Общественные процессы. Экология и физические взаимодействия. Развитие галактик

Размещено на http://www.allbest.ru/

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

КРАСНОЯРСКИЙ ИНСТИТУТ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА -

филиал ГОУ ВПО «Иркутский государственный университет путей сообщения» в Красноярске

кафедра гуманитарных дисциплин

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

по концепции современного естествознания

на тему: «Общественные процессы. Экология и физические взаимодействия. Развитие галактик»

Красноярск 2011

1. Вклад современного естествознания в понимание общественных процессов

Естествознание - Раздел науки, основанный на воспроизводимой эмпирической проверке гипотез и создании теорий или обобщений, описывающих природные явления. Современное естествознание - характеризуется лавинообразным накоплением нового фактического материала и возникновением множества новых дисциплин на стыках традиционных, возрастанием роли теоретических исследований, направляющих работу экспериментаторов в вероятные области обнаружения новых явлений. Роль эксперимента, как критерия истинности знания, сохранилась. Построение современное естествознания исходит из нескольких принципов: системности, историчности, эволюционизма, самоорганизации.

1. Принцип системности - или изучение целостного, составленного из упорядоченных определенным образом частей, взаимосвязанных между собой. При этом можно рассматривать как первичные неделимые элементы системы их свойства, поведение и взаимодействие так и систему в целом, ее взаимосвязь с другими системами.

2. Принцип историчности - состоит в поэтапном развитии естествознания, где новые теории могут быть выделены, опираясь на уже некоторые достижения и исторический опыт. Но при этом они не обязательно дублируют их, и даже напротив, могут отрицать или корректировать.

3. Принцип эволюционизма - связан с постепенным усложнением и повышением организации живых существ и явлений. Это принцип необратимости, выражающийся в нарушении симметрии между прошлым и будущим.

4. Принцип самоорганизации - после выхода из равновесия системы в ней реализуется механизм самопроизвольного упорядочивания, и возникновения нового относительно устойчивого состава, т. е. она самоорганизуется и приобретает способности выдерживать опр. влияния не теряя своих свойства.

Современное естествознание развивает новые подходы к пониманию природы как единого целого. Это выражается в представлениях о развитии природы, о различных формах движения материи и разных структурных уровнях организации природы, в расширяющемся представлении о типах причинных связей. Например, с созданием теории относительности существенно видоизменились взгляды на пространственно-временную организацию объектов природы; развитие современной космологии обогащает представления о направлении естественных процессов; развитие экологии привело к пониманию глубоких принципов целостности природы как единой системы.

- Современное естествознание представляет собой обширный развивающийся комплекс наук о природе, характеризующийся одновременно идущими процессами научной дифференциации и создания синтетических дисциплин и ориентированный на интеграцию научных знаний.

Естествознание является основой для формирования научной картины мира.

- Под научной картиной мира понимают целостную систему представлений о мире, его общих свойствах и закономерностях, возникающую в результате обобщения основных естественнонаучных теорий.

Научная картина мира находится в постоянном развитии. В ходе научных революций в ней происходят качественные преобразования, старая картина мира сменяется новой. Каждая историческая эпоха формирует свою научную картину мира.

общественный процесс экология наследственность галактика

2. Экология как наука, ее основные законы

Экология (от греч. «пйкос» - жилище, дом, и «логос» - учение, наука) - наука об отношениях живых организмов и их сообществ между собой и с окружающей средой.

Современное значение понятия экология имеет более широкое значение, чем в первые десятилетия развития этой науки. В настоящее время чаще всего под экологическими вопросами ошибочно понимаются, прежде всего, вопросы охраны окружающей среды. Во многом такое смещение смысла произошло благодаря всё более ощутимым последствиям влияния человека на окружающую среду, однако необходимо разделять понятия ecological(«относящееся к науке экологии») и environmental («относящееся к окружающей среде»). Всеобщее внимание к экологии повлекло за собой расширение первоначально довольно чётко обозначенной Эрнстом Геккелем области знаний (исключительно биологических) на другие естественнонаучные и даже гуманитарные науки.

Классическое определение экологии: наука, изучающая взаимоотношения живой и неживой природы.

Уже с давних времён люди стали замечать различные закономерности во взаимодействии животных друг с другом и с окружающей средой. Однако, в те времена даже биология не была отдельной наукой, являясь частью философии.

