Реферат: Концепции современного естествознания

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

____________________________________________________________________________

государственное образовательноеучреждение высшего профессионального образования

«Российский государственныйторгово-экономический университет»

Пермский институт (филиал)

Кафедра: коммерция торгового дела

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

на тему «Концепции современногоестествознания»

Работу выполнил: студент

Преподаватель:

Защищена с оценкой

__________________________________

Дата _____________________

Подпись __________________

Пермь 2007

1. Классическая механика – фундамент естественнонаучнойтеории

 

Классическая механика была первой фундаментальной естественнонаучнойтеорией. В течение трех столетий (с ХVII в. по начало ХХ в.) она выступалаединственным теоретическим основанием физического познания, а также ядромвторой естественнонаучной картины мира — механистической.

Возникновение и развитие классического естествознания

Новый величайший переворот в системе культуры происходит в эпохуВозрождения, которая охватывает ХIV –начало XVII в. Эпоха Возрождения — эпохастановления капиталистических отношений, первоначального накопления капитала,восхождении социально-политической роли города, буржуазных классов, складыванияабсолютистских монархий и национальных государств, эпоха глубоких социальныхконфликтов, религиозных войн, ранних буржуазных революций, возрождения античнойкультуры, эпоха титанов мысли и духа.

В первую половину средневековья, длившегося более тысячелетия, в Европегосподствовала библейская картина мира, сменившаяся затем догматизированнымаристотелизмом и геоцентрической системой Птолемея. Постепенно накапливавшиесяастрономические наблюдения подтачивали основы этой картины. Несовершенство,сложность и запутанность птолемеевской системы становились очевидными. Всемногочисленные попытки увеличения ее точности достигались за счет ее всепрогрессирующего усложнения. Уже в средневековье сосуществовало несколькомоделей планетных движений, но все они опирались на геоцентризм и, в концеконцов, сводились к системе Птолемея, лишь усложняя ее.

Птолемеевская система не только не позволяла даватьточные предсказания; она еще страдала явной несистематичностью, отсутствиемвнутреннего единства и целостности; каждая планета рассматривалась сама посебе, имела отдельную от остальных эпициклическую систему, свои собственныезаконы движения. В геоцентрических системах движение планет представлялось спомощью нескольких равноправных независимых математических моделей. Строгоговоря, геоцентрическая теория не была геоцентрической системой, так какобъектом этой теории система планет (или планетная система) и не являлась; вней речь шла об отдельных движениях, не связанных в некоторое системное целое.Геоцентрические теории позволяли предвычислять лишь направления на небесныесветила, без попыток раскрыть истинную удаленность и расположение их впространстве. Птолемей считал последние две задачи вообще неразрешимыми.Установка на поиск внутреннего единства и системности и была той стержневойосновой, вокруг которой концентрировались непосредственные предпосылкигеоцентрической системы.

Величайшим мыслителем, которому суждено было начать великую революцию вастрономии, повлекшую за собой революцию во всем естествознании, был гениальныйпольский астроном Николай Коперник (1473 – 1543). Еще в конце XV в.,после знакомства и глубокого изучения “Альмагеста”, восхищение математическимгением Птолемея сменилось у Коперника сначала сомнениями в истинности этойтеории, а затем и убеждением в существовании глубоких противоречий вгеоцентризме. Он начал поиск других фундаментальных астрономических идей,изучал в подлинниках сохранившиеся сочинения или изложения ученийдревнегреческих математиков и философов, в том числе и первого гелиоцентристаАристарха Самосского, и мыслителей, утверждавших подвижность Земли. (Вдревности кроме Аристарха Самосского гелиоцентрические идеи высказывалисьпифагорейцами Филолаем и Экфантом, учеником Аристотеля Гикетом Сиракузским идр.

Обладая широким складом мышления, Коперник первым взглянул на весьнакопившийся за тысячелетия опыт астрономии глазами человека эпохи Возрождения:смелого, уверенного, творческого, новатора. Предшественники Коперника не имелисмелости отказаться от самого геоцентрического принципа и пытались либосовершенствовать мелкие детали птолемеевой системы либо обращаться к еще болеедревней схеме гомоцентрических сфер. Коперник сумел разорвать с этойтысячелетней консервативной астрономической традицией, преодолеть преклонениеперед древними авторитетами. Н. Коперник был движим идеей внутреннего единстваи системности астрономического знания; он искал простоту и гармонию в природе,ключ к объяснению единой сущности многих; кажущихся различными явлений. Результатомэтих поисков и явилась гелиоцентрическая система мира.

Система Коперника была проще и точнее системы Птолемея. Этой простотой иточностью сразу же воспользовались в практических целях. На ее основе составили“Прусские таблицы” (Э. Рейнгольд, 1551 г.). Она позволила уточнить длинутропического года и провести в 1582 г. давно назревшую реформу календаря. Врезультате был введен новый, или григорианский, стиль.

В чем же действительное достоинство, привлекательность и истинная силатеории Коперника? Почему она вызвала революционное преобразование всегоестествознания?

Любое новое всегда возникает на базе и в системе старого. Коперник не былв этом отношении исключением. Он во многом еще разделял представления старой,аристотелевской космологии. Так, он представлял Вселенную замкнутымпространством, ограниченным сферой неподвижных звезд. Он не отступал отаристотелевской догмы, в соответствии с которой истинные движения небесных телмогут быть только равномерными и круговыми. Стремление восстановить аристотелевскиепринципы движения небесных тел, нарушавшиеся в ходе развития геоцентрическойсистемы, кстати сказать, было для Коперника одним из мотивов поисков иных,негеоцентрических походов к описанию движений планет.

И, кроме того, Коперник стремился создать логически простую и стройнуюпланетную теорию. В отсутствии такой простоты и стройности, системностиКоперник и увидел коренную несостоятельность теории Птолемея. В этой теорииотсутствовал единый стержневой принцип, который мог бы объяснить системные закономерностив движениях планет. Коперник был уверен, что представление движений небесныхтел как единой системы позволит определить реальные физические характеристикинебесных тел, т.е. то, о чем в геоцентрической модели вовсе не было и речи. Ипотому свою теорию он рассматривал как теорию реального устройства Вселенной.

В системе Коперника впервые получила объяснение загадочная преждепоследовательность размеров первых, или главных, эпициклов у верхних планет,введенных Птолемеем для описания петлеобразных движений планет. Размеры ихоказались убывающими с удалением планеты от Земли. Движение по этим элициклам,равно как и движение по деферентам для нижних планет, совершалось с одним и темже годичным периодом, равным периоду обращения Солнца вокруг Земли. Все этигодичные круги геоцентрической системы оказались излишними в системе Коперника.Петлеобразные движения планет теперь объяснялись одной единственной причиной–годичным движением Земли вокруг Солнца. В различии же размеров петель (и,следовательно, радиусов соответствующих эпициклов) Коперник правильно увиделотображение того же орбитального движения Земли: наблюдаемая с Земли планетадолжна описывать видимую петлю тем меньшую, чем дальше она от Земли.

Более того, это глубокое объяснение видимых явлений позволило Коперникувпервые в истории астрономии поставить вопрос об определении действительныхрасстояний планет от Солнца. Коперник понял, что этими расстояниями планет быливеличины, обратные радиусам первых зпициклов для внешних планет и совпадающие срадиусами деферентов – для внутренних. (Таким образом, то, что Птолемей считалв принципе непостижимым, на самом деле уже содержалось в скрытом виде в егосистеме.) Таким образом он получает весьма точные относительные расстоянияпланет от Солнца (в расстояниях Земля – Солнце, т. е. в астрономическихединицах, выражаясь современным языком)

Логическая стройность, четкость, простота и совершенство теорииКоперника, ее способность объяснить немногими причинами то, что раньше либо необъяснялось вовсе, либо объяснялось совершенно искусственно, связывать в единоето, что ранее считалось совершенно различными явлениями — несомненныедостоинства этой теории; они свидетельствовали о ее истинности. Наиболеепроницательные мыслители, ученые это поняли сразу.

