КОНЦЕПЦИИ
СОВРЕМЕННОГО ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ
Дидактический материал к самоподготовке студентов
Практикум
Нижний Новгород
2010
УДК 001
ББК 20
К 43
Киреева Н.К. Концепции современного естествознания. Дидактический материал к самоподготовке студентов:Практикум / Н.К.Киреева. – Н.Новгород: ВГИПУ, 2010. – 73 с.
Практикум предназначен для самостоятельной работы студентов очной формы обучения при изучении учебного курса «Концепции современного естествознания». В нем представлен унифицированный вариант дидактического материала к содержательной части самоподготовки студентов специальностей: 080507.65, 080801.65, 030301.65, 080105.65, 050501.65 (по отраслям).
Учебное издание включает тематическую программу курса, ведомость числа часов и вид контроля согласно рабочим планам в зависимости от специальности, вопросы и задания для подготовки к семинарским занятиям, вопросы для экспресс-аттестации студента по разделам курса, демонстрационный вариант тестов при завершению изучения дисциплины, а также вопросы для подготовки к итоговому зачету или экзамену.
©Киреева Н.К., 2010
©ВГИПУ, 2010
ВВЕДЕНИЕ
Не в том дело, что люди не
могут увидеть решение,
- дело в том, что они обычно не могут увидеть проблему.
Г.К. Честертон
Целью дисциплины «Концепции современного естествознания» является формирование целостного научного мировоззрения студента, позволяющего выразить интеллектуальное и эмоциональное отношение к миру и обеспечивающего ориентацию в нем.
Задачей дисциплины является ознакомление студентов с основными концепциями естествознания, составляющими основу современной научной картины мира.
Программа дисциплины составлена в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования по специальностям. Она предусматривает систематизацию информации по основным разделам естественных наук, рассмотрение их взаимосвязи, а также последних достижений в области познания мира.
В результате изучения дисциплины студенты должны:
Знать:
- основные этапы развития естествознания;
- корпускулярное и континуальное описание природы;
- концепции пространства и времени;
- динамические и статистические закономерности в природе;
- иерархию структурных элементов материи от микро- до мегамира;
- специфику живого;
- принципы эволюции, воспроизводства и развития живых систем;
- самоорганизацию в живой и неживой природе;
- биологическую и социальную сущность человека;
- биологические основы психики, социального поведения и здоровья человека;
- этапы эволюции биосферы;
- предназначение и функции человека в рамках взаимодействия в системе
человек – биосфера – Вселенная.
Иметь представление:
- о специфике гуманитарных и естественнонаучных типах познавательной деятельности, их интеграции на основе целостного взгляда на окружающий мир;
- о методологии естественнонаучного познания и применении её в профессиональных сферах деятельности.
Овладеть навыками:
- работы с учебной и научной литературой;
- проведения анализа, структурирования информации;
- подготовки материала к публичному выступлению;
- обоснования собственного мнения;
- использования естественнонаучных знаний в профессиональной деятельности и в повседневной жизни.
1.ОРГАНИЗАЦИЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ
Самостоятельная работа студентов, обучающихся на очном отделении, осуществляется во внеаудиторное время, когда студент предстает в качестве самоорганизатора своей деятельности. Более подробно рекомендации по организации такой самостоятельной работы даются в учебно-методическом пособии [28].
На изучение курса «Концепции современного естествознания», согласно учебным планам в зависимости от специальности, отводится разное количество часов и используются разные формы итоговой отчетности. Ведомость числа часов и формы отчетности для разных специальностей приведены в представленной ниже таблице.
| Специальность (специализация) | Семестр | Всего часов | Вид итогового контроля | |
| Общая трудоёмкость | Самостоя-тельная работа | |||
| 080507.65 Менеджмент организации (Управление страхованием, Менеджмент в спорте) | экзамен | |||
| 080801.65 Прикладная информатика (Информатика в менеджменте) | зачет | |||
| 030301.65 Психология (Психология управления) | зачет | |||
| 080105.65 Финансы и кредит (Страхование) | зачет | |||
| 050501.65Профессиональное обучение (дизайн) (Дизайн интерьера, Графический дизайн) | экзамен | |||
| 050501.65Профессиональное обучение (экономика и управления) (Экономика и управление на предприятиях машиностроения, Хозяйственно-правовая деятельность) | 1,2 | зачет, экзамен |
Самостоятельная работа студентов очной формы обучения в часы внеаудиторных занятий включает в себя:
· работу с информацией, полученной на лекционных занятиях;
· изучение материала с использованием рекомендованной учебной литературы;
· знакомство с научной литературой по темам курса (источники – монографии, научно-популярные издания, Интернет-ресурсы);
· подготовка к выступлению на семинарских занятиях;
· проведение научных исследований по выбранной тематике.
