Контрольная работа по "Концепции современного естествознания"

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ  И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

УРАЛЬСКАЯ АКАДЕМИЯ ГОСУДАРСТВЕННОЙ  СЛУЖБЫ

 

 

 

                                                  Кафедра информатики и математики

 

                                                   Оценка_____________

                                                  Подпись преподавателя________________

                                                  «___» _______________ 2011 г.

 

 

 

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА ПО КОНЦЕПЦИИ СОВРЕМЕННОГО ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ

Вариант 4

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                             ФИО _____________________

                                                             Студента курса ___ группы ___

                                                             Специальность _____________

 

 

 

 

Екатеринбург 2012

1. Перечислите и кратко охарактеризуйте методы научного познания теоретического уровня

Научное познание, в отличие  от других многообразных форм познания, — это процесс получения объективного, истинного знания, направленного на отражение закономерностей действительности. Научное познание имеет троякую задачу и связано с описанием, объяснением и предсказанием процессов и явлений действительности.

Теоретическое познание заключается  в отражении явлений и происходящих процессов внутренних связей и закономерностей, которые достигаются методами обработки  данных, полученных от эмпирических знаний. Теоретические методы научного познания имеют одну главную задачу, направленную на получение объективной конкретной истинности всего процесса. Они имеют  следующие характерные признаки:

• Преобладание таких рациональных моментов, как законы, теории, понятия и прочие формы мышления;
• Основным подчиненным аспектом методов выступает чувственное познание;
• Направленность на исследование самого познавательного процесса (его приемов, форм и понятийного аппарата).

В науке широко используются так называемые общенаучные, или  общелогические, методы и приемы познания. Из них выделяют:

1. Анализ и синтез. Анализ  – это реальное или мысленное  разделение объекта на составные  части. Синтез – объединение  составных частей в единое целое.

2. Абстрагирование -  процесс  отвлечения от ряда свойств  и отношений изучаемого явления  с одноименным выделением интересующих исследователя свойств.

3. Идеализация – мыслительная  процедура, связанная с образованием абстрактных (идеализированных) объектов, принципиально неосуществимых в действительности («точка», «идеальный газ»,  «абсолютно черное тело» и т.п.). Идеализация тесно связана с абстрагированием и мысленным экспериментом.

4. Индукция и дедукция. Индукция – движение мысли  от единичного (опыта, фактов)  к общему (их обобщениям и выводам). Дедукция – стремление познания от абстрактного к конкретному, т.е. переход от общих закономерностей к фактическому их проявлению, (восхождение процесса познания от общего к единичному).

5. Аналогия (соответствие, сходство) – установление сходства в  некоторых сторонах, свойствах и  отношениях между нетождественными объектами. На основании выявленного сходства делается соответствующий вывод -     умозаключение по аналогии. Общая схема метода аналогии такова: объект «В» обладает признаками a,b,c,d; объект «С» обладает признаками b,c,d; следовательно, объект «С», возможно, обладает признакам а. Тем самым аналогия дает не достоверное, а вероятное знание.

    6. Моделирование  – метод исследования определенных  объектов путем воспроизведения  их характеристик на другом  объекте – одели, которая представляет  собой аналог того или иного  фрагмента действительности (вещественного  или мыслительного) – оригинала  модели. Между моделью и объектом  исследования должно существовать известное подобие (сходство) в физических характеристиках, структуре, функциях и др. Формы моделирования весьма многообразны. Например, предметное (физическое) и знаковое. Важной формой знакового моделирования является  математическое (компьютерное) моделирование.