Теория Коперника содержала в себе колоссальный творческий,мировоззренческий и теоретико-методологический потенциал. Ее историческоезначение трудно переоценить.

В формировании классической механики и утверждении нового мировоззрениявелика заслуга Г. Галилея (1564-1642). Галилей — выдающаяся личностьпереходной эпохи от Возрождения к Новому времени.

С прошлым его сближает неопределенная трактовка проблемы бесконечностимира; он не принимает кеплеровых эллиптических орбит и ускорений планет;(Галилей считал их простым воскрешением древней пифагорейской идеи о роли числаво Вселенной, несовместимой с новым экспериментальным естествознанием, закоторое он боролся. Поэтому он не обратил внимания и на кеплеровы законы (а,возможно, и не ознакомился с ними, хотя Кеплер послал ему свое сочинение 1609г.).) у него нет еще представления о том, что тела движутся по кривым в“плоском” однородном пространстве благодаря их взаимодействиям; он еще неосвободился от чувственных образов и качественных противопоставлений и др. Но вто же время он весь устремлен в будущее. Галилей уже открывает дорогуматематическому естествознанию; он был уверен, что “законы природы написаны наязыке математики”; его стихия — мысленные кинематические и динамическиеэксперименты, логические конструкции; главный пафос его творчества –возможность математического постижения мира; смысл своего творчества он видит вфизическом обосновании гелиоцентризма, учения Коперника. Галилей закладываетосновы экспериментального естествознания: показывает, что естествознание — этоумение делать научные обобщения из опыта, а эксперимент — важнейший методнаучного познания.

За истинность и признание своих открытий Галилею пришлось вестисложнейшую борьбу с церковной ортодоксией. Ведь его жизнь и деятельностьпроисходили в атмосфере Контрреформации, усиления католической реакции. Это былтрагический для естествознания период истории. Речь шла о суверенитете разума впоисках истины. В 1616 г. учение Коперника было запрещено, а его книга внесенав инквизиционный “Индекс запрещенных книг”. После выхода в свет декретаначались сумерки итальянской науки, в научных кругах воцарило мрачноебезмолвие.

Историческая заслуга Галилея перед естествознанием состоит в следующем:

— Галилей разграничивает понятия равномерного и неравномерного,ускоренного движения;

— формулирует понятие ускорения (скорость изменения скорости);

— показывает, что результатом действия силы на движущееся тело являетсяне скорость, а ускорение;

— выводит формулу, связывающую ускорение, путь и время S = 1 / 2 ( a t І);

— формулирует принцип инерции (“если на тело не действует сила, то телонаходится либо в состоянии покоя, либо в состоянии прямолинейного равномерногодвижения”);

— вырабатывает понятие инерциальной системы;

— формулирует принцип относительности движения (все системы, которыедвижутся прямолинейно и равномерно друг относительно друга (т.е. инерциальныесистемы) равноправны между собой в отношении описания механических процессов);

— открывает закон независимости действия сил (принцип суперпозиции).

На основании этих законов появилась возможность решения простейшихдинамических задач. Так, например, Х.Гюйгенс дал решение задач об ударе упругихшаров, о колебаниях физического маятника, нашел выражение центробежной силы.

Исследованиями Галилея был заложен прочный и надежный фундамент динамикии методологии классического естествознания. Дальнейшие исследования лишьуглубляли и укрепляли этот фундамент. С полным основанием Галилея называют“отцом современного естествознания”.

Целая плеяда ученых ХVII века внесли свой вклад в развитие предпосылокклассической механики (И. Буйо, Дж.Борелли, Гук и др.).

Обобщение результатов естествознания ХУП века выпала на долю И.Ньютона(1643 – 1727). Именно Ньютон завершил грандиозную работу постройки фундаментанового классического естествознания. Вразрез с многовековыми традициями внауке, Ньютон впервые сознательно отказался от поисков “конечных причин”явлений и законов и ограничился, в противоположность картезианцам, точнымизучением количественных проявлений этих закономерностей в природе.

Обобщая существовавшие независимо друг от друга результаты своихпредшественников в стройную теоретическую систему знания (ньютоновскуюмеханику), Ньютон тем самым явился и родоначальником классической теоретическойфизики.

С именем Ньютона связано открытие или окончательная формулировка основныхзаконов динамики: закона инерции; пропорциональности между количеством движения(mv) и величиной движущей силы (F); равенства по величине и противоположностипо направлению сил при центральном характере взаимодействия. Вершиной научноготворчества Ньютона стала его теория тяготения и провозглашение первогодействительно универсального закона природы – закона всемирного тяготения.

В 1666 г. у Ньютона возникает идея всемирного тяготения, его родства ссилой тяжести на Земле и идея о том, каким образом можно вычислить силутяготения. Доказательство тождества между силой тяготения и силой тяжести наЗемле проводится у Ньютона путем вычисления центростремительного ускорения Луныв ее обращении вокруг Земли; затем Ньютон уменьшает это ускорениепропорционально квадрату расстояния Луны от Земли, после чего оно оказываетсяравным ускорению силы тяжести у земной поверхности. Обобщая эти результаты,Ньютон приходит к выводу, что для всех планет имеет место притяжение к Солнцу,что все планеты тяготеют друг к другу с силой, обратно пропорциональнойквадрату расстояния между ними. Дальнейший шаг заключался в том, что Ньютонвыдвинул тезис, в соответствии с которым сила тяжести пропорциональна лишьколичеству материи (массе) и не зависит от формы материала и других свойствтела. Развивая это положение, Ньютон приходит к закону всемирного тяготения вобщем виде.

Не будет преувеличением сказать, что 28 апреля 1686 года — одна извеличайших дат в истории человечества. В этот день Ньютон представилЛондонскому королевскому обществу свою новую всеобщую теорию — механику земныхи небесных процессов. В систематической форме изложение классической механикибыло дано Ньютоном в книге “Математические начала натуральной философии”,которая вышла в свет в 1687 году. Современники Ньютона тотчас же высоко идостойно оценили этот уникальный труд.

Исключительно плодотворным оказался способ изучения явлений природы,разработанный Ньютоном. Eго учение о тяготения была уже не общимнатурфилософским рассуждением и умозрительной схемой, а логически строгой,точной (и более чем на два века единственной)фундаментальной теорией — особымрабочим инструментом исследования окружающего мира, прежде всего движениянебесных тел. Физическим фундаментом небесной механики стал закон всемирноготяготения.

Формирование основ классической механики было величайшим достижениеместествознания ХVII века. Классическая механика была первой фундаментальнойестественнонаучной теорией. В течение трех столетий (с ХVII в. по начало ХХ в.)она выступала единственным теоретическим основанием физического познания, атакже ядром второй естественнонаучной картины мира — механистической.

Нельзя не сказать о математических достижениях Ньютона, без которых небыло бы и его гениальной теории тяготения. Свой метод расчета механическихдвижений путем рассмотрения бесконечно малых приращений величин – характеристикисследуемых движений Ньютон назвал “методом флюксий” и описал его в сочинении“Метод флюксий и бесконечных рядов с приложением его к геометрии кривых”(закончено в 1671 г., полностью опубликовано в 1736 г.). Вместе с методомЛейница он составил основу современных дифференциального и интегральногоисчислений. В математике Ньютону принадлежат также важнейшие труды по алгебре,аналитической и проективной геометрии и др.

Несмотря на свой знаменитый девиз “Гипотез я не измышляю””, Ньютон какмыслитель крупнейшего масштаба не мог не задумываться и над предельно общимипроблемами мироздания. Так, в частности, он распространил свою теорию тяготенияна проблемы космологии.

Применив закон тяготения, подтвержденный тогда лишь для Солнечнойсистемы, ко всей Вселенной, Ньютон рассмотрел главную космологическую проблему:конечна или бесконечна вселенная. И пришел к выводу, что лишь в случаебесконечности вселенной материя может существовать в виде множества космическихобъектов – центров гравитации. В конечной же вселенной материальные тела раноили поздно слились бы в единое тело в центре мира. Это было первой строгоефизико-теоретическое обоснование бесконечности мира.