Главной задачей самостоятельной работы студентов является осмысление учебного материала по темам содержания курса. Это, прежде всего, выработка навыков постановки вопросов по обсуждаемым проблемам естествознания, анализ и систематизация предложенной информации, формулирование адекватных выводов.
В процессе изучения учебной дисциплины предусматриваются следующие формы контроля знаний:
· тестовый контроль по завершению каждого раздела курса;
· блиц-опрос по материалу каждого раздела;
· итоговая аттестация по завершению изучения дисциплины.
Ниже представлена унифицированная рабочая программа учебной дисциплины «Концепции современного естествознания», составленная в соответствие с Государственными образовательными стандартами высшего профессионального образования по специальностям 080507.65 Менеджмент организации (Управление страхованием, Менеджмент в спорте), 080801.65 Прикладная информатика (Информатика в менеджменте), 030301.65 Психология (Психология управления), 080105.65 Финансы и кредит (Страхова-
ние), 050501.65 Профессиональное обучение (по отраслям).
2.СОДЕРЖАНИЕ РАЗДЕЛОВ ДИСЦИПЛИНЫ
Раздел 1 Наука как часть культуры
1.1 Естественнонаучная и гуманитарная культуры
Понятие культуры. Классификация культуры в зависимости от целей деятельности. Специфика и взаимосвязь культур. Путь к единой культуре.
1.2 Наука как способ познания мира
Наука как отрасль духовной культуры. Определение науки. Основные черты и отличия науки от других отраслей культуры.
Наука как процесс познания. Естествознание - единая наука о природе. Предмет и задачи естествознания. Стадии познания природы. Дифференционно-интеграционные явления в современном естествознании. Этика науки и личность ученого. Антинаучные тенденции в формировании современного мировоззрения человека.
Принципы научного познания. Модель строения научного знания. Методы эмпирического и теоретического познания. Критерии научности. Модели развития науки. Парадигмы и научные революции и научная картина мира.
1.3 Панорама и тенденции развития естествознания
Естествознание - от прошлого к будущему: натурфилософия, естествознание Средневековья, эпохи Возрождения, наука Нового времени. Фундаментальные парадигмы и научные картины мира.
Раздел 2 Основные физические концепции материального мира
Корпускулярное и континуальное описания природы
Материя и ее виды: вещество, поле, физический вакуум. Дискретность и непрерывность материи. Единство природы.
Полевая концепция материи. Колебания и волны. Звук. Электромагнитные колебания. Шкала электромагнитных волн. Развитие представлений о свете. Теории цветности. Воздействие электромагнитных излучений на живые организмы.
2.2 Пространство и время
Развитие представлений о пространстве и времени. Классическая (ньютоновская) концепция пространства и времени. Свойства пространства и времени. Принципы относительности. Специальная и общая теории относительности как современные концепции пространства и времени. Относительность пространства и времени. Пространственно-временной континуум.
2.3 Фундаментальные теории и принципы современной физики
Движение – неотъемлемое свойство материи. Фундаментальные взаимодействия в природе: гравитационное, электромагнитное, сильное и слабое. Количественные характеристики: константа взаимодействия, радиус действия. Концепции дальнодействия и близкодействия. Единая теория поля.
Динамические закономерности в природе. Механический детерминизм.
Статические закономерности в природе. Вероятностный детерминизм. Принцип соответствия.
Основы классической термодинамики. Порядок и беспорядок в природе. Энтропия. Хаос. Принцип возрастания энтропии. Проблема тепловой смерти Вселенной. Стрела времени.
Открытые системы и неклассическая термодинамика. Синергетический подход к описанию развития природы. Самоорганизация в неравновесных системах. Этапы в развитии самоорганизующихся систем.
Принципы симметрии и законы сохранения.
