и планет. Этот же процесс привел к возникновению жизни на Земле, появлению все более сложных видов живых организмов.

Все существующие системы подразделяют на два вида: замкнутые (или изолированные) и открытые (могут обмениваться с окружающей средой веществом или энергией или информацией). Процессы в замкнутых системах стремятся к установлению теплового равновесия и идут в направлении от порядка к хаосу. Такие системы называются равновесными. Открытые системы являются неустойчивыми. Эти системы многочисленны и многообразны: вихри в океане и в атмосфере, химические реакции, лазеры, живые организмы и экосистемы. В этих системах процессы идут от хаоса к порядку, в них порядок рождается из хаоса. Такие процессы называют самоорганизацией. Процесс самоорганизации имеет универсальный характер и проявляется в физике, химии, биологии, экономике и.т.д. Самоорганизация возможна при следующих условиях: система должна быть открытой и неравновесной, она должна быть неустойчивой относительно слабых возмущений и нелинейной. Нелинейность фиксирует непостоянство, многообразие, случайности, точки ветвления процесса - бифуркации.

Синергетика утверждает, что мир возникает в результате самопроизвольных и самоорганизующихся механизмов. Процессы самоорганизации систем, их устойчивость поддерживается законами ритма (день - ночь, спад - подъем в творческой активности человека, в экономике и т.п.). Случайность играет роль творческого начала в процессе самоорганизации. Чтобы система образовалась, необходим соответствующий динамический источник, который как раз и выступает организующим началом. Без подвода вещества и энергии организмы вымирают ( без подвода газа не горит пламя в газовой горелке, безжизненна социальная система, обесточенная в информационном отношении).

Там, где наступает равновесие, самоорганизация прекращается.

Общий смысл комплекса синергетических идей заключается в следующем:

1. Процессы разрушения и созидания, деградации и эволюции во Вселенной имеют объективный характер.

2. Процессы созидания (нарастания сложности и упорядоченности) имеют единый алгоритм, независимо от природы систем, в которых они осуществляются.

Синергетический подход может быть научным, философским, религиозным, поэтическим. Он предполагает совместное рассмотрение действия и его результата. Позволяет моделировать практически любые сложные системы, встречающиеся в природе. К числу таких систем могут быть отнесены живые организмы, экологические системы и окружающая их среда, нейтронные сети, сложные экономические и социальные системы, стратегии обучения. Синергетический подход позволяет моделировать развитие науки, коммуникационных сетей, глобальные проблемы современной цивилизации, развитие человечества, демографические кризисы и многое другое. [4. стр. 519 - 535]


Задание №2 (вариант 65)
Классификация элементарных частиц по спину. Спин, в чем его физический смысл и каковы его численные значения? Фермионы и бозоны. Бозоны - переносчики всех видов фундаментальных взаимодействий. Кванты полей (гравитоны, фотоны, векторные бозоны, глюоны).
Элементарными называют частицы, входящие в состав прежде "неделимого" атома. Первыми были обнаружены электрон, протон, нейтрон и фотон - квант электромагнитного поля. Из первых трех строили вещество, а фотон осуществлял взаимодействие между ними. Считали, что они ни на что далее не могут быть разложены и потому являются "первичными кирпичиками" мироздания. Потом оказалось, что эти элементарные частицы имеют внутреннюю структуру и могут друг в друга превращаться. У каждой частицы, кроме фотона, оказалась еще и античастица. Сейчас элементарных частиц уже более трехсот.
Спин - собственный момент импульса элементарных частиц, имеющий квантовую природу и не связанный с перемещением частицы как целого. Спином называют так же собственный момент импульса атомного ядра или атома. Спин фотона равен 1; это означает, что частица примет тот же вид после полного оборота на 360 градусов. Частица со спином - 1/2 примет прежний вид при обороте , в два раза большем, т.е. в 720 градусов.

Спин - это квантовая величина, поэтому может принимать не только целые, но и полуцелые значения.

Частица со спином, равным нулю, одинаково выглядит при любом угле поворота.


Спин

Общее название частиц

Примеры

0

Скалярные частицы

Атомы и ядра, бозон

1/2

Спинорные частицы

Электрон, протон, нейтрон

1

Векторные частицы

Фотон, глюон

3/2

Спин-векторные частицы

Изобары

2

Тензорные частицы

Гравитон


Несмотря на то, что спин не связан с реальным вращением частицы, он тем не менее порождает определенный магнитный момент, а значит, приводит к дополнительному взаимодействию с магнитным полем. Вследствие того, что все элементарные частицы одного и того же сорта тождественны, волновая функция системы из нескольких одинаковых частиц должна быть либо симметричной, либо антисимметричной относительно перестановки местами двух любых частиц. В первом случае говорят, что частицы подчиняются статистике Бозе-Эйнштейна и называются бозонами, во втором случае - статистике Ферми-Дирака и называются фермионами.