Ньютон задумывался и над проблемой происхождения такой упорядоченнойВселенной. Однако здесь он столкнулся с задачей, для решения которой еще нерасполагал научными фактами. Он считал, что материя сама по себе косна,пассивна и не способна к движению. И потому, например, для него тайной являлосьначало орбитального движения планет. Для раскрытия этой тайны оставалосьприбегнуть лишь к некоей более могучей, чем тяготение, организующей силе. В туэпоху в качестве такой силы мыслился, разумеется, лишь бог. Поэтому Ньютондопускал божественный “первый толчок”, благодаря которому планеты приобрелиорбитальное движение, а не упали на Солнце. Обнаружив неизбежность возмущений вдвижениях планет и спутников (т.е. отклонений от кеплеровых законов), которыемогли иметь вековой характер, нарастая со временем, Ньютон вынужден был сделатьвывод о необходимости  время от времени подправлять расшатывающийся механизмпланетных движений. Подобную функцию опять-таки мог выполнять только бог...

Потребовалось всего полвека развития науки и общего мировоззрения подвоздействием открытий самого Ньютона, чтобы появились мыслители, категорическиотвергавшие идею божественного начального толчка и внесшие в естествознаниеидею естественной эволюции материи. Первым из таких мыслителей был И.Кант.

 

2. Здоровье человека и экологические проблемы.

Все процессы в биосферевзаимосвязаны. Человечество — лишь незначительная часть биосферы, а человекявляется лишь одним из видов органической жизни — Homo sapiens (человек разумный). Разум выделил человека изживотного мира и дал ему огромное могущество. Человек на протяжении вековстремился не приспособиться к природной среде, а сделать ее удобной для своегосуществования. Теперь мы осознали, что любая деятельность человека оказываетвлияние на окружающую среду, а ухудшение состояния биосферы опасно для всехживых существ, в том числе и для человека. Всестороннее изучение человека, еговзаимоотношений с окружающим миром привели к пониманию, что здоровье — это нетолько отсутствие болезней, но и физическое, психическое и социальноеблагополучие человека. Здоровье — это капитал, данный нам не только природой отрождения, но и теми условиями, в которых мы живем.

        

Химическиезагрязнения среды и здоровье человека.

         В настоящеевремя хозяйственная деятельность человека все чаще становится основнымисточником загрязнения биосферы. В природную среду во все больших количествахпопадают газообразные, жидкие и твердые отходы производств. Различныехимические вещества, находящиеся в отходах, попадая в почву, воздух или воду,переходят по экологическим звеньям из одной цепи в другую, попадая в концеконцов в организм человека.

         На земном шарепрактически невозможно найти место, где бы не присутствовали в той или иной концентрациизагрязняющие вещества. Даже во льдах Антарктиды, где нет никаких промышленныхпроизводств, а люди живут только на небольших научных станциях, ученыеобнаружили различные токсичные (ядовитые) вещества современных производств. Онизаносятся сюда потоками атмосферы с других континентов.

Вещества, загрязняющиеприродную среду, очень разнообразны. В зависимости от своей природы,концентрации, времени действия на организм человека они могут вызвать различныенеблагоприятные последствия. Кратковременное воздействие небольших концентрацийтаких веществ может вызвать головокружение, тошноту, першение в горле, кашель.Попадание в организм человека больших концентраций токсических веществ можетпривести к потере сознания, острому отравлению и даже смерти. Примеромподобного действия могут являться смоги, образующиеся в   крупных городах вбезветренную погоду, или аварийные выбросы токсичных веществ промышленнымипредприятиями в атмосферу.

         Реакцииорганизма на загрязнения зависят от индивидуальных особенностей: возраста,пола, состояния здоровья. Как правило, более уязвимы дети, пожилые ипрестарелые, больные люди.

         Присистематическом или периодическом поступлении организм сравнительно небольшихколичеств токсичных веществ происходит хроническое отравление.

         Признакамихронического отравления являются нарушение нормального поведения, привычек, атакже нейропсихического отклонения: быстрое утомление или чувство постояннойусталости, сонливость или, наоборот, бессонница, апатия, ослабление внимания,рассеянность, забывчивость, сильные колебания настроения.

         При хроническомотравлении одни и те же вещества у разных людей могут вызывать различныепоражения почек, кроветворных органов, нервной системы, печени.

         Сходные признакинаблюдаются и при радиоактивном загрязнении  окружающей среды.

Так, в районах,подвергшихся радиоактивному загрязнению в результате Чернобыльской катастрофы,заболеваемость среди населения особенно детей, увеличилась во много раз.

         Высокоактивные вбиологическом отношении химические соединения могут вызвать эффект отдаленноговлияния на здоровье человека: хронические воспалительные заболевания различныхорганов, изменение нервной системы, действие на внутриутробное развитие плода,приводящее к различным отклонениям у новорожденных.

         Медики установилипрямую связь между ростом числа людей, болеющих аллергией, бронхиальной астмой,раком, и ухудшением экологической обстановки в данном регионе. Достоверноустановлено, что такие отходы производства, как хром, никель, бериллий, асбест,многие ядохимикаты, являются канцерогенами, то есть вызывающие раковыезаболевания. Еще в прошлом веке рак у детей был почти неизвестен, а сейчас онвстречается все чаще и чаще. В результате загрязнения появляются новые,неизвестные ранее болезни. Причины их бывает очень трудно установить.

         Огромный вредздоровью человека наносит курение. Курильщик не только сам вдыхает вредныевещества, но и загрязняет атмосферу, подвергает опасности других людей.Установлено, что люди, находящиеся в одном помещении с курильщиком, вдыхаютдаже больше вредных веществ, чем он сам.

Биологическиезагрязнения и болезни человека

         Кроме химическихзагрязнителей, в природной среде встречаются и биологические, вызывающие учеловека различные заболевания. Это болезнетворные микроорганизмы, вирусы, гельминты,простейшие. Они могут находиться в атмосфере, воде, почве, в теле других живыхорганизмов, в том числе и в самом человеке.

         Наиболее опаснывозбудители инфекционных заболеваний. Они имеют различную устойчивость вокружающей среде. Одни способны жить вне организма человека всего несколькочасов; находясь в воздухе, в воде, на разных предметах, они быстро погибают.Другие могут жить в окружающей среде от нескольких дней до нескольких лет. Длятретьих окружающая среда является естественным местом обитания. Для четвертых — другие организмы, например дикие животные, являются местом сохранения иразмножения.

         Часто источникоминфекции является почва, в которой постоянно обитают возбудители столбняка,ботулизма, газовой гангрены, некоторых грибковых заболеваний. В организмчеловека они могут попасть при повреждении кожных покровов, с немытымипродуктами питания, при нарушении правил гигиены.

         Болезнетворныемикроорганизмы могут проникнуть в грунтовые воды и стать причиной инфекционныхболезней человека. Поэтому воду из артезианских скважин, колодцев, родников необходимо перед питьем кипятить.

         Особеннозагрязненными бывают открытые источники воды: реки, озера, пруды. Известнымногочисленные случаи, когда загрязненные источники воды стали причинойэпидемий холеры, брюшного тифа, дизентерии.

         В жарких странахшироко распространены такие болезни, как амебиаз, шистоматоз, эхинококкоз идругие, которые вызываются различными паразитами, попадающими в организмчеловека с водой.

         Привоздушно-капельной инфекции заражение происходит через дыхательные пути привдыхании воздуха, содержащего болезнетворные микроорганизмы.

К таким болезнямотносится грипп, коклюш, свинка, дифтерия, корь и другие. Возбудители этихболезней попадаю в воздух при кашле, чихании и даже при разговоре больныхлюдей.