Раздел 3 Структурная организация неживой природы
3.1 Квантово-механическая концепция материи
Кризис в естествознании на рубеже XIX-XX веков. Концепция атомизма. Понятие об элементарных частицах, их классификация. Корпускулярно-волновой дуализм микрочастиц. Протонно-нейтронная модель атомных ядер. Понятие об изотопах. Естественная и искусственная радиоактивность. Ядерные превращения и ядерная энергетика.
Квантово-механическая модель атома. Принципы неопределенности и дополнительности. Понятие о волновой функции. Стационарное состояние атомов на примере атома водорода. Химический элемент. Электронная структура атомов химических элементов.
3.2 Химические и физико-химические системы
Химическая организация вещества. Реакционная способность атомов. Химическая связь и ее природа. Понятие о химическом соединении.
Вещество как система частиц. Молекула и монокристалл как структурные
единицы вещества, определяющие его свойства. Уровни химической
организации вещества неживой природы.
Дискретность и непрерывность строения вещества. Межчастичное взаимодействие. Агрегатные состояния веществ.
Физико-химические системы. Гомогенные и гетерогенные системы.
Понятие об истинных растворах и дисперсных системах. Классификация
дисперсных систем: их распространенность и роль в природе.
Химические превращения. Реакционная способность веществ. Катализ и его значение в природе. Природные химические процессы. Энергетика химических превращений.
3.3 Системная организация и эволюция Вселенной
Развитие представлений о структуре мира. Современная космология о происхождении и эволюции Вселенной: модели горячей и расширяющейся Вселенной, инфляционная модель Вселенной.
Структура мегамира. Звездная форма бытия материи. Самоорганизация материи в процессе звездообразования. Эволюция звезд. Происхождение и распространенность химических элементов во Вселенной. Образование галактик и их классификация. Метагалактика.
Солнечная система: закономерности структуры. Элементы сравнительной планетологии. Современное представление о происхождении планет.
Земля: формирование планеты, ее геологическое развитие и оболочки.
Раздел 4 Жизнь
4.1 Происхождение и сущность жизни
Жизнь как особая форма движения материи. Особенности биологического
уровня организации материи: отличие живого от неживого. Онтогенетические
и надорганизменные структуры жизни.
Развитие представлений о происхождении жизни на Земле. Концепция биохимической эволюции А.И.Опарина. Современные концепции происхождения жизни.
Жизнь во Вселенной: проблемы внеземных цивилизаций.
4.2 Принципы эволюции, воспроизводства и развития живых систем
Концепции эволюции жизни. Эволюционная теория Ч.Дарвина, генетика и эволюция. Синтетическая теория эволюции: теории микроэволюции и макроэволюции.
Воспроизводство и развитие живых систем. Клетка как структурный элемент живой материи. Химические соединения жизни. Генная инженерия.
Развитие жизни на Земле. Проблемы прогресса в живой природе. Единство растительного и животного мира.
Раздел 5 Человек как объект естественнонаучного познания
5.1 Антропогенез и антропосоциогенез
Естествознание о происхождении человека. Этапы эволюции человека. Сходство и отличие человека от животного.
Биологическая и социальная сущность человека. Человек как самоорганизующал система. Социобиология. Биоэтика.
5.2 Физиология и здоровье человека
Человек: физиология, здоровье, эмоции, творчество, работоспособность.
Раздел 6 Мир как целостная система
6.1 Человек и Вселенная
Учения о биосфере. Структура, закономерности эволюционного процесса
биосферы. Биосфера и космические циклы. Взаимосвязь человека и космоса. Учение о ноосфере.
Человек и экология. Концепции устойчивого развития системы человек -природа. Коэволюция.
6.2 Единая картина мира — путь к единой культуре
Особенности современной естественнонаучной картины мира: системность, самоорганизация, глобальный эволюционизм, историчность (необратимость времени).
Эволюционно-синергетическая парадигма как основа целостной культуры. Постнеклассическое естествознание как тенденция развития науки.
3. ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ ПОДГОТОВКИ К СЕМИНАРСКИМ ЗАНЯТИЯМ
Раздел 1 Наука как часть культуры
ЗАНЯТИЕ 1
Тема Естествознание как часть культуры
Задания
1. Рассмотреть культуру с точки зрения системного подхода.