Особый вклад в развитие методов теоретического уровня познания внесли классическая немецкая философия  Гегеля и материалистическая философия  К. Маркса. Выявлено 3 метода теоретического познания:

• Аксиоматический – заключается в строении научной теории на аксиомах и правилах вывода информации. Аксиома не требует никаких логических доказательств и не может быть опровергнута эмпирическими фактами. Отсюда идет абсолютное опровержение всех возникающих противоречий;
• Гипотетико-дедуктивный – основывается на строении научной теории на гипотезах, т.е. знаниях, которые могут быть опровергнуты при сопоставлении данных с реально полученными экспериментальными фактами. Данный метод требует отличной математической подготовки на высшем уровне;
• Описательные методы теоретического познания – к ним относятся графические, словесные и схематические методы познания, основанные на экспериментальных данных.

Теоретическое познание –  это существенное познание, осуществляемое на уровне абстракции высоких порядков. Здесь орудием выступают  понятия, категории, законы, гипотезы и др. 

2. Сформулируйте принцип эквивалентности,  на основе которого построена общая теория относительности

Принцип эквивалентности — эвристический принцип, использованный Альбертом Эйнштейном при выводе общей теории относительности. Один из вариантов его изложения: «Силы гравитационного взаимодействия пропорциональны гравитационной массе тела, силы инерции же пропорциональны инертной массе тела. Если инертная и гравитационная массы равны, то невозможно отличить, какая сила действует на данное тело — гравитационная или сила инерции.»

Исторически, принцип относительности  был сформулирован Эйнштейном так:

Все явления в гравитационном поле происходят точно так же как в  соответствующем поле сил инерции, если совпадают напряжённости этих полей и одинаковы начальные  условия для тел системы.

Принцип эквивалентности — ограничивается рассмотрением эффектов гравитации и равноускоренного движения, однако каждое подтверждение принципа эквивалентности является одновременно и подтверждением общей теории относительности.

3. Что такое и какое отношение имеют к космологии красное смещение и реликтовое излучении?

Космологическое (метагалактическое) красное смещение — наблюдаемое для всех далёких источников (галактики, квазары) понижение частот излучения, объясняемое как динамическое удаление этих источников друг от друга и, в частности, от нашей Галактики, то есть как нестационарность (расширение)

Реликтовое излучение (или космическое микроволновое фоновое излучение) — космическое электромагнитное излучение с высокой степенью изотропности и со спектром, характерным для абсолютно чёрного тела с температурой 2,725 К.

Этот эффект состоит в  том, что хорошо известные спектральные линии химических элементов оказываются  смещенными от своего положения в  красную сторону в спектрах внегалактических объектов. 

Величина космологического красного смещения прямо пропорциональна  расстоянию до объекта. Это явление  можно объяснить эффектом Доплера, вызванным “разбеганием” объектов, Закон Хаббла, связывая величину красного смещения в спектре электромагнитного излучения объекта с расстоянием до него, позволяет это расстояние определять. 

Для количественной характеристики эффекта красного смещения используется, так называемый, космологический  фактор “Z”. Он определяется отношением величины смещения какой-либо спектральной линии в спектре наблюдаемого объекта к длине волны этой линии в спектре неподвижного относительно наблюдателя источника излучения. В космологии принято указывать расстояния до объектов именно в шкале их красных смещений.

Наибольшее красное смещение имеет реликтовое излучение. Для него Z примерно равно 1400. Оно возникло в период от 300 тысяч до 1 миллиона лет после начала Большого взрыва, т.е., в масштабах возраста Вселенной, в самом начале ее эволюции. Самые отдаленные из наблюдаемых ныне объектов имеют красное смещение не более 7. Однако когда наблюдательные средства позволят нам наблюдать протогалактики – первичные гигантские сгущения вещества, их красные смещения, как ожидается, окажутся в переделах 10 – 20. Этот период относится примерно к 100 миллионам лет от начала Большого взрыва, т.е. шкала красных смещений не линейна.

Красное смещение линий наблюдается  и в спектрах звезд, что обусловлено их мощным гравитационным полем. Фотоны теряют часть своей энергии на преодоление тяготения, становятся менее энергичными, т.е. “краснеют”.

 

4. Объясните, в чем суть и почему выполняется Периодический закон Менделеева?