         Особую группусоставляют инфекционные болезни, передающиеся при тесном контакте с больным илипри пользовании его вещами, например, полотенцем, носовым платком, предметамиличной гигиены и другими, бывшими в употреблении больного. К ним относятсявенерические болезни (СПИД, сифилис, гонорея), трахома, сибирская язва, парша.Человек, вторгаясь в природу, нередко нарушает естественные условиясуществования болезнетворных организмов и становится сам жертвойприродно-очаговых болезней.

         Люди и домашниеживотные могут заражаться природно-очаговыми болезнями, попадая на территориюприродного очага. К таким болезням относят чуму, туляремию, сыпной тиф,клещевой энцефалит, малярию, сонную болезнь.

         Особенностьюприродно-очаговых заболеваний является то, что их возбудители существуют вприроде в пределах определенной территории вне связи с людьми или домашнимиживотными. Одни паразитируют в организме диких животных-хозяев. Передачавозбудителей от животных к животному  и от животного к человеку происходитпреимущественно через переносчиков, чаще всего насекомых и клещей.

         Возможны идругие пути заражения. Так, в некоторых жарких странах, а также в ряде районовнашей страны встречается инфекционное заболевание лептоспироз, или водянаялихорадка. В нашей стране возбудитель этой болезни обитает в организмах полевокобыкновенных, широко распространенных в лугах около рек. Заболеваниелептоспирозом носит сезонный характер, чаще встречаются в период сильных дождейи в жаркие месяцы (июль — август). Человек может заразиться при попадании в егоорганизм воды, загрязненной выделениями грызунов.

         Такие болезни,как чума, орнитоз, передаются воздушно-капельным путем. Находясь в районахприродно-очаговых заболеваний, необходимо соблюдать специальные меры предосторожности.

 

3. Панорамасовременного естествознания, основные критерии научности естественных игуманитарных дисциплин.

Рассмотримключевые, концептуальные положения, сгруппировав их в три больших класса,сообразно масштабу объектов и рассматриваемых процессов: микро-, макро- имега-.

1. Микрофизика. Основными предметами этого разделаестествознания являются элементарные частицы, фундаментальные физические поля,пространство-время и их взаимодействия. Синонимом микрофизики являются «физикавысоких энергий» или «физика элементарных частиц». После открытий Бора,Резерфорда, Эйнштейна и др. квантовая механика продолжала развиваться и ксередине 30-х годов 20-го века выросла в мощную, сильную математизированнуютеорию микромира.

Было открыто множество«элементарных» частиц и реакций между ними, в результате которых онипревращались друг в друга или рождали новые, неизвестные до той поры частицы.

Помимо гравитационного иэлектромагнитного полей, которые безуспешно пытался объединить в рамках однойтеории Эйнштейн, обнаружились еще два фундаментальных физических поля: ядерное(сильное) и слабое, которые по своим свойствам отличались от двух предыдущих.Были открыты ядерные реакции, приводившие к синтезу или распаду ядер на болеемелкие осколки, увеличению или уменьшению их электрического заряда на один илидва элементарных. Т.е. открылась новая отрасль науки — ядерная химия.Фактически на новом витке развития науки осуществилась вековая мечтаполузабытых алхимиков о превращении одного химического элемента в другой.Несколько хорошо оснащенных лабораторий мира продолжают «удлинять» таблицуМенделеева в сторону с большим атомным номером. В природе не существуетэлементов тяжелее урана, т.к. они нестабильны и относительно быстрораспадаются, если их даже получить искусственно путем ядерной реакции. Причем,чем дальше они отстоят в таблице Менделеева от урана, тем период полураспададелается меньше, уменьшаясь до малых долей секунды. Но в области атомныхномеров 114-116 (уран имеет атомный номер 92) теория предсказывает «островстабильности», где могут существовать химические элементы с совершенноудивительными свойствами. Первые атомы с такими высокими элементами уже в 21веке получили российские ученые из Объединенного института ядерных исследованийв подмосковном городе Дубна. Росло и число вновь открываемых «элементарных»частиц.

Современные справочникисодержат сейчас уже около 400 таких частиц (вместе с античастицами, у которыхвсе свойства,  кроме электрического заряда тождественны соответствующимчастицам). По всеобщему мнению — это слишком много  для того чтобы,образовывать основу, фундамент нашего мира. Да и большинство из них не являютсяв буквальном смысле «элементарными«,  т.е. не состоящими из более мелкихчастиц.  Напротив, о многих из них известно, что в их составе имеютсяболее мелкие образования. Таковы, например, основные частицы атомного ядра — нейтроны, протоны, пи-мезоны.  Сейчас твердо установлено, что они состоятиз трех (первые две) или двух (пи-мезоны) частиц, получивших название «кварки».Есть подозрения, что и кварки могут оказаться не вполне элементарными. До какихже пор ученые будут разбирать эту «матрешку» природы? На это никто пока неможет дать ответа. Проблема установления полного набора истинно элементарныхчастиц во Вселенной — одна из наиболее принципиальных нерешенных в современнойнауке (в физике элементарных частиц она называется проблемой «спектрамасс»).

2. Макрофизика. Это наиболее обширная, “густо заселенная” учеными и наиболеепонятная публике область естествознания. Поскольку она стоит ближе к практике,чем многие другие направления фундаментальной науки, ей больше уделяют вниманиеобщественность, пресса и органы, финансирующие исследования. Однакоидеологическая нагрузка этого большого раздела современной науки не так велика,как ее количественные характеристики. Поэтому остановимся лишь на техпроблемах, которые имеют очевидный междисциплинарный или мировоззренческийхарактер.

2.1. Системы с малой и дробной размерностью. В обычной жизнимы привыкли к трехмерным, евклидовым объектам, имеющим три измерения и простуюформу (сфера, куб, призма, параллелепипед, конус и т.д.). Однако в природесуществуют и такие объекты, которые характеризуются меньшим числом измерений.Так, например, тонкие пленки или поверхностные слои атомов жидкости, твердоготела или границ между ними являются квазидвумерными системами. После созданиятак называемых “планарных” технологий изготовления современнойполупроводниковой  техники внимание к ним сильно возросло. Выяснилось, чтосвойства таких объектов могут радикально отличаться от таковых в объемныхтрехмерных телах, составленных из тех же атомов. Можно себе представить иквазиодномерные объекты в виде тонкой нити, для которых существенной являетсятолько одна координата — вдоль длины (таковы, например, органические полимерныемолекулы, из которых состоит все живое и мы с вами). Физика низкоразмерныхсистем выделилась в самостоятельную интересную дисциплину, а ее приложения ужесейчас дали много очень полезных результатов.

В отличие от человека, который создает искусственно в основном предметы сцелым числом размерностей, природа более изощрена и часто порождает объекты сдробной или, как еще говорят, фрактальной размерностью, т.е. нецелым числом, например, 1, 2 или 3, а имеющими значение между единицей идвойкой, или двойкой и тройкой. Таковы с точки зрения геометрии контурыоблаков, деревьев, береговых линий морского побережья, снежинок и многодругого. Введение в широкий научный оборот понятия фрактала дает возможностьпосмотреть на окружающий мир под новым углом зрения, найти в нем некоторыеновые “универсалии”, обобщения. Например, рассматривая кучевые или пористыеоблака на небе, скорее всего, вы не найдете и двух похожих друг на друга посвоей геометрии. Но оказывается, что фрактальные размерности облаковопределенного типа (или, скажем, деревьев определенного вида в лесу) естьвеличина неизменная для них и характеризующая их всего одним числом. Этопозволяет сильно “свертывать “ информацию об объекте, если его потом нужнопросто распознавать и классифицировать, а не изучать в мельчайших подробностях.

Генетика (от греческого — происхождение, рождение).

Генетика — важнейшая и сейчас ведущая часть современных биологических знаний. Онаохватывает широкий круг явлений наследственности и изменчивости всех живыхорганизмов, начиная с фагов и вирусов и заканчивая человеком. Генетика ставитсвоей задачей не только изучение механизмов наследственности и изменчивости, нои сознательное управление ими с целью выведения новых организмов,лечения болезней и направление развития в желательную сторону.