Рис. 1. Культура как система
2. Указать отличительные особенности естественных и гуманитарных наук:
| Параметр различия | Естественные науки | Гуманитарные науки |
| Объект исследования | ||
| Изучаемые явления | ||
| Взаимоотношение субъекта и объекта познания | ||
| Основной теоретический результат | ||
| Основная функция | ||
| Основной научный метод | ||
| Основной критерий научности | ||
| Идеологическая нагрузка |
3. Как известно, информация об изучаемых явлениях, независимо от их природы дается в
· чувствах (перцептуальный уровень)
· мыслях (когнитивный уровень)
· высказываниях (лингвистический уровень).
Выявите специфику естественных и гуманитарных наук применительно к каждому из этих уровней.
| Уровень науки | Естествознание | Гуманитарные науки |
| Изучаемые явления | Природные явления | Поступки людей |
| Чувства | ? | ? |
| Мысли | ? | ? |
| Высказывания | ? | ? |
4. Естественнонаучная и гуманитарная культуры созданы человеком. В основе их создания лежит единое начало – творчество.
На конкретных примерах показать, что человек един в своем творении поскольку его деятельность отражает единый мир, в котором он живет.
Тематика докладов
1. Роль и место естествознания в общественном мировоззрении.
2. О значении достижений современного естествознания в развитии цивилизации
Литература
а) Основная литература:
1. [9: с.14-16] (1,2)
2. [14: с.8-17] (1)
3. [6: с.13-22] (1)
4. [10: с.8-25] (2)
5. [7: с.8-23] (2,3)
6. [20: с.6-13] (2,3)
7. [16: с.18-21] (2); [16: с.220-222] (3)
б) Дополнительная литература:
1. Сноу Ч.П. Две культуры. – М.: Прогресс, 1973. – 144 с.
2. Фейнберг Е.Л. Две культуры. Интуиция и логика в искусстве и науке. – Фрязино: Век 2, 2004. – 288 с.
ЗАНЯТИЕ 2
|
|
.
|
Задание
1. Дать комментарий к рис.2
2. Исходя из социальных функций науки, привести аргументированный ответ на вопрос: «Наука – это благо или зло?».
3.На основании анализа гороскопов показать, что астрология не может
претендовать на статус научного знания.
4.В XX в. явно проявилась экспансия оккультизма в сознании людей.
Оккультизм стал претендовать на положение современной альтернативной науки. Показать несостоятельность этих притязаний путем установления различий между истинной наукой и различными формами паранауки (магия, астрология, парапсихология и т.д.).
| Наука | Паранаука |
| ? | не выходит за рамки субъективного сознания |
| ? | ориентируется на чудеса, таинства и практический интерес |
| ? | опирается на веру, силу суеверий, авторитет; уклоняется от проверок |
| ? | ограничивается чувственно-конкретными и качественными результатами |
Тематика докладов
1.О единстве и противоположностях науки и искусства как двух способах
познания мира.
2.Наука и философия.
3. Личность ученого и этика науки.
Литература
а) Основная литература:
1. [2: с.17-38] (1,2)
2. [11: с.12-20] (1,2)
3. [4: с.15-22] (1,2)
4. [6: с.22-34] (1)
5. [10: с.25-30] (3); [10: с.30-36] (4)
6. [16: с.14-15] (3)
7. [8: с.34-36] (4)
б) Дополнительная литература
1. Сноу Ч.П. Две культуры. – М.: Прогресс, 1973. –144 с.
2. Фейнберг Е.Л. Две культуры. Интуиция и логика в искусстве и науке.
–Фрязино: Век 2, 2004. –288 с.
ЗАНЯТИЕ 3
Тема Структура и методология научного познания
Задания
1. Вскрыть сущность терминов, относящихся к методам исследования на
эмпирическом и теоретическом уровнях познания действительности.
| Название метода | Содержание метода |
| Эмпирический уровень | |
| Наблюдение | ? |
| Описание | ? |
| Эксперимент | ? |
| Измерение | ? |
| Сравнение | ? |
| Теоретический уровень | |
| Формализация | ? |
| Абстрагирование | ? |
| Идеализация | ? |
| Аксиоматизация | ? |
| Аналогия | ? |
| Моделирование | ? |
| Анализ | ? |
| Синтез | ? |
| Дедукция | ? |
| Индукция | ? |
2. Охарактеризуйте формы научного знания в иерархическом порядке их организации (форма представления ответа аналогична заданию 1).
3. Был этот мир глубокой тьмой окутан.
Да будет свет! И вот явился Ньютон.
Но Сатана не долго ждал реванша.
Пришел Эйнштейн – и стало всё как раньше.