Оказывается, именно значение спина частицы говорит о том, каковы будут эти симметрийные свойства. Сформулированная Вольфгангом Паули

в 1940 году теорема о связи спина со статистикой утверждает: "Частицы с целым спином (0, 1, 2...) являются бозонами, а частицы с полуцелым спином (1/2, 3/2) - фермионами.

Рассмотрим совокупность структурных элементов вещества. Следует понимать, что частицы А и В не могут испытывать взаимного притяжения или отталкивания, пока не "узнают" с помощью некоторого переносчика (некоей "третьей" частицы) о существовании друг друга. Роль таких "третьих" частиц играют микрополя (кванты энергии, мельчайшие доли разнообразных силовых полей). Радиус действия силы, т.е. расстояние на котором ощущается ее влияние, зависит от массы частицы - переносчика. Чем массивнее частица, тем меньше радиус действия. Поэтому, например, фотон или гравитон, имеющие нулевую массу, но обладающие энергией могут передать воздействие на бесконечно большое расстояние.

Бозоны - переносят взаимодействие. Между частицами существуют четыре типа взаимодействий, каждое из которых переносится своим типом бозонов: фотон, квант света - электромагнитные взаимодействия, гравитон - силы тяготения, действующие между любыми телами, имеющими массу. Восемь глюонов переносят сильные ядерные взаимодействия, связывающие кварки. Промежуточные векторные бозоны переносят слабые взаимодействия, ответственные за некоторые распады частиц. Считается, что к этим четырем взаимодействиям сводятся все силы в природе. Одним из самых ярких достижений нашего века стало доказательство того, что при очень высоких температурах ( или энергиях) все четыре взаимодействия сливаются в одно. Так называемые слабые бозоны осуществляют слабое ядерное взаимодействие, и одни субатомные частицы могут превращаться в другие. Слабое взаимодействие субъядерных частиц вызывает множество превращений. Сверхновые звезды - один из случаев наблюдаемого слабого взаимодействия. После этого открытия в современной физике значительно возросла уверенность в том, что все виды взаимодействий тесно связаны между собой и по существу являются различными проявлениями некоторого единого поля.[4. стр. 239 - 242]

Вопрос № 3 (вариант 132)
Молекулярно - генетический уровень организации живого. Его элементарная единица. Основные структуры этого уровня и их характеристики. Молекулярная ассимметричность (молекулярная хиральность). Основные проблемы молекулярной биологии.
Молекулярно - генетический уровень - предмет молекулярной биологии и генетики. В них изучаются механизмы передачи генной информации, проблемы генной инженерии и биотехнологий. Любая живая система проявляется на уровне взаимодействия молекул. Известно, что живое вещество обладает способностью к саморегуляции, поддерживающей жизнедеятельность и препятствующей неуправляемому распаду структур и веществ и рассеянию энергии, тогда как органическое вещество подвержено самопроизвольному распаду. Молекулярно-генетический уровень в организации живой материи - самый глубинный. На молекулярном уровне теперь исследуются и проблемы происхождения жизни, и эволюция, и механизмы преобразования энергии. На этом уровне происходят химические реакции, обеспечивающие энергией клеточный уровень. Предпосылкой учения о наследственности и изменчивости явилось создание клеточной теории. Идея единства живой природы нашла выражение в морфологическом строении, в нахождении универсальной единицы структурной организации живой материи. И стали считать, что процесс образования клеток тоже должен регулироваться единым механизмом, скрывающим тайну наследственности и изменчивости. В этом направлении работали ученые: О.Сажрэ, Г.Мендель, Г.де Фриз, К.Корренс, Э.Чермак. Было установлено, что хромосомы находятся внутри клеточного ядра. Основой новой науки - генетики - стал ген, элементарная единица наследственности. Общее количество генов в больших организмах огромно - несколько миллиардов, они входят в состав всех клеток организма. При исследовании молекулярно-генетического уровня наиболее интересно взглянуть на работу генетического кода, на мутации, различия между бесполым и половым размножением. Важнейшей феноменологической теорией этого уровня служат законы наследственности Г. Менделя.