Генетика прошла в своем развитии несколько этапов. Австрийский монах Г.Мендель, скрещивая разные сорта гороха, открыл в середине 19 векафеноменологические законы наследственности. А. Вейсман показал в конце 19-го века,что половые клетки обособлены от остального организма и не подвержены влияниям,действующим на соматические клетки. Голландец Гуго де Фриз в начале 20-го векаоткрыл существование наследственных мутаций, составляющих основу дискретнойизменчивости. Мутации — это своеобразные опечатки, возникающиепод действием естественных флуктуаций  и внешних причин(химических, радиационных) в переиздающейся программе жизни следующегопоколения. В результате мутаций наследственные признаки не являютсяпостоянными, а могут скачкообразно изменяться, меняя в конечном итоге свойствабелков, синтезируемых организмом.

Российские ученые до начала 40-х годов занимали ведущие позиции вгенетике (Н.Кольцов, Н.Тимофеев-Ресовский, В.Сахаров, И.Раппопорт, Н.Дубинин,Н.Вавилов и др.). Однако политические репрессии и известная сессия ВАСХНИЛ,проведенная под идеологическим руководством “народного академика” Лысенко в1948 году, надолго отбросила российскую генетику в положение догоняющей.

По своей значимости открытие законов наследственности и ее молекулярныхмеханизмов стоит в одном ряду с самыми выдающимися достижениями естествознания.Началась новая эра в биологии, связанная с бурным развитием молекулярнойбиологии, т.е. рассмотрением основ жизни на молекулярном уровне.

Каковы же ее успехи, перспективы, проблемы? После того как было твердоустановлено, что основной функцией ДНК является кодирование будущего синтезабелков, и эта информация заключена в определенной последовательности всегочетырех букв, роль которых выполняют азотные основания (гуанин, аденин, тимин ицитазин) — открылись принципиальные возможности сознательного управлениянаследственностью. Однако до практической реализации этой идеи в полном объеме- путь не близкий. Конечно, уже сейчас методами генной инженерии созданыдесятки новых штаммов полезных микроорганизмов, сортов высокоурожайных растенийи т. д. Однако для работы не вслепую, а по “чертежам”, необходимо выяснить нетолько генотип каждого организма, с которым начинается работа, т. е.последовательность всех “букв” длинного текста — генов, но и их конкретныефункции. Учитывая, что молекула ДНК — это практически самая большая молекула ворганизме (да и в природе вообще), даже при наличии очень производительнойтехники анализа требуются многие годы, чтобы проделать секвенирование (отлатинского – «последовательность», т. е. установление последовательности геновв конкретной молекуле ДНК) даже для простейших организмов.

Нет сомнения, что все сложные научные проблемы будут решены в ближайшиегоды, но уже сейчас возникли небывалые юридические и морально-этическиевопросы. Вправе ли мы так сильно вмешиваться в природу живого, тем болеечеловека? Можем ли мы представить и потом управлять всеми последствиями,выпуская этого джина из бутылки? Где проходит граница между правами индивидуумана тайну личной жизни и интересами общества? Список подобных вопросов оченьвелик. Они составляют предмет возникших совсем недавно дисциплин — биоэтикаи биоправо, которые пытаются пытаются выработать моральные июридические нормы поведения человека, разрешения конфликтов, ограничений вновых условиях. Важно, чтобы их разработка и принятие обществом не отставали отнаучно-технических возможностей.

Самоорганизация. Возможно, одна из самых захватывающих и масштабных доктрин,оформившихся в науке конца 20-го века – это концепция самоорганизации, подкоторой понимают самопроизвольное установление порядка (без участия внешнихорганизующих воздействий) в неравновесных диссипативных системах. Первыесистематические исследования в этой области провел выходец из России И.Пригожинв 60-е годы (Нобелевская премия в 1977 г.). Впоследствии направление в науке,которое изучает пространственно-временное упорядочение, стали называть попредложению Г.Хакена синергетикой (от греческого словасовместный, согласно действующий). На первый взгляд, сама возможностьсамоорганизации (а, следовательно, повышения порядка в системе ссоответствующим понижением энтропии) как будто бы противоречит второму началутермодинамики. Однако классическая термодинамика была создана (и до сих порсправедлива) для описания равновесных или близких к равновесию систем. Крометого, второе начало справедливо только для замкнутых систем (т. е. необменивающихся ничем с окружающей средой). Множество объектов и систем вприроде не являются ни равновесными, ни замкнутыми (а строго говоря – все доодной!), так что классическую термодинамику следует рассматривать как первоеприближение, имеющее ограниченную область применимости.

Действительно, эволюционные процессы в биологии (как на уровне отдельногоорганизма от момента его зарождения — филогенез, так и на уровнебиосферы в целом — онтогенез) идут в направлении от простого — ксложному, от беспорядка – к большему порядку, т. е. в видимом противоречии сзаконом роста энтропии. Но с другой стороны, ни один живой организм и неявляется замкнутой системой по определению. Напротив, пока он жив, он участвуетв обмене веществом, энергией, информацией с окружающей средой. Таким образом,для описания живого нужна неравновесная термодинамика открытых систем,исключающая необходимость мифических витальных сил.

Она была создана в последней трети 20-го века усилиями многих ученых.Если провести границы достаточно далеко от нашей открытой системы, то внутриэтой большой области беспорядок все равно будет нарастать, и второе началотермодинамики остается в полном здравии. При значительном падении энтропии всистеме в ней могут спонтанно (самопроизвольно) образовываться упорядоченныеструктуры, что и называется самоорганизацией.

Теория самоорганизации,родившаяся первоначально из рассмотрения проблем неравновесной термодинамики иконкретных задач гидродинамики, нелинейной оптики, кибернетики и т. д.впоследствии оказала громадное влияние на развитие современной физики, химии,биологии, наук о Земле, экономики, социальных и политических наук. Так,например, внедрение идей самоорганизации в теорию биологической эволюцииснимает многие трудности, существовавшие в дарвинизме: отсутствие промежуточныхформ между видами, крайне низкую скорость эволюции путем случайных мутаций ипоследующего естественного отбора и т. д.

С точки зрения математической, вовлечение в научный оборот концепциисамоорганизации означает переход от линейных моделей (и уравнений) кнелинейным. Современная, очень развитая математика, умеет решать, главнымобразом, только линейные задачи. Они являются основой детерминистическогоподхода в науке, заложенного Галилеем и Ньютоном. Однако в свете достиженийнауки 20-го века следует признать, что мышление в линейном приближении неявляется адекватным по отношению к природным процессам. Множество явлений немогут быть описаны в рамках линейных моделей (бифуркации, катастрофы,динамический хаос и т. д.) Нелинейные же системы могут обладать крайне высокойчувствительностью к всегда имеющимся флуктуациям в природе (или ничтожнымвариациям данных в математической модели). В результате становится невозможнымпредсказать состояние таких систем через некоторое время даже при наличие всехисходных данных. Таким образом, концепция детерминизма в природе за сто летпосле создания статистической физики подверглась большим деформациям и ревизиямв третий раз (с учетом появившихся в начале 20-го века квантовомеханическихпредставлений о причинности). Синергетику в ее нынешнем состоянии можнорассматривать, по мнению одного из ее создателей Хакена, как попытку обобщениядарвинизма, действие которого распространяется не только на органический, но ина неорганический мир.

Творчество в любой сфере, будь то наука, искусство, производство, можнорассматривать как «антиэнтропийную акцию», понижающую хаос в духовном илиматериальном окружении человека. Имея это ввиду, один из создателей кибернетикиН.Винер как-то сказал: «В этом мире наша новейшая обязанность состоит в том,чтобы устраивать произвольные островки порядка и системы».

Проникновение идей самоорганизации во все сферы культуры фактическипривело к смене стиля мышления. Механистический,лапласовский стиль 18-19 века сменился в начале 20-го века на статистически-вероятностный,а в конце его – на синергетический.

