Контрольная работа по дисциплине "Концепции современного естественнознания"

Эта звезда из-за её маленького размера и быстрого остывания  долгое время считалась невозможной  для наблюдения. Но через некоторое  время были обнаружены пульсары. Эти  пульсары и оказались нейтронными  звёздами. Названы они так из-за кратковременного излучения радиоимпульсов. Т.е. звезда как бы «мигает». Это открытие было сделано совершенно случайно и  не так давно, а именно в 1967 году. Эти периодичные импульсы обусловлены  тем, что при очень быстром  вращении мимо нашего взгляда постоянно  мелькает конус магнитной оси, которая  образует угол с осью вращения.

Пульсар может быть обнаружен  только на условиях ориентирования магнитной  оси, а это примерно 5% из их общего количества. Часть пульсаров не находится  в радио туманностях, так как  туманности сравнительно быстро рассеиваются. Через сотню тысяч лет эти  туманности перестают быть видимыми, а возраст пульсаров исчисляется  десятками миллионов лет.

Если масса звезды превышает 2,5 солнечных, то в конце своего существования она как бы обрушится в себя и будет раздавлена собственным весом. В считанные секунды она превратится в точку. Это явление получило название «гравитационный коллапс», а также этот объект стали называть «чёрной дырой».

Из всего выше сказанного видно, что финальная стадия эволюции звезды зависит от её массы, но при  этом необходимо ещё учитывать неизбежную потерю этой самой массы и вращение.

Хотя по человеческой шкале  времени звезды и кажутся вечными, они, подобно всему сущему в природе, рождаются, живут и умирают. Согласно общепринятой гипотезе газопылевого облака звезда зарождается в результате гравитационного сжатия межзвездного газопылевого облака. По мере уплотнения такого облака сначала образуется протозвезда, температура в ее центре неуклонно  растет, пока не достигает предела, необходимого для того, чтобы скорость теплового движения частиц превысила  порог, после которого протоны способны преодолеть макроскопические силы взаимного  электростатического отталкивания и вступить в реакцию термоядерного  синтеза.

В результате многоступенчатой реакции термоядерного синтеза  из четырех протонов в конечном итоге  образуется ядро гелия (2 протона + 2 нейтрона) и выделяется целый фонтан разнообразных элементарных частиц. В конечном состоянии суммарная масса образовавшихся частиц меньше массы четырех исходных протонов, а значит, в процессе реакции выделяется свободная энергия. Из-за этого внутренне ядро новорожденной звезды быстро разогревается до сверхвысоких температур, и его избыточная энергия начинает выплескиваться по направлению к ее менее горячей поверхности — и наружу. Одновременно давление в центре звезды начинает расти. Таким образом, «сжигая» водород в процессе термоядерной реакции, звезда не дает силам гравитационного притяжения сжать себя до сверхплотного состояния, противопоставляя гравитационному коллапсу непрерывно возобновляемое внутреннее термическое давление, в результате чего возникает устойчивое энергетическое равновесие. О звездах на стадии активного сжигания водорода говорят, что они находятся на «основной фазе» своего жизненного цикла или эволюции. Превращение одних химических элементов в другие внутри звезды называют ядерным синтезом или нуклеосинтезом.

В частности, Солнце находится  на активной стадии сжигания водорода в процессе активного нуклеосинтеза уже около 5 миллиардов лет, и запасов водорода в ядре для его продолжения нашему светилу должно хватить еще на 5,5 миллиарда лет. Чем массивнее звезда, тем большим запасом водородного топлива она располагает, но для противодействия силам гравитационного коллапса ей приходится сжигать водород с интенсивностью, превосходящей темп роста запасов водорода по мере увеличения массы звезды. Таким образом, чем массивнее звезда, тем короче время ее жизни, определяемое исчерпанием запасов водорода, и самые крупные звезды в буквальном смысле сгорают за «какие-то» десятки миллионов лет. Самые мелкие звезды, с другой стороны, «безбедно» живут сотни миллиардов лет. Так что по этой шкале наше Солнце относится к «крепким середнякам».

Рано или поздно, однако, любая звезда израсходует весь пригодный  для сжигания в своей термоядерной топке водород. Что дальше? Это  также зависит от массы звезды. Солнце (и все звезды, не превышающие  его по массе более чем в  восемь раз) заканчивают свою жизнь весьма банальным образом. По мере истощения запасов водорода в недрах звезды силы гравитационного сжатия, терпеливо ожидавшие этого часа с самого момента зарождения светила, начинают одерживать верх — и под их воздействием звезда начинает сжиматься и уплотняться. Этот процесс приводит к двоякому эффекту: температура в слоях непосредственно вокруг ядра звезды повышается до уровня, при котором содержащийся там водород вступает, наконец, в реакцию термоядерного синтеза с образованием гелия. В то же время температура в самом ядре, состоящем теперь практически из одного гелия, повышается настолько, что уже сам гелий — своего рода «пепел» затухающей первичной реакции нуклеосинтеза, вступает в новую реакцию термоядерного синтеза: из трех ядер гелия образуется одно ядро углерода. Этот процесс вторичной реакции термоядерного синтеза, топливом для которого служат продукты первичной реакции, — один из ключевых моментов жизненного цикла звезд.