Носителями наследственной информации, согласно современным представлениям, являются хромосомы и гены. Они были открыты в конце XX века.

Одним из величайших прорывов науки в познании структуры живой материи на молекулярно-генетическом уровне стала публикация в 1953 году работы американского биохимика Д. Уотсона и английского биофизика

Ф. Крика, в которой раскрывалась структура носителя наследственности всего живого на Земле - молекулы ДНК.

Основу гена составляют нуклеиновые кислоты ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) и РНК (рибонуклеиновая кислота) - сложные органические соединения, состоящие из углерода, водорода, кислорода, азота и фосфора.

Рентгеноструктурные исследования и анализ результатов на ЭВМ показали, что ДНК состоит из двух цепей, правозакрученных между собой так, чтобы сохранялись определенные углы между разными атомными группировками. Таким образом, ДНК - двойная спираль, составленная из аминокислот белков. Белки - структурные элементы живых клеток, регулирующие процессы метаболизма и играющие роль катализаторов во многих важных процессах жизнедеятельности. Белки - основа жизни животных и растительных клеток. В обмене веществ участвуют белки называемые ферментами, многие гормоны - тоже белки. Белки выполняют защитную функцию, обеспечивая свертывание крови, входят в состав иммунной системы. Белки - это сложнейшие органические соединения, состоящие из мономеров - аминокислот.

Нуклеиновые кислоты, являющиеся носителями информации, выполняют три функции: 1) хранение информации; 2) реализацию ее в процессе роста новых клеток; 3) самовоспроизведение.

Сходство и различие живых тел определяется набором белков. Путем синтеза различных белков в соответствии с генетическим кодом реализуется многообразная информация о свойствах организма.

Участок молекулы ДНК, служащий матрицей для синтеза белка, называется геном .

Ген представляет собой внутриклеточную молекулярную структуру. Гены располагаются, как правило, в ядрах клеток и являются своего рода "мозговыми центрами" клеток.

У высших организмов гены входят в состав хромосом - самовоспроизводящихся структур, постоянно присутствующих в ядрах клеток животных и растений и участвующих в процессе размножения.

Гены располагаются в хромосомах в линейном порядке. Самоудвоение и распределение хромосом при клеточном делении обеспечивают передачу наследственных свойств организма от поколения к поколению. Хромосомы различимы в виде четких структур под микроскопом во время деления клеток. Каждая хромосома имеет специфическую форму и размер.

Например, у человека из 23 пар хромосом 22 пары одинаковы у мужского и женского организмов, а одна пара различна. Именно благодаря этой паре хромосом, называемых половыми хромосомами, различаются два пола. Половые хромосомы у женщины одинаковые, их назвали X-хромосомами. У мужчин кроме X-хромосом имеется Y-хромосома, которая и играет решающую роль при определении пола.

Совокупность генов, содержащихся в одинарном наборе хромосом данной растительной или животной клетки, называется геномом.

Процесс воспроизводства состоит из трех частей: репликации, транскрипции, трансляции. Репликация - это удвоение молекул ДНК, необходимых для последующего деления клеток. Основой способности клеток к самовоспроизведению является уникальное свойство ДНК самокопироваться и строго равноценное деление репродуцированных хромосом. Это служит условием деления клетки на две идентичные. При репликации ДНК разделяется на две цепи, после чего вдоль каждой цепи из нуклеотидов, свободно пребывающих внутри клетки, выстраивается еще одна цепь, идентичная матричной.

Транскрипция представляет собой перенос кода ДНК путем образования одноцепочной молекулы информационной РНК на одной нити ДНК. Информационная РНК - это копия части молекулы ДНК, состоящая из одного или группы рядом лежащих генов, которые несут информацию о структуре белков.

Трансляция - это синтез белка на основе генетического кода информационной РНК в особых частях клетки - рибосомах, куда транспортная РНК доставляет аминокислоты.

Оптическая активность живого была открыта Л. Пастером. Все аминокислоты, входящие в белки, оказались вращающими влево плоскость поляризации, тогда как молекулы неорганических веществ построены симметрично, а в нуклеиновых кислотах - только правовращающие сахара. Пастер связал это с молекулярной хиральностью (от греческого cheir - рука), или асимметрией левого и правого: поскольку живое возникло из неживого, то симметричное должно потерять симметрию, что могло случиться под влиянием каких-либо космических факторов. Но эта гипотеза пока не подтверждена. Выходит, предбиологическая среда потеряла первичную симметрию. Опыты последних лет показали, что только в хирально чистых растворах могут возникнуть биологически значимое удлинение цепочки полинуклеотидов и процесс саморепликации. Живые системы организованы так, что РНК из правых сахаров присоединяют к себе только левые аминокислоты. Все живые системы поддерживают хиральную чистоту.