Первые описания экологии животных можно отнести к индийским и древнегреческим трактатам, например: «История животных» (Аристотель) - экологическая классификация животных, среда обитания, тип движения, местообитания, сезонная активность, общественная жизнь, наличие убежищ, использование голоса.

В Новое время, которое характеризуется подъёмом в области научного знания, экологические закономерности выявлялись учёными-энциклопедистами, зачастую весьма далекими от биологии в своих основных исследованиях.

Р. Бойль -- им проведён один из первых экологических экспериментов -- влияние атмосферного давления на животных, стойкость к вакууму водных, земноводных и др. пойкилотермных животных.

Современная экология -- сложная, разветвлённая наука. Ч. Элтон использовал концепции трофической (пищевой цепи), пирамиды численности, динамики численности.

Полагают, что вклад в теоретические основы современной экологии внёс Б. Коммонер, сформулировавший основные 4 закона экологии:

1. Всё связано со всем.

2. Ничто не исчезает в никуда.

3. Природа знает лучше.

4. Ничто не даётся даром.

Второй и четвёртый законы, по сути, являются перефразировкой основного закона физики -- сохранения вещества и энергии. Первый и третий законы -- действительно основополагающие законы экологии, на которых должна строиться парадигма данной науки. Третий закон имеет двойной смысл - одновременно призыв сблизиться с природой и призыв крайне осторожно обращаться с природными системами.

Основным законом является первый, который может считаться основой экологической философии.

Классическая экология разделяется на три подраздела:

1.Аутэкология - раздел науки, изучающий взаимодействие индивидуального организма или вида с окружающей средой.

2. Демэкология - раздел науки, изучающий взаимодействие популяций особей одного вида внутри популяции и с окружающей средой.

3. Синэкология - раздел науки, изучающий функционирование сообществ и их взаимодействия с биотическими и абиотическими факторами.

Экология -- междисциплинарная наука, что отражается в работах на стыке наук, в том числе на стыке с химией и биохимией. Экология является одной из основ охраны природы и сохранения биоразнообразия.

3. Роль молекул ДНК в передаче наследственности

Молекула ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) отличаются крупными размерами и массой, которая исчисляется десятками и сотнями миллионов. В состав ДНК входят углерод, кислород, водород, азот и фосфор. Она представляет собой две спирально закрученные одно вокруг другой полимерные цепи. Мономерами в них являются нуклеотиды. Нуклеотид ДНК состоит из азотистого основания, углевода дезоксирибозы и остатка фосфорной кислоты.

Существуют 4 типа нуклеотидов ДНК, различающихся азотистыми основаниями: нуклеотид с аденином, с гуанином, цитозином и тимином.

Соединение нуклеотидов в полимерную цепь происходит благодаря образованию прочной ковалентной связь между дезоксирибозой одного нуклеотида и остатком фосфорной кислоты другого. Две полинуклеотидные цепи соединяются между собой по принципу комплементарности.

Комплементарность - взаимное соответствие, обеспечивающее связь дополняющих друг друга структур. Комплементарные пары в молекуле ДНК: аденин - тимин и гуанин - цитозин. Между ними возникают водородные связи.

Основным свойством ДНК является ее способность к репликации (удвоению). При этом двойная спираль ДНК под влиянием фермента ДНК - полимеразы начинает раскручиваться, и на каждое освободившейся полинуклеотидной цепи из находящихся в окружающей среде свободных нуклеотидов собирается по принципу комплементарности новая цепь.

ДНК находится в ядрах клеток в виде комплексов с белками, образующих хроматин, который во время деления клетки организуется в видимые под микроскопом хромосомы. Ядерная ДНК имеет линейные молекулы. Собственную ДНК содержат такие клеточные органоиды, как митохондрии и пластиды. В них ДНК имеет кольцевую структуру и не образует комплексов с белками.

Молекулы ДНК выполняют важнейшую функцию хранения и передачи наследственной информации из поколения в поколения.