При вторичном сгорании гелия  в ядре звезды выделяется так много  энергии, что звезда начинает буквально  раздуваться. В частности, оболочка Солнца на этой стадии жизни расширится за пределы орбиты Венеры. При этом совокупная энергия излучения звезды остается примерно на том же уровне, что и в течение основной фазы ее жизни, но, поскольку излучается эта энергия теперь через значительно  большую площадь поверхности, внешний  слой звезды остывает до красной части  спектра и звезда превращается в красный гигант.

Для звезд класса Солнца после истощения топлива, питающего  вторичную реакцию нуклеосинтеза, снова наступает стадия гравитационного коллапса — на этот раз окончательного. Температура внутри ядра больше не способна подняться до уровня, необходимого для начала термоядерной реакции следующего уровня. Поэтому звезда сжимается до тех пор, пока силы гравитационного притяжения не будут уравновешены следующим силовым барьером. В его роли выступает давление вырожденного электронного газа. Электроны, до этой стадии игравшие роль безработных статистов в эволюции звезды, не участвуя в реакциях ядерного синтеза и свободно перемещаясь между ядрами, находящимися в процессе синтеза, на определенной стадии сжатия оказываются лишенными «жизненного пространства» и начинают «сопротивляться» дальнейшему гравитационному сжатию звезды. Состояние звезды стабилизируется, и она превращается в вырожденного белого карлика, который будет излучать в пространство остаточное тепло, пока не остынет окончательно.

Звезды более массивные, нежели Солнце, ждет куда более зрелищный  конец. После сгорания гелия их масса  при сжатии оказывается достаточной  для разогрева ядра и оболочки до температур, необходимых для запуска  следующих реакций нуклеосинтеза — углерода, затем кремния, магния — и так далее, по мере роста ядерных масс. При этом при начале каждой новой реакции в ядре звезды предыдущая продолжается в ее оболочке. На самом деле, все химические элементы вплоть до железа, из которых состоит Вселенная, образовались именно в результате нуклеосинтеза в недрах умирающих звезд этого типа. Но железо — это предел; оно не может служить топливом для реакций ядерного синтеза или распада ни при каких температурах и давлениях, поскольку как для его распада, так и для добавления к нему дополнительных нуклонов, необходим приток внешней энергии. В результате массивная звезда постепенно накапливает внутри себя железное ядро, не способное послужить топливом ни для каких дальнейших ядерных реакций.

Как только температура и  давление внутри ядра достигают определенного  уровня, электроны начинают вступать во взаимодействие с протонами ядер железа, в результате чего образуются нейтроны. И за очень короткий отрезок времени — некоторые теоретики полагают, что на это уходят считанные секунды, — свободные на протяжении всей предыдущей эволюции звезды электроны буквально растворяются в протонах ядер железа, всё вещество ядра звезды превращается в сплошной сгусток нейтронов и начинает стремительно сжиматься в гравитационном коллапсе, поскольку противодействовавшее ему давление вырожденного электронного газа падает до нуля. Внешняя оболочка звезды, из под которой оказывается выбита всякая опора, обрушивается к центру. Энергия столкновения обрушившейся внешней оболочки с нейтронным ядром столь высока, что она с огромной скоростью отскакивает и разлетается во все стороны от ядра — и звезда буквально взрывается в ослепительной вспышке сверхновой звезды. За считанные секунды при вспышке сверхновой может выделиться в пространство больше энергии, чем выделяют за это же время все звезды галактики вместе взятые.

После вспышки сверхновой и разлета оболочки у звезд  массой порядка 10-30 солнечных масс продолжающийся гравитационный коллапс приводит к образованию нейтронной звезды, вещество которой сжимается до тех пор, пока не начинает давать о себе знать давление вырожденных нейтронов — иными словами, теперь уже нейтроны (подобно тому, как ранее это делали электроны) начинают противиться дальнейшему сжатию, требуя себе жизненного пространства. Это обычно происходит по достижении звездой размеров около 15 км в диаметре. В результате образуется быстро вращающаяся нейтронная звезда, испускающая электромагнитные импульсы с частотой ее вращения; такие звезды называются пульсарами. Наконец, если масса ядра звезды превышает 30 солнечных масс, ничто не в силах остановить ее дальнейший гравитационный коллапс, и в результате вспышки сверхновой образуется черная дыра.

Как и все звёзды, Солнце родилось в сжавшейся газопылевой  туманности. Когда столь грандиозная  масса сжималась, она сама себя сильно разогрела внутренним давлением  до температур, при которых в её центре смогли начаться термоядерные реакции. В центральной части  температура на Солнце равна 15000000 К, а давление достигает сотни миллиардов атмосфер. Так зажглась новорожденная звезда.