(С.Я. Маршак)
Над какой особенностью научного познания иронизирует автор?
4. Описать различные формы мышления.
5.Указать факторы, оказывающие влияние на развитие науки.
Тематика докладов
1.Научные методы исследования в конкретных областях естественнонаучного познания.
2. Научные революции XX века.
Литература
а) Основная литература:
1. [10: с.38-45] (1,2); [10: с.45-52] (3); [10: с.52-55] (4); [10: с.59-70] (5,6)
2. [6: с.35-40] (1)
3. [12: с. 7-55] (2)
4. [11: с.27-35] (2)
5. [4: с.31-42] (1,2)
6. [22: с.10-19] (1,2)
7. [16: с.15-18] (2)
8. [2: с.38-55] (2)
9. [20: с.18-26] (2)
10. [9: с.19-21] (2,3,5)
11. [5: с.42-47] (6)
12. [14: с.17-22] (6)
б) Дополнительная литература:
1.Баженов Л.Б. Строение и функции естественнонаучной теории. – М.: Наука, 1978. –226 с.
2.Грядовой Д.И. Концепции современного естествознания: Структурированный учебник (для вузов). – М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2003. –239 с.
3. Кун Т. Структура научных революций. – М.: 2001. – 258с.
ЗАНЯТИЕ 4
|
|
Задания
1. Охарактеризовать базовые науки естествознания.
2. Составить структурно-логическую схему, отражающую иерархическую соподчиненность базовых наук естествознания.
Тематика докладов
1. Естествознание и математика.
2. Единство естественнонаучных знаний.
3. Системный метод естественнонаучного познания
Литература
а) Основная литература:
1. [4: с.23-27] (1)
2. [18: с.35-37] (1-2)
3. [6: с.61-64] (2); [6: с.44-59] (3)
4. [11: с.20-27] (2)
5. [9: с.22-25] (2)
6. [17: с.37-54] (2)
7. [16: с.15-18] (2)
8. [20: с.27-30] (3)
9. [10: с.70-72] (3)
10. [5: с.194-201] (4)
11. [7: с.24-33] (4)
12. [8: с.29-32 (4)
б) Дополнительная литература:
1. Кузнецов В.И., Идлис Г.М., Гутина В.Н. Естествознание. – М.: 1996.– 278 с.
2. Грядовой Д.И. Концепции современного естествознания:
Структурированный учебник (для вузов). – М.:ЮНИТИ-ДАНА, 2003.–239 с.
3. Акчурин И.А. Единство естественнонаучных знаний. – М.: 1974. – 267 с.
ЗАНЯТИЕ 5
Тема Естествознание от прошлого к будущему
Задания
1. Составить структурно-логическую схему развития естествознания в разные исторические периоды.
2. Дать характеристику картинам мира, созданным на разных исторических этапах развития науки.
Тематика докладов
1.Вклад выдающихся естествоиспытателей в развитие науки в
конкретные периоды её развития.
Литература
а) Основная литература:
1. [4: с.50-81] (1-4)
2. [15: с.22,23] (1-4)
3. [20: с.24-251] (1-4)
4. [29: с.39-83] (1-4)
5. [10: с.84-109] (1-4)
6. [18: с.56-123] (1-4)
7. [26: с.38-48] (1-4)
8. [31: с.21-50] (1-4)
б) Дополнительная литература:
1. Грядовой Д. И. Концепции современного естествознания:
Структурированный учебник (для вузов).–М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2003.–239 с.
Фолт М. История естествознания в датах. – М.: Прогресс, 1987. – 626 с.
3. Булюбаш Б.В. История естествознания. – Н.Новгород: НГПУ, 1995. –198 с.
4. Великие естествоиспытатели: Сб. под ред.И.Филипповского. – М.: Знание,
1977. – 335 с.
Раздел 2. Основные физические концепции материального мира
ЗАНЯТИЕ 6
|
|
Задания
1.Аргументировано пояснить, есть ли разница между философским и естественнонаучным понятием «материя».
2.Путем расчета длины волны де Бройля охарактеризовать волновые свойства движущейся со скоростью V частицы массой m в случаях:
а) V = 3∙105 км/с и m = 1,67∙10-27 кг (масса атома водорода H);
б) V = 6 км/ч и m = 60 кг (масса человека).
3. Привести доказательства единства материального мира.