Раскрытие роли ДНК в передаче наследственных свойств, представляется одним из основных достижений современной биологии. В 1944 г. О. Эвери доказал, что именно ДНК ответственна за изменение (трансформацию) организмов. Это было показано в экспериментах с двумя формами бактерий (пневмококков). Одна из них обладала способностью образовывать капсулу и вызывать заболевание. Вторая форма не образовывала капсулы и не вызывала заболевания. Оказалось, что после проникновения ДНК, выделенной из вирулентных (вызывающих заболевание) клеток, некоторое количество клеток невирулентной формы образовало капсулу, причем эта способность передавалась по наследству.

Таким образом, было установлено, что наследственную информацию в клетке хранит и передает молекула ДНК.

4. Понятие об основных физических взаимодействиях

Все известные современной науке силы сводятся к четырем типам взаимодействий, которые называются фундаментальными:

1. гравитационное,

2. электромагнитное,

3. слабое

4. сильное.

Гравитационное взаимодействие характерно для всех материальных объектов вне зависимости от их природы. Оно заключается во взаимном притяжении тел и определяется фундаментальным законом всемирного тяготения: между двумя точечными телами действует сила притяжения, прямо пропорциональная произведению их масс и обратно пропорциональная квадрату расстояния между ними. Гравитационным взаимодействием определяется падение тел в поле сил тяготения Земли. Законом всемирного тяготения описывается движение планет Солнечной системы, а также других макрообъектов. Предполагается, что гравитационное взаимодействие обусловливается некими элементарными частицами - гравитонами, существование которых к настоящему времени экспериментально не подтверждено.

Электромагнитное взаимодействие связано с электрическими и магнитными полями. Электрическое поле возникает при наличии электрических зарядов, а магнитное поле - при их движении. В природе существуют как положительные, так и отрицательные заряды, что и определяет характер электромагнитного взаимодействия. Например, электростатическое взаимодействие между заряженными телами в зависимости от знака заряда сводится либо к притяжению, либо к отталкиванию. При движении зарядов в зависимости от их знака и направления движения между ними возникает либо притяжение, либо отталкивание. Различные агрегатные состояния вещества, явление трения, упругие и другие свойства вещества определяются преимущественно силами межмолекулярного взаимодействия, которое по своей природе является электромагнитным. Электромагнитное взаимодействие описывается фундаментальными законами электростатики и электродинамики: законом Кулона, законом Ампера и др. Его наиболее общее описание дает электромагнитная теория Максвелла, основанная на фундаментальных уравнениях, связывающих электрическое и магнитное поля.

Сильное взаимодействие обеспечивает связь нуклонов в ядре и определяет ядерные силы. Предполагается, что ядерные силы возникают при обмене между нуклонами виртуальными частицами - мезонами. Сильное взаимодействие отвечает за устойчивость ядер и распространяется только в пределах размеров ядра. Чем сильнее взаимодействуют нуклоны в ядре, тем оно устойчивее, тем больше его энергия связи. Энергия связи определяется работой, которую необходимо совершить, чтобы разделить нуклоны и удалить их друг от друга на такие расстояния, при которых взаимодействие становится равным нулю. С возрастанием размера ядра энергия связи уменьшается. Так, ядра элементов, находящихся в конце таблицы Менделеева, неустойчивы и могут распадаться. Такой процесс часто называется радиоактивным распадом. Примером сильного взаимодействия выступают термоядерные реакции на Солнце и других звездах. Принцип сильного взаимодействия использован при создании водородного оружия.

Слабое взаимодействие описывает некоторые виды ядерных процессов. Оно короткодействующее и характеризует все виды бета - превращений. Взаимодействие между атомами и молекулами имеет преимущественно электромагнитную природу. Таким взаимодействием объясняется образование различных агрегатных состояний вещества: твердого, жидкого и газообразного. Например, между молекулами вещества в твердом состоянии взаимодействие в виде притяжения проявляется гораздо сильнее, чем между теми же молекулами в газообразном состоянии.

5. Происхождение и развитие галактик и звезд

Возникновение галактик и звезд. Академик В. А. Амбарцумян высказал доводы, что галактики и, может быть, даже Метагалактика образовались из какого-то сверхплотного «дозвездного вещeства». По его мысли, оно обладает способностью самопроизвольно дробиться и образует галактики. Ядра их путем дальнейшего дробления порождают ассоциации «дозвездных» тел, а те, дробясь, порождают и звезды, и диффузную материю. Галактики с активными ядрами, радиоизлучающие и выбрасывающие газы, он считает молодыми.