Периодический закон Менделеева -  фундаментальный закон природы, открытый в 1869 году при сопоставлении  свойств известных в то время  химических элементов и величин  их атомных масс.

Периодический закон имеет огромное естественнонаучное и философское  значение. Он позволил рассматривать  все элементы в их взаимной связи  и прогнозировать свойства неизвестных  элементов. Благодаря Периодическому закону многие научные поиски (например, в области изучения строения вещества — в химии, физике, геохимии, космохимии, астрофизике) получили целенаправленный характер. Периодический закон —  яркое проявление действия общих  законов диалектики, в частности  закона перехода количества в качество.

Исследования Менделеева дали прочный  надежный фундамент попыткам объяснить  строение атома: после открытия периодического закона стало ясно, что атомы всех элементов должны быть построены  «по единому плану», что в их устройстве должна быть отображена периодичность  свойств элементов.

Только та модель атома могла  иметь право на признание и  развитие, которая приближала бы науку  к пониманию загадки положения  элемента в таблице Менделеева. Величайшие ученые нашего столетия, решая эту  большую проблему, раскрыли строение атома – так закон Менделеева оказал огромное влияние на развитие всех современных знаний о природе  вещества.

Все успехи химии наших дней, успехи атомной и ядерной физики, включая  атомную энергетику и синтез искусственных  элементов, стали возможными лишь благодаря  периодическому закону. В свою очередь  успехи атомной физики, появление  новых методов исследования, развитие квантовой механики расширили и  углубили сущность периодического закона.

За истекшее столетие закон Менделеева – подлинный закон природы  – не только не устарел и не утратил  своего значения. Наоборот, развитие науки  показало, что его значение до конца еще не познано и не завершено, что оно много шире, чем мог предполагать его творец, чем думали до недавнего времени ученые.

И теперь, спустя долгие годы, по-прежнему справедливы полные достоинства  слова самого Менделеева: «...вышеизложенное содержит далеко не все то, что увидели  до сих пор через телескоп периодического закона в безграничной области химических эволюции, и тем паче не все то, что можно еще увидеть».

 

5. Что называется сложной системой?

Сложная система - составной  объект, части которого можно рассматривать  как отдельные системы, объединенные в единое целое в соответствии с определенными принципами или  связанные между собой заданными  отношениями. Части сложной системы (подсистемы) можно расчленить (часто  лишь условно) на более мелкие подсистемы и т. д., вплоть до выделения элементов  сложной системы, которые либо объективно не подлежат дальнейшему расчленению, либо относительно их неделимости имеется  договоренность. Свойства сложной системы  в целом определяются как свойствами составляющих ее элементов, так и  характером взаимодействия между ними. Примеры сложной системы: предприятие, энергосистема, ЭВМ, система регулирования  уличного движения, междугородная телефонная сеть. Основной метод исследования сложной системы - моделирование, в  т. ч. имитация процессов функционирования сложной системы на ЭВМ.

6. Что из себя представляли первые живые организмы?

Первыми живыми организмами  были вирусы.

Вирус представляет собой  молекулу РНК, окружённую белковой оболочкой. Белковая оболочка создаёт вокруг молекулы РНК устойчивую среду, создаётся  своеобразный микроклимат вокруг молекулы РНК вследствие того, что белковая оболочка замедляет движение молекул, как внутрь себя, так и из себя. Поэтому, молекулы попавшие внутрь белковой оболочки, сталкиваясь с ней при  своём движении, могут много раз  срикошетить от неё, перед тем, как  покинуть внутренний объём белковой оболочки. Повторные многократные движения попавших внутрь белковой оболочки молекул  увеличивают вероятность того, что  они попадут в «сферу влияния» молекулы РНК и, как следствие, будут  втянуты во внутренний объём молекулы РНК и начнут своё вынужденное  движение вдоль оптической оси этой молекулы, попадая под действие стоячей  волны мерности. Что, в конечном итоге, и приводит к их распаду на материи, их образующие.