Концепции современного естествознания

1. Научные теории, называемые «парадигмой». Примеры фундаментальных парадигм естествознания

В истории науки существует множество различных парадигм. В современном понимании парадигма (от греч. paradeigma — «пример, образец») — это определенные правила описания, объяснения и понимания мира. Понятие «парадигма» введено Г. Бергманом и широко использовано Т. Куном для обозначения ведущих представлений и методов получения новых знаний. Оно часто заменяется понятием «картина мира».

Примеры: объяснение мира исходя из принципа атомизма, или элементарности, парадигма целостности, синергетическая парадигма. Одной из наиболее авторитетных парадигм является. Суть данного принципа состоит в утверждении того, что целое понимается как сумма частей, элементов. Такое понимание обнаруживается во многих науках. На основе парадигмы атомизма основана классическая механика, учение об электричестве и магнетизме, кинетическая теория газов, неорганическая химия, клеточная теория живых организмов. Принцип элементарности реализуется и в социальных теориях (например, в понимании общества как совокупности индивидов).

2. Понятие элементарных частиц, классы их деления

Элементарные частицы — первичные, неразложимые частицы, из которых, по предположению состоит вся материя. К элементарным частицам относятся: протоны, нейтроны, электроны, фотоны, пи-мезоны, мюоны, тяжёлые лептоны, нейтрино трёх типов, странные частицы (К-мезоны), гипероны, разнообразные резонансы, мезоны со скрытым очарованием, «очарованные» частицы, промежуточные векторные бозоны и т. п. — всего более 350 частиц, в основном нестабильных. Их число продолжает расти по мере расширения наших знаний.

Элементарные частицы подразделяются на два класса:

ь лептоны (частицы, которые, подобно электрону, не участвуют в водовороте внутриядерных взаимодействий: нейтрино трех типов, мюоны и тау-частицы и др.).

ь Адроны (частицы, существующие внутри атомного ядра). Самые известные из них — это протон и нейтрон, но быстро распадающихся родственников у них сотни (в буквальном смысле).

3. Тип взаимодействия, описываемый законом всемирного тяготения, его зависимость от расстояния

Законом всемирного тяготения описывается гравитационное взаимодействие: Согласно этому закону между любой парой тел во Вселенной действует сила взаимного притяжения. Как и все физические законы, он облечен в форму математического уравнения. Если M и m — массы двух тел, а D —расстояние между ними, тогда сила F взаимного гравитационного притяжения между ними равна:

F = GMm/D²

G=6.6710^-11 Нм²/кг² (гравитационная константа, определяемая экспериментально).

Сила взаимодействия в этом случае убывает обратно пропорционально квадрату расстояния.

4. Формулировка принципа относительности Галилея. Понятие инерциальных систем

В классической механике справедлив механический принцип относительности Галилея: законы механики одинаковы во всех инерциальных системах отсчета. Это значит, что в разных инерциальных системах отсчета все механические процессы при одних и тех же условиях протекают одинаково. Следовательно, с помощью любых механических экспериментов, проведенных в замкнутой системе тел, нельзя установить покоится эта система или движется равномерно и прямолинейно относительно какой-либо инерциальной системы отсчета. Поэтому механический принцип относительности свидетельствует о равноправности всех инерциальных систем и отсутствии какой-то особой инерциальной системы, относительно которой можно было бы рассматривать механическое движение как «абсолютное движение».

Инерциальная система отсчёта — система отсчёта, в которой справедлив закон инерции: все свободные тела (то есть такие, на которые не действуют внешние силы или действие этих сил компенсируется) движутся прямолинейно и равномерно. Эквивалентной является следующая формулировка: Инерциальной называется система отсчёта, по отношению к которой пространство является однородным и изотропным, а время — однородным.