Актуальные проблемы молекулярной биологии - исследование молекулярных механизмов злокачественного роста клеток, поиск способов предупреждения наследственных заболеваний, познание механизмов памяти, дальнейшее изучение механизмов действия ферментов, гормонов, лекарств и токсических веществ.[6. стр. 67 - 71]

Список литературы:
1. Горелов А.А. Концепции современного естествознания - М.: Центр, 2003. - 208 с.
2. Гуляев С. А., Жуковский В.М., Комов С.В. Основы естествознания. Учебное пособие. - Екатеринбург: Издательство "Урал Эко Центр", 2000. - 560 с.

3. Данилова В.С., Кожевников Н.Н. Основные концепции современного естествознания: Учебное пособие для вузов. - М.: Аспект Пресс, 2000. - 256 с.
4. Дубнищева Т.Я. Концепции современного естествознания: Учебное пособие для студентов вузов / Т.Я. Дубнищева. - 7-е изд., стер. - М.: Издательский центр "Академия", 2006. - 608 с.
5. Кузнецов В.И., Идлис Г.М., Гутина В.Н. Естествознание. - М.: Агар, 1996. - 384 с.
6. Скрябин Д.А. Концепции современного естествознания: Учебное пособие. Екатеринбург: Изд-во Рос. гос. проф. - пед. ун-та, 2004. 104 с.

Похожие:

Контрольная работа По дисциплине «концепции современного естествознания» iconКонцепции современного естествознания
Естественнонаучная и гуманитарная культуры; научный метод. История естествознания, структура научных революций в развитии естествознания....
Контрольная работа По дисциплине «концепции современного естествознания» iconКонцепции современного естествознания
Розов С. М. Концепции современного естествознания: Курс лекций / Новосиб гос ун-т. Новосибирск, 2011. 226 с
Контрольная работа По дисциплине «концепции современного естествознания» iconБиологические концепции современного естествознания
Макарова, И. М. Биологические концепции современного естествознания (происхождение и развитие жизни, эволюционное учение, антропогенез):...
Контрольная работа По дисциплине «концепции современного естествознания» iconС. И. Шуртакова за I полугодие 2010 г. 20 Естественные науки. 20гя73 Горелов, А. А. Концепции современного естествознания: Учебное пособие
Концепции современного естествознания: Учебное пособие. М.: Юрайт-Издат, 2009. 335 с (Основы наук). (В пер.): 170 р. 70 к
Контрольная работа По дисциплине «концепции современного естествознания» iconКонтрольная работа по дисциплине «Концепция современного естествознания»
Каждая из указанных подсистем, в свою очередь, образует систему разнообразным способом координированных и субординированных предметными...
Контрольная работа По дисциплине «концепции современного естествознания» iconС. Г. Хорошавина концепции современного естествознания курс лекций
Хорошавина С. Г. X 82 Концепции современного естествознания: курс лекций / Изд. 4-е. — Ростов н/Д: Феникс, 2005. — 480 с. — (Высшее...
Контрольная работа По дисциплине «концепции современного естествознания» iconС. Г. Хорошавина концепции современного естествознания курс лекций
Хорошавина С. Г. X 82 Концепции современного естествознания: курс лекций / Изд. 4-е. — Ростов н/Д: Феникс, 2005. — 480 с. — (Высшее...
Контрольная работа По дисциплине «концепции современного естествознания» iconКонтрольная работа По дисциплине: «Концепция современного естествознания» Вариант № Студент 1 курса Церр К. И
Фундаментальные воздействия, играют определяющую роль в структуре физических норм. Из них формируются фундаментальные безразмерные...
Контрольная работа По дисциплине «концепции современного естествознания» iconТесты по дисциплине «Концепции современного естествознания»
В истории познания существовали два всеобщих метода: диалектический и метафизический. Какова их перспектива
Контрольная работа По дисциплине «концепции современного естествознания» iconПрограмма дисциплины «концепции современного естествознания»
Необходимость ознакомления студентов-экономистов с концептуальным фундаментом современного естествознания является насущным требованием...
Разместите кнопку на своём сайте:
kk.convdocs.org



База данных защищена авторским правом ©kk.convdocs.org 2012-2017
обратиться к администрации
kk.convdocs.org
Главная страница