3. Мегамир. Центральной дисциплиной, изучающей мегамир как единое целое,является космология(от греческого kosmos – Вселенная и logos – знание). Современная космология – этоастрофизическая теория происхождения и эволюции Вселенной, основанная наэкспериментальных фактах, наблюдениях и фундаментальных физических теориях(общей теории относительности, физики элементарных частиц, фундаментальныхвзаимодействий и др.).

Далекие миры волновали человека с незапамятных времен. Это нашлоотражение в древних мифах, представлениях об устройстве Вселенной. Ни однарелигия не обходит своим вниманием эти вопросы. После того как на сменумифологии и религиозным верованиям пришла наука, космология стала одной излюбимых естественнонаучных дисциплин для философии и философов различныхнаправлений. В модулях 4, 5 и 6 мы проследили кратко эволюцию представлений оВселенной от Античности до начала 20-го века. К чему же пришла современнаякосмология, развивая идеи Эйнштейна, Фридмана, Гамова и др.? Что продолжаетоставаться непознанным или трудно объяснимым?

Зарождение Вселенной в результате Большого Взрыва ипоследующее ее расширение большинством ученых считается надежно установленнымфактом. Понятны многие детали процессов, сопровождавших эволюцию Вселенной,начиная примерно с возраста 10-4 с от момента ее расширения. Носостояние вещества, пространства и времени до этого момента пока являетсятайной. Дело в том, что, прокручивая мысленно кинофильм о развитии Вселеннойназад, мы должны будем прийти к неограниченному росту всех ее физическиххарактеристик (плотности вещества, температуры, напряженности всех физическихполей и т.д.) по мере приближения к нулю времени, т.е. строгому моменту еерождения. Такое состояние называется сингулярностью (особенностью) и не можетустроить физиков, поскольку приводит к бесконечным значениям важнейшихфизических параметров Вселенной. Современная наука знает множество способовборьбы с этими «дурными бесконечностями», которые уже не раз возникали вфизике. Одним из таких способов является допущение дискретности пространствапри расстояниях ~10-33см и времени при Δt~10-43с. Однако проверитьстоль смелые гипотезы, приводящие к очередному пересмотру свойств пространства– времени (будь они доказаны) пока совершенно нечем. Для этого необходимасовершенно новая физика, которая может пролить свет и на природу свойствэлементарных частиц, поскольку (как это ни парадоксально) многие проблемымикро- и мегамира сводятся к одним и тем же вопросам.

Другая нерешенная проблема – дальнейшая судьба Вселенной. Будет ли онапродолжать расширяться безгранично (открытые сценарии) или этот процесс черезнекоторое время сменится обратным и пойдет стадия сжатия (закрытый сценарий)?Легко представить тогда недоумение астрофизиков будущего, которые будутнаблюдать не «красное» смещение в спектрах звезд, а «фиолетовое» и размышлять:из каких глубин космоса летит к центру вещества Вселенной и что будет, когдаоно все окажется в этом центре? Выбор между закрытыми и открытыми сценариямиможно сделать только при наличии данных о полной массе вещества во Вселенной(или средней его плотности, что практически одно и то же), которых поканедостаточно.

Существуют весьма обоснованные подозрения, что кроме видимых намиобъектов во Вселенной существуют еще большее количество скрытых, но тоже обладающихмассой, причем эта «темная масса» может в 10 или более раз превышать видимую.Теория предсказывает, что если средняя плотность вещества во Вселенной(разумеется, с учетом и темной массы) превышает некоторую критическую величину,тогда за стадией расширения неизбежно последует стадия сжатия под действием силгравитации. В противном случае, гравитационных сил не будет хватать, чтобыостановить разлет, и он будет продолжаться бесконечно долго.

Аналогичные проблемы возникают также при анализе таких гипотетических, нодостаточно широко известных публике объектов как черные дыры. Сточки зрения теории ими могут быть тяжелые объекты, например отгоревшие звездыс массой в много раз превышающих солнечную. Сила тяжести около таких объектовтак велика, что они стягивают все вещество в «точку». В нее как в бездоннуюбочку проваливается и излучение и частицы, окружающие эту звезду, и ничего ужевырваться не может (отсюда и название – черная дыра). Как же ее можно тогдаобнаружить? Только по последнему «вскрику» – характерному рентгеновскомуизлучению, засасываемого и падающего в нее вещества. Сейчас среди известныхастрофизических объектов имеется около десяти претендентов на роль черной дыры.Но это требует еще более строгих доказательств. Если они в действительностисуществуют (а в этом мало кто сомневается), то возможно черные дыры являютсязародышем новых Вселенных или окнами в совершенно другие миры.

Существуют и болеесложные проблемы в космологии, которые лежат пока вне досягаемости науки (аможет быть и вовсе за пределами ее возможностей):

Чем отличалась точка, из которой зародилась Вселенная, отвсех прочих?

Почему именно в «этот» момент произошел Большой Взрыв, нераньше и не позже?

Что было за секунду (час, год) до Большого Взрыва?

Что находится за пределами видимой Вселенной?

Почему Вселенная такова, какова она есть, хотя теоретическисуществует не одна равноценная возможность?

Почему мировые константы (гравитационная постоянная,постоянная Планка и т.д.) таковы, что именно при таком сочетании значений ивозможна в принципе жизнь, и при малейших их изменениях она становитсяабсолютно невозможной?

 

Гуманитарная культура основывается главным образом на творческом,идеологическом восприятии  процессов и явлений  окружающего мира. Гуманитарийне использует опытного эксперимента в своем пути исследования. Скорее идетвосприятие духовный, историко-культурных начал и через «дух» эпохиидет объяснение закономерностей мира. Однако не каждая гуманитарная культураможет претендовать на роль научной картины мира. Даже в современном научномсообществе идет постоянный поиск критериев научности того или иного изобретенияили открытия. Возникает вопрос — чем же можно отличить науку от не научногознания. Условно говоря отметим критерии научности:

— наличие объекта и предмета исследования;

-наличие границ и рамок, в каком поле идет исследование;

-наличие методики и методологии в исследовании;

-наличие  специального научного аппарата исследования;

-специальные кафедры и научные институты, где работают специалисты,занимающиеся данным вопросом.

Столь условное обозначение критериев научности гуманитарной культурыможно конечно видоизменить, но с полным основанием можно отмести от науки,всякое направление, типа «магии, астрологии, гадания, хиромантиии.п.» Гуманитарная культура долгие годы  существовала в едином контексте сестественнонаучным направление, примерно до ХVIII века. Однако уже в ХIХ веке возник феномен как диалог двух культур.

Бывали такие случаи, когда возникал спор, что приоритетнее — естественнонаучное или гуманитарное направление, своего рода спор«лириков» и «физиков». В современном мире роль гуманитарнойкультуры огромна, главным образом, в распространении общекультурных, гуманныхценностей и творческих идей в преобразовании мирового сообщества.

 

4. Теория электромагнитного поля. Вещество и поле.

 

На практике при характеристике электромагнитной обстановки используюттермины «электрическое поле», «магнитное поле»,«электромагнитное поле». Коротко поясним, что это означает и какаясвязь существует между ними.

Электрическое поле создается зарядами. Например, во всем известныхшкольных опытах по электризации эбонита присутствует как раз электрическоеполе.

/>Магнитное поле создается при движенииэлектрических зарядов по проводнику.

Для характеристики величины электрического поля используется понятиенапряженность электрического поля, обозначение Е, единица измерения В/м(Вольт-на-метр). Величина магнитного поля характеризуется напряженностьюмагнитного поля Н, единица А/м (Ампер-на-метр). При измерении сверхнизких икрайне низких частот часто также используется понятие магнитная индукция В,единица Тл(Тесла), одна миллионная часть Тл соответствует 1,25 А/м.