Большинство ученых придерживаются, однако, прежней, гораздо более подробно разработанной гипотезы о том, что звезды и галактики возникали из водородно-гелиевой среды Метагалактики путем ее распада на отдельные облака. За этим следовало уплотнение каждого из них в сферическое облако за счет тяготения. Оно распадалось на множество сгустков, имеющих, поэтому тоже сферическое распределение. Так возникли первые звезды, содержавшие мало тяжелых элементов. Это звезды шаровых скоплений, эллиптических галактик и ядер спиральных галактик.

В эллиптических галактиках повышенная плотность газа благоприятствовала конденсации его в звезды. Процесс образования звезд в эллиптических системах давно закончился. Их звезды являются самыми старыми звездами.

В 1931 г. было доказано, что звезды в процессе эволюции выбрасывают столько газа, что его достаточно для формирования новых поколений звезд. В недрах звезд, особенно сверхновых, в процессе ядерных реакций вырабатываются тяжелые элементы. Поэтому выбрасываемый звездами газ уже обогащен ими. Так возникали и возникают путем конденсации вторично накопившегося газа звезды нового поколения, более молодого. Они отличаются от прежних своим химическим составом.

Во Вселенной идет непрерывное развитие и изменение не только органического, но и неорганического вещества.

Развитие звезд. В пользу возникновения звезд путем гравитационной конденсации (т. е. взаимного тяготения частиц) из плотной газовой или газопылевой среды говорят многие факты. На фоне светлых туманностей были открыты очень маленькие, но крайне плотные пылевые туманности, названные глобулами. Возможно, что они являются зародышами звезд. Наряду с этим Аро и Хербиг в пылевых туманностях созвездия Ориона обнаружили крохотные, крайне слабые сгустки. В одном из них позднее появилась туманная звездочка. Которой раньше здесь не видели. Может быть, это зародилась звезда. Зарождающиеся звезды называются протозвездами. Далее, гипотеза, проверяемая многими расчетами на основе теории внутреннего строения звезд, рисует такую картину. Протозвезды на диаграмме Ц-С находятся правее главной последовательности, так как их температура еще ниже, чем у возникших звезд данной массы и соответствующей ей светимости. Сжимаясь, звезда «движется» горизонтально влево по диаграмме Ц-С, пока в недрах звезды температура не поднимется до нескольких миллионов градусов. Тогда начнутся ядерные реакции с участием легких элементов и выделением тепла. Переменность блеска звезд - знак того, что они еще не стали устойчивыми. Нагрев вводит в действие реакцию превращения водорода в гелий и останавливает сжатие. Давление газа изнутри уравновешивает тяготение к центру. Звезда становится устойчивой и попадает на главную последовательность. Звезда с массой, такой, как у Солнца, сжалась и появилась на главной последовательности за 10⁸ лет. Место прихода звезды на главную последовательность справа тем выше, чем больше ее масса. Чем массивнее звезда, тем температура в ее недрах выше и быстрее «выгорает» водород, превращаясь в гелий. Голубые звезды «сжигают» водород, находясь на главной последовательности, за 10⁶-10⁷ лет, а Солнце лишь за 10¹⁰ лет. Внутренней энергии Солнца хватит еще на миллиарды лет.

С выгоранием водорода в ядре звезды начинается третья стадия эволюции в форме движения по диаграмме Ц-С вправо и вверх уже в качестве красного гиганта. В конце этой стадии в красных гигантах идет реакция превращения гелия в углерод. В третьей стадии эта реакция прекращается. Звезда, уплотнившись, приходит в состояние белого, крайне плотного карлика. При малой поверхности и скупом, поэтому расходе энергии белый карлик опять может светить за счет сжатия очень долгое время.

Список литературы:

1. Воронцов-Вельяминов Б.А. Внегалактическая астрономия. М., 1982.

2. Горелов А. А. Концепции современного естествознания. М., 1997.

3. Каменский А. А. Биология. М., 2007.

4. Ковалев Н. Е. Биология. М., 1986.

5. Найдыш В. М. Концепции современного естествознания. М., 2001.

6. Одум Ю. Экология. М.: Мир, 1986.

7. Одум Ю. Основы экологии. М., 1975.

Размещено на Allbest.ru