. 4. Какие из приведенных утверждений касаются современной теории пространства и времени:
а) пространство и время существуют независимо от движущейся материи и друг друга;
б) время – чистая действительность;
в) пространство – пустое вместилище для тел;
г) пространственные и временные характеристики зависят от движущихся относительно друг друга материальных систем;
д) отклонение реальных свойств пространства и времени обуславливаются материальными массами;
е) между пространством и временем существует связь.
5.Заполнить графы таблицы путем сопоставления выводов теорий СТО (специальная теория относительности) и ОТО (общая теория относительности)
об относительности пространства и времени как формы существования материи.
| СТО | ОТО |
| 1) ….. | 1) ….. |
| 2) ….. | 2) ….. |
| 3) ….. | 3) ….. |
6.Связать основы классической механики (I, II, III законы Ньютона и закон Всемирного тяготения) со свойствами пространства и времени (использовать принцип относительности Галилея).
7. Использовав в качестве источника [15: с.45-49] разобраться в сущности эффектов, предложенных А.Эйнштейном для проверки ОТО:
· искривление светового луча в поле тяготения Солнца;
· смещение перигелия Меркурия;
· гравитационное красное смещение.
Тематика докладов
1.Материя, пространство и время в контексте культуры (от мифов античности до теории относительности и квантов).
2. Пространство и время нефизических объектов («биологическое», «психологическое», «социальное») [10: с.163].
Литература
а) Основная литература:
1. [5: с.48-60] (1)
2. [9: с.27-31] (1,2); [9: с.32-35] (3,4)
3. [4: с.85-109] (3,4)
4. [10: с.143-168] (3,4)
5. [14: с.252-267] (3,4)
6. [11: с.59-80] (3,4)
7. [16: с.35-51] (3,4)
8. [22: с.58-70] (3,4)
9. [23: с.237-268] (3,4)
10. [17: с.88-104] (4)
11. [18: с.73-78] (4)
б) Дополнительная литература:
1. Грядовой Д.И. Концепции современного естествознания:
Структурированный учебник (для вузов). – М.:ЮНИТИ-ДАНА, 2003. –239с.
2.Эйнштейн А., Инфельд Л. Эволюция физики: Развитие идей от
первоначальных понятий до теории относительности и квантов. – М.:
Наука, 1965. – 326.
ЗАНЯТИЕ 7
|
|
Задания
1.Заполнить графы таблицы «Характеристика электромагнитных волн», где РВ – радиоволны; ИК – инфракрасное излучение; УФ – ультрафиолетовое излучение; РВ – рентгеновское излучение.
| Характеристика | РВ | ИК | Видимый свет | УФ | РЛ | γ- излучение |
| ионизирующие излучения | ||||||
| Длина волны | ||||||
| Механизмы излучения | ||||||
| Энергия кванта, (эВ) | ||||||
| Действие на вещество(организм) |
2. Привести сведения об экспериментальных подтверждениях теорий объединения фундаментальных взаимодействий.
Тематика докладов
1.Формы движения материи: носители, область распространения, законы.
Литература
а) Основная литература:
1. [15: с.66-88] (1,2)
2. [8: с.73-76] (2,3)
3. [9: с.29] (3); [9: с.36-39] (5)
4. [16: с.30-33] (5)
5. [18: с.68-72] (5)
б) Дополнительная литература:
1. Спиридонов О.П. Свет: физика, информация, жизнь. – М.: Просвещение,
1993. – 175 с.
2. Миннарт М. Свет и цвет в природе. – М.: Знание, 1969. – 343 с.
3. Самойлова К.А. Действие ультрафиолетовой радиации на клетку. – М.:
Просвещение, 1986. – 148 с.
4. Савельев И.В. Курс общей физики: Т.2 Электричество и магнетизм. Волны.
Оптика. – М.: Наука, 1978. – 480 с.
5. Элементарный учебник физики. Колебания. Волны. Оптика. Строение
атома. / Под ред.Г.С. Ландсберга, Т.3. – М.: Наука, 1972. – 639с.
ЗАНЯТИЕ 8
|
|
Задания
1. Исходя из статистической трактовки энтропии S (S = K lnW, формула М.Планка) и условия аддитивности S, показать возможные способы и число реализации макросостояния на микроуровне на следующих примерах:
1.1 В разделенной перегородкой на две части (левую и правую) клетке находятся три тела, пронумерованные цифрами 1,2,3. Каждое тело с равной вероятностью может находиться как в левой, так и в правой половине клетки, независимо от того, пребывают там другие тела или нет. При этом следует учитывать, что макросостояния различаются числом тел, находящихся в левой
и в правой половинах клетки и не зависят от номера тела. Микросостояния же
различаются как числом тел, так и их номером.