/>По определению, электромагнитное поле- это особая форма материи, посредством которой осуществляется воздействиемежду электрическими заряженными частицами. Физические причины существованияэлектромагнитного поля связаны с тем, что изменяющееся во времени электрическоеполе Е порождает магнитное поле Н, а изменяющееся Н — вихревое электрическоеполе: обе компоненты Е и Н, непрерывно изменяясь, возбуждают друг друга. ЭМПнеподвижных или равномерно движущихся заряженных частиц неразрывно связано сэтими частицами. При ускоренном движении заряженных частиц, ЭМП«отрывается» от них и существует независимо в форме электромагнитныхволн, не исчезая с устранением источника (например, радиоволны не исчезают ипри отсутствии тока в излучившей их антенне).

Электромагнитные волны характеризуются длиной волны. Источник,генерирующий излучение, а по сути создающий электромагнитные колебания,характеризуются частотой.

Жизнь на Земле возникла, развивалась и долгое время протекала в условияхотносительно слабых электромагнитных полей (ЭМП), создаваемых естественнымиисточниками. К ним относятся электрическое и магнитное поле Земли, космическиеисточники радиоволн (Солнце и другие звезды), процессы, происходящие ватмосфере Земли, например, разряды молнии, колебания в ионосфере. Человек тожеисточник слабого ЭМП. Являясь постоянно действующим экологическим фактором, этиполя имеют определенное значение в жизнедеятельности всех организмов, в томчисле и человека.

Однако, за последние 50-60 лет возник и сформировался новый значимыйфактор окружающей среды – электромагнитные поля антропогенного происхождения.Их создают 2 большие группы искусственных источников:

— изделия, которые специально создавались для излучения электромагнитнойэнергии: радио- и телевизионные вещательные станции, радиолокационныеустановки, физиотерапевтические аппараты, различные системы радиосвязи,технологические установки в промышленности;

— устройства, предназначенные не для излучения электромагнитной энергии впространство, а для выполнения какой-то иной задачи, но при работе которыхпротекает электрический ток, создающий паразитное излучение ЭМП. В основном этосистемы передачи и распределения электроэнергии (ЛЭП, трансформаторныеподстанции) и приборы, потребляющие ее (электроплиты, электронагреватели,холодильники, телевизоры, осветительные приборы и т.п.).

Излучаемые этими устройствами электромагнитные поля вместе сестественными полями Земли и Космоса создают сложную и изменчивуюэлектромагнитную обстановку. В результате суммарная напряженность ЭМП вразличных точках земной поверхности увеличилась по сравнению с естественнымфоном в 100-10000 раз. Особенно резко она возросла вблизи ЛЭП, радио- ителевизионных станций, средств радиолокации и радиосвязи, различныхэнергетических и энергоемких установок, городского электротранспорта. Вмасштабах эволюционного прогресса этот колоссальный рост напряженности ЭМПможно рассматривать как одномоментный скачок с плохо предсказуемымибиологическими последствиями.

Вещество и поле — фундаментальные физические понятия, обозначающие дваосновных вида материи на макроскопическом уровне:

Вещество — совокупность дискретных образований, обладающих массойпокоя (атомы, молекулы и то, что из них построено);

поле — вид материи, характеризующейся непрерывностью и имеющей нулевую массупокоя (электромагнитное поле и поле тяготения — гравитационное). Открытие полякак вида материи имело огромное философское значение, т. к. обнаружилонесостоятельность метафизического отождествления материи с веществом.Разработка Лениным диалектико-материалистического определения материи во многомопиралась на философское обобщение развития учения о поле. На субатомном уровне(т. е. на уровне элементарных частиц) различие вещества и поля становитсяотносительным. Поле (электромагнитное и гравитационное) утрачивают чистонепрерывный характер: им необходимо соответствуют дискретные образования — кванты (фотоны и гравитоны). А элементарные частицы, из которых состоитвещество — протоны, нейтроны, электроны, мезоны и т. д. — выступают как квантысоответствующих нуклонных, мезонных и др. полей и утрачивают свой чистодискретный характер. Неправомерно на субатомном уровне различать вещество иполе и по наличию или отсутствию массы покоя, т. к. нуклонные, мезонные и т. д.поля обладают массой покоя. В современной физике поля и частицы выступают какдве неразрывно связанные стороны микромира, как выражение единствакорпускулярных (дискретных) и волновых (континуальных, непрерывных) свойствмикрообъектов. Представления о поле выступают также как основа для объясненияпроцессов взаимодействия, воплощая принцип близкодействия.

Основные характеристики вещества и поля

1. Вещество и полеразличаются по массе покоя

Частицы вещества обладают массой покоя, электромагнитное и гравитационноеполя — нет. Однако в микромире каждому полю сопоставляется частица (квант этогополя) и каждая частица рассматривается как квант соответствующего поля. Дляядерных полей (мезонного, нуклонного и т.д.) это различие уже неверно — квантыэтих полей обладают конечной массой покоя.

         2. Вещество и поле различаются позакономерностям движения

Скорость распространения электромагнитного и гравитационного полейвсегда равна скорости света в пустоте (с), а скорость движения частиц веществавсегда меньше с. Однако наличие ядерных полей ликвидирует и эту границу. Дляквантов этих полей как раз характерна невозможность движения со скоростью,равной с .

3. Вещество и полеразличаются по степени проницаемости

Вещество мало проницаемо, электромагнитное и гравитационное поля — наоборот.

На уровне микромира и эта граница исчезнет. Для таких частиц, какнейтрино, вещество оказывается весьма проницаемым, с другой стороны, ядерныеполя могут обладать очень малой проницаемостью.

4. Вещество и поле различаются по степени концентрации массыи энергии

Очень большая — у частиц вещества и очень малая — у электромагнитного игравитационного полей. В микромире и это различие стирается. Ядерные поляобладают огромной концентрацией массы и энергии, и даже квантыэлектромагнитного поля могут достигать концентраций энергии, значительнопревосходящих таковую у частиц вещества.

5. Вещество и поле различаются как корпускулярная иволновая сущности

Это различие исчезает на уровне микропроцессов. Частицы вещества обладаютволновыми свойствами, а непрерывное в макроскопических процессахэлектромагнитное поле обнаруживает на уровне микромира свой корпускулярныйаспект.

Общий вывод:

Различие вещества и поля верно характеризует реальный мир вмакроскопическом приближении. Это различие не является абсолютным и припереходе к микрообъектам ярко обнаруживается его относительность. В микромирепонятия «частицы» (вещество) и «волны» (поля) выступают как дополнительныехарактеристики, выражающие внутренне противоречивую сущность микрообъектов.

 

5. Планеты и их спутники

Ввиду ограниченного объема работы описание планет и их спутников приведемв табличном варианте:

СолнцеMacca:

2*1030кг.

Диаметр: 1392000 км. Плотность:

1,416 г/см3

Температура поверхности:

+5500oC

Период обращения по орбите (год): 88 земных суток Светимость:

3,86*1023 кВт

Ускорение свободного падения:

274 м/c2

МеркурийMacca:

3,3*1023кг. (0,055 массы Земли)

Диаметр: 4870 км. (0,38 диаметра Земли) Плотность:

5,43 г/см3

Температура поверхности:

максимум +430oC, минимум -180oC

Длина суток: 58,65 земных суток Расстояние от Cолнца (среднее): 0,387 а.е., то есть 58 млн.км. Период обращения по орбите (год): 88 земных суток Скорость вращения по орбите: 47,9 км/c Ускорение свободного падения:

3,7 м/c2

ВенераMacca:

4,87*1024кг.(0,815 массы Земли)

Диаметр: 12100 км. (0,949 диаметра Земли) Плотность:

5,25 г/см3

Температура поверхности:

максимум +480oC

Длина суток: 243 земных суток Расстояние от Cолнца (среднее): 0,723 а.е., то есть 108 млн.км. Период обращения по орбите (год): 224,7 земных суток Скорость вращения по орбите: 35 км/c Ускорение свободного падения:

8,9 м/c2

ЗемляMacca:

5,976*1024кг.