5. Определение изобарического, изохорического, изотермического, адиабатического процессов. Основные соотношения, характеризующие эти процессы

Изобарический или изобарный процесс — термодинамический процесс, происходящий в системе при постоянном давлении. Согласно закону Гей-Люссака, при изобарном процессе в идеальном газе отношение объема к температуре остается постоянным:

V/T = const

Изохорический или изохорный процесс — это термодинамический процесс, который происходит при постоянном объёме. Для осуществления изохорного процесса в газе или жидкости достаточно нагревать (охлаждать) вещество в сосуде, который не изменяет своего объёма. При изохорическом процессе отношение давления газа к температуре остается постоянным:

р/T=const (Закон Шарля).

Изотермический процесс — это термодинамический процесс, происходящий в физической системе при постоянной температуре. В идеальном газе при изотермическом процессе произведение давления на объём постоянно:

pV=const (закон Бойля-Мариотта) Адиабатический процесс — это термодинамический процесс в макроскопической системе, при котором система не получает и не отдаёт тепловой энергии. Соотношение произведения между давлением и объемом идеального газа в адиабатическом процессе имеет вид:

pVⁿ = const которое называют уравнением Пуассона.

6. Изменение взгляда на эволюцию неживой природы в связи с идеями И. Пригожина

В экспериментальных исследованиях И. Пригожиным было продемонстрировано, что, удаляясь от равновесия, термодинамические системы приобретают принципиально новые свойства и начинают подчиняться особым законам. При сильном отклонении от равновесной термодинамической ситуации возникает новый тип динамического состояния материи, названный Пригожиным диссипативными структурами. Согласно Пригожину, тип диссипативной структуры в значительной степени зависит от условий ее образования, при этом особую роль в отборе механизма самоорганизации могут играть внешние поля. Этот вывод имеет далеко идущие последствия, если учесть, что он применим ко всем открытым системам, имеющим необратимый характер. Необратимость — это как раз то, что характерно для современных неравновесных состояний. Они «несут в себе стрелу времени» и являются источником порядка, порождая высокие уровни организации.

7. Сила тяготения между двумя наэлектризованными шариками массой 1 г каждый уравновешена электростатической силой отталкивания. Считая заряды шариков одинаковыми, определить их величину. Почему при взаимодействии наэлектризованных тел, малых по массе, можно не учитывать гравитационных сил

Приравниваем силу тяготения и силу электростатического взаимодействия:

G m1*m2/r² = k q1*q2/r²

G — гравитационная постоянная (6.67 10^ -11),.

m1 и m2 — масса шариков.

q1 и q2 — заряд шариков.

r — расстояние между шариками.

k= 8.85 418 782 Ч 10^ -12- электрическая постоянная С учётом одинаковых масс и зарядов, а также одинакового расстояния:

G m²/r² = k q²/r² {m=1}

q = Sqrt (G/k) m² (Sqrt — квадратный корень)

q=8.61 474*10^-11 Кл При взаимодействии наэлектризованных тел, малых по массе, гравитационные силы можно не учитывать, так как электромагнитное взаимодействие намного более сильное, чем гравитационное.

естествознание тяготение природа пригожин.

8. Скорость движения, при которой масса электрона превышает массу покоя в 2 раза

Тело обладает наименьшей массой в той системе отсчёта, в которой оно покоится. Эту массу называют массой покоя и обозначают m0. В системе отсчёта, относительно которой тело движется, его масса, названная релятивистской массой, находится по формуле:

m=m0/sqrt (1-(v/c)^2)

m=2m0

отсюда.

sqrt (1-(v/c)^2)=½

• 1-(v/c)^2=¼
• (v/c)^2=¾

v=(sqrt (3)/2)c

(sqrt — корень, ^ - степень).

• 1. Горелов А. А. Концепции современного естествознания. М.: Владос, 1999.
• 2. Дубнищева Т. Я. Концепции современного естествознания. Новосибирск: ЮКЭА, 1999.
• 3. http://www.bibliofond.ru/view.aspx?id=135 065