В основном, на три  четверти, Солнце в начале своей  жизни состояло из водорода. Именно водород в ходе термоядерных реакций  превращается в гелий, при этом выделяется энергия, излучаемая Солнцем. Солнце принадлежит  к типу звёзд, называемых жёлтыми  карликами. Оно - звезда главной последовательности и относится к спектральному  классу G2. Масса одинокой звезды однозначно определяет её судьбу. За время жизни (5 миллиардов лет), в центре нашего светила, где температура достаточно высока, сгорело около половины всего  имеющегося там водорода. Где-то столько  же, 5 миллиардов лет, Солнцу осталось жить.

После того, как  в центре светила водород будет  на исходе, Солнце увеличится в размерах, станет красным гигантом. Это сильнейшим образом скажется на Земле: повысится  температура, океаны выкипят, жизнь  станет невозможной. Наша звезда закончит свою жизнь как белый карлик, порадовав  неведомых нам внеземных астрономов будущего новой планетной туманностью, форма которой может оказаться  весьма причудливой благодаря влиянию  планет.

После того, как запас  водорода иссякнет, наше Солнце будет напоминать постоянно расширяющийся воздушный шар или, говоря научными терминами, Красный гигант. При этом будет можно утверждать, что будут полностью уничтожены Венера и Меркурий, а также, скорее всего и Земля, так как при расширении Красные гиганты увеличиваются в размерах в тысячи раз.

В итоге внешние слои Красного гиганта остынут и будут отброшены, оставив лишь ядро звезды или, к тому моменту это уже будет не ядро, а так называемый Белый Карлик, температура которого примерно равна температуре нынешнего Солнца, а вот размеры будут сопоставимы с размером Земли.

3. Современная наука о сущности и истоках человеческого сознания

Человек отличается от животных следующими фундаментальными признаками:

- Человек обладает понятийным мышлением (может формировать абстрактные представления о предметах, в которых обобщены основные свойства конкретных вещей).

- Человек обладает речью.

- Человек способен к труду (способен изготавливать орудия труда и преобразовывать окружающую среду).

Сознание - это высшая форма  отражения мозгом человека окружающего  мира, это такое знание, которое может быть передано людям в форме слов, математических символов и т. д.

Важнейшие отличия человека от животных закреплены в строении мозга. Именно человеческий мозг —  то место, где существует сознание человека, рождаются эмоции, иными словами, происходит высшая нервная деятельность. Поэтому человеческий мозг изучается  как естественными, так и общественными  и гуманитарными науками. Среди  них ведущее место принадлежит  психологии, которая в последнее  время широко пользуется новыми методами исследования мозга, пришедшими из нейрофизиологии  и психофизиологии, которые в  свою очередь базируются на физических и химических методах исследования. Например, с помощью электрического раздражения разных отделов мозга можно вызывать и изучать мысли и эмоции, создавать иллюзии и галлюцинации.

С помощью этих исследований удалось добиться многого: открыть  те химические и электрические изменения, которые происходят на клеточном  уровне и сопровождают каждый поведенческий  акт; открыть функциональную асимметрию мозга; выяснить природу стресса  как неспецифического защитного  механизма сопротивления внешним  факторам и многое другое.

Но по-прежнему множество  вопросов в области психологии остается без ответов: отсутствует убедительная физико-химическая модель сознания, поэтому  до сих пор неясно, что такое  мысль; спорен вопрос о начале сознания, ведь мышление не развивается само по себе, поэтому требуется определенное время после рождения ребенка  для его формирования.

В современной психологии можно выделить три основные точки зрения на сознание:

- отрицание самоценности психики и сознания в бихевиоризме;

- классическое понимание сознания как особого свойства высокоорганизованной материи;

- модель «расширяющегося сознания» в трансперсональной психологии С. Грофа, и соответствии с которой психика и сознание существуют еще до рождения человека.

Сущность сознания состоит  в отражении объективных свойств  различных предметов и явлений  окружающего мира, в предварительном  мысленном планировании действий и  оценке результатов, в регулировании  взаимоотношений человека с окружающей природной и социальной средой. Сознание — это та часть психики, которая  может произвольно направляться на определенный реальный или идеальный  объект, возбуждаться или тормозиться  самим субъектом.

Способом выражения сознания является слово, язык, на основе которых  формируется абстрактно-логическое мышление. Слово — это обобщающий сигнал, заменяющий конкретный предмет  или явление. С помощью слов мы получаем знания из окружающего мира и передаем их в общении с другими людьми. Выделяют также подсознание — психические процессы, возникшие под влиянием сложных поведенческих программ, доведенных до автоматизма и ставших навыками. По сути дела, это — бессознательное, которое понимается как совокупность психических процессов и состояний, обусловленных явлениями действительности, во влиянии которых субъект не отдает себе отчета. Бессознательное отличается от сознания тем, что отражаемая им реальность сливается с переживаниями субъекта, его отношением к миру. Поэтому в бессознательном невозможен произвольный контроль осуществляемых субъектом действий и оценка их результатов.