Диаметр: 12756 км. Плотность:

5,518 г/см3

Температура поверхности:

максимум +58oC, минимальная -90oC

Длина суток: 23часа 56минут 4,1секунды Расстояние от Cолнца (среднее): 1а.е., то есть 150 млн.км. Период обращения по орбите (год): 365,24219 суток Площадь поверхности:

510,2 млн. км2

Объем:

1,083*1012 км3

Скорость вращения по орбите: 29,8 км/c Ускорение свободного падения:

9,8 м/c2

Спутник Земли — Луна

Macca:

7,35*1022кг. (0,0123 массы Земли)

Диаметр: 3476 км. (0,273 диаметра Земли) Плотность:

3,343 г/см3

Температура поверхности:

минимальная -150oC

Расстояние от спутника до планеты: 384400 км. Скорость движения вокруг планеты: 1,03 км/с Ускорение свободного падения:

1,62 м/c2

МарсMacca:

6,4*1023кг. (0,107 массы Земли)

Диаметр: 6670 км. (0,53 диаметра Земли) Плотность:

3,95 г/см3

Температура поверхности:

-23oC на большей части поверхности, -150oC на полюсах,0oC на экваторе

Длина суток: 24,6229 часа Расстояние от Cолнца (среднее): 1,5237а.е., то есть 228 млн.км. Период обращения по орбите (год): 687 земных суток Скорость вращения по орбите: 24,1 км/c Ускорение свободного падения:

3,7 м/c2

Фобос и Деймос — спутники Марса.Название спутника: Фобос Деймос Диаметр: 23 км. 16 км. Расстояние от спутника до планеты: 9400 км. 23460 км. Период обращение: 7 часов 29 минут 27 секунд 1 сутки 6 часов 17 минут ЮпитерMacca:

1,9*1027кг. (318 раз больше массы Земли)

Диаметр: 143760 км. (11,2 раза больше диаметра Земли) Плотность:

1,31 г/см3

Температура верхних облаков:

-160oC

Длина суток: 9,93 часа Расстояние от Cолнца (среднее): 5,203 а.е., то есть 778 млн.км. Период обращения по орбите (год): 11,86 лет Скорость вращения по орбите: 13,1 км/c Ускорение свободного падения:

25,8 м/c2

СпутникиЮпитера

АмальтеяРазмер: 135*85*75 км. Расстояние от спутника до планеты: 181300 км. Период обращение: 0,498 суток ГанимедДиаметр: 5262 км. Расстояние от спутника до планеты: 1070000 км. ГималияДиаметр: 180 км. Расстояние от спутника до планеты: 11500000 км. Период обращение: 250,6 суток ЕвропаДиаметр: 3140 км. Расстояние от спутника до планеты: 671000 км. Период обращение: 3 суток 13 часов 18 минут ИоДиаметр: 3630 км. Расстояние от спутника до планеты: 422000 км. Период обращение: 1 сутки 18 часов КаллистоДиаметр: 4800 км. Расстояние от спутника до планеты: 1880000 км. Период обращение: 16 часов 32 минуты ЛиситеяДиаметр: 20 км. Расстояние от спутника до планеты: 11700000 км. Период обращение: 260 суток ЛедаДиаметр: 10 км. Расстояние от спутника до планеты: 11000000 км. ПасифеДиаметр: 40 км. Расстояние от спутника до планеты: 23,3 млн.км. Период обращение: 735 суток СинопеДиаметр: 30 км. Расстояние от спутника до планеты: 23,7 млн.км. Период обращение: 758 суток  ЭлараДиаметр: 80 км. Расстояние от спутника до планеты: 11,74 млн.км. Период обращение: 260,1 суток СатурнMacca:

5,68*1026кг. (95 раз больше массы Земли)

Диаметр: 120420 км. (9,46 раза больше диаметра Земли) Плотность:

0,71 г/см3

Температура верхних облаков:

-150oC

Длина суток: 10,54 часа Расстояние от Cолнца (среднее): 9,54а.е., то есть 1427 млн.км. Период обращения по орбите (год): 29,46 года Скорость вращения по орбите: 9,6 км/c Ускорение свободного падения:

11,3 м/c2

СпутникиСатурна:

ГиперионДиаметр: 350 км. Расстояние от спутника до планеты: 1,48 млн.км. Период обращения: 21 суток 6 часа 39 минут МимасДиаметр: 390 км Расстояние от спутника до планеты: 186 тыс. км Период обращения: 22 часа 36,5 минут ТефеяДиаметр: 1000 км Расстояние от спутника до планеты: 294,67 тыс. км Период обращения: 1 сутки 2 часа 19 минут ТитанДиаметр: 5150 км Расстояние от спутника до планеты: 1221860 км Период обращения: 15 суток 23 часа 15 минут Температура:

-180oC

ЭнцеладДиаметр: 500 км Расстояние от спутника до планеты: 238 тыс. км Период обращения: 1 сутки 8 часов 53 минуты УранMacca:

8,7*1025кг (14,5 раз больше массы Земли)

Диаметр: 51300 км (4 раза больше диаметра Земли) Плотность:

1,27 г/см3

Температура:

-220oC

Длина суток: 17,23 часа Расстояние от Cолнца (среднее): 19,2 а.е., то есть 2,86 млрд.км Период обращения по орбите (год): 84 года Скорость вращения по орбите: 6,8 км/c Ускорение свободного падения:

9 м/c2

 

СпутникиУрана

МирандаДиаметр: около 240 км Расстояние от спутника до планеты: 129,2 тыс.км. Период обращения: 1,46 земных суток АриэльДиаметр: 1130 км Расстояние от спутника до планеты: 191 тыс.км. Период обращения: 2 суток 12 часов 29 минут ОберонДиаметр: 1600 км Расстояние от спутника до планеты: 580,8 тыс.км. Период обращения: 13 суток 12 часов ТитанияДиаметр: 1600 км Расстояние от спутника до планеты: 434,3 тыс.км. Период обращения: 8 суток 17 часов УмбриэльДиаметр: 1100 км Расстояние от спутника до планеты: 264,7 тыс.км. Период обращения: 4 суток 22 минуты НептунMacca:

1*1026кг. (17,2 раз больше массы Земли)

Диаметр: 49500 км (3,9 раза больше диаметра Земли) Плотность:

1,77 г/см3

Температура:

-213oC

Длина суток: 17,87 часа Расстояние от Cолнца (среднее): 30 а.е., то есть 4,5 млрд.км. Период обращения по орбите (год): 165 лет Скорость вращения по орбите: 5,4 км/c Ускорение свободного падения:

11,6 м/c2

СпутникУрана

ТритонМасса:

2,14*1022кг

Диаметр: около 3200 км Расстояние от спутника до планеты: 394700 км Период обращения: 5 суток 21 часа 3 минут ПлутонMacca:

1,3*1022кг (0,0022 массы Земли)

Диаметр: 2324 км Плотность:

2 г/см3

Температура:

-230oC

Длина суток: 6,4 земных суток Расстояние от Cолнца (среднее): между 29,65 (минимальное) и 49,28 (максимальное) (39,4а.е.), на сильно вытянутой эллиптической орбите. Период обращения по орбите (год): 247,7 лет Скорость вращения по орбите: 4,7 км/c

СпутникПлутона

ХаронMacca:

1,8*1021кг. (0,0003 массы Земли)

Диаметр: 1212 км. Плотность:

2 г/см3

Температура:

-230oC

Период обращения: 6,4 суток Расстояние до планеты: 20000км

Список литературы

1. Вайнберг С. Первые три минуты.Современный взгляд на происхождение Вселенной: М.,:1981

2. Дорфман Я.Г. Всемирная историяфизики с начала 19 века до середины 20 века: М.,:1979

3. Найдыш В.М. Концепции современногоестествознания: М.,:1999

4. Николис Г., Пригожин И. Познаниесложного: М.,: 1990

5. Марьясис В.В Берегите себя отболезней: М.,: 1992,112с.

6. Е.А.Криксунов Экология:М.,:1995..- 240с.