Приведите способы реализации макросостояния на микроуровне [16: с. 71]
| Макросостояние | Микросостояния, соответствующие конкретному макросостоянию | Термодинамическая вероятность состояния | |
| Число тел слева | Число тел справа | ||
| Всего способов реализации макросостояния |
1.2 Определить реальную термодинамическую вероятность (см. задание 1.1)
если в клетке будут находиться в качестве тел:
· тело 1 – кочан капусты;
· тело 2 – заяц;
· тело 3 – волк.
2. Как изменяется энтропия окружающей среды в результате окисления
глюкозы C6H12O6 в клетке живого организма
C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O,
учитывая, что конечные продукты метаболизма углекислый газ и вода возвращаются в окружающую среду.
3. Как известно, развитие человеческого общества, начиная с его первых
формаций, является процессом совершения полезной работы в результате превращения полезных ископаемых. Поэтому будущее цивилизации зависит от количества источников энергии и темпов развития общества. Потребление энергии человеком за счет ископаемых через каждые 20 лет удваивается.
Рассеиваемые в окружающей среде теплота, углекислый газ, другие продукты превращения ископаемых повышают беспорядок, увеличивая энтропию биосферы. Учитывая, что постоянный рост энтропии в изолированной системе означает приближение процесса развития к равновесному состоянию, относительно цивилизации можно говорить о замедлении темпов её развития. Практическим сроком наступления энергического и экологического кризиса называют 2030-е годы.
Предлагается предложить возможные, по-вашему, мнению, варианты решения дальнейшего развития цивилизации с энергетической точки зрения.
Тематика докладов
1. Развитие представлений о термодинамическом и статистическом описании свойств макросистем.
2. Общенаучное значение понятия энтропии.
3. Самоорганизация как источник и основа в различных видах эволюции.
Литература
а) Основная литература:
1. [1: с.70-94] (1)
2. [23: с.168-172] (1)
3. [22: с.24-26] (1); [22: с.104-114] (1-3); [22: с.303-317] (3)
4. [4: с.325-340] (1,2); [4: с.598-617] (3)
5. [9: с.45-50] (1-3)
6. [17: с.144-151] (1); [17: с.260-281] (3);
7. [11: с.80-92] (1); [11: с.194-202] (3)
8. [20: с.121-140] (1-3)
9. [6: с.143-161] (3)
б) Дополнительная литература:
1. Пригожин И., Стенгерс И. Порядок из хаоса. Новый диалог человека с
природой. – М.: Эдиториал УРСС, 2001. – 312 с.
2. Хакен Г. Синергетика. – М.: Мир, 1980. – 406 с.
ЗАНЯТИЕ 9
|
|
Задания
1. Привести примеры симметрии объектов.
2. Дайте понятие энергии и рассмотрите закон сохранения энергии для
механических процессов.
3. В научном познании мира существуют три последовательные ступени:
 |
Поясните эту последовательность развития научного знания. На чем основан прогресс в научном познании мира?
Тематика докладов
1. Роль симметрии и асимметрии в научном познании.
2. История изучения симметрии в природе.
3. Фундаментальные законы сохранения в природе.
Литература
а) Основная литература:
1. [11: с.191-194] (1); [11: с.62-66] (2)
2. [20: с.219-224] (1)
3. [23: с.120-167] (1-4)
4. [1: с.50-60] (2)
5. [22: с.24-26] (1); [22: с.104-114] (1-3); [22: с.303-317] (3)
6. [9: с.40-44] (1,2,4)
7. [4: с.222-239] (2,3)
8. [16: с.53-64] (2,3)
9. [12: с.284-298] (3)
б) Дополнительная литература:
1. Сонин А.С. Постижение совершенства: симметрия, асимметрия,
дисимметрия, антисимметрия. – М.: Знание, 1987. – 208 с.
2. Урманцев Ю.А. Симметрия природы и прирорда симметрии. – М.: Мысль,
1974. – 229 с.
Раздел 3. Структурная организация неживой природы
ЗАНЯТИЕ 10
|
|