1. Научное познание и роль науки в обществе. Научное познание
 Скачать 40.32 Kb.
|
|
1. Научное познание и роль науки в обществе. Научное познание — это вид и уровень познания, направленный на производство истинных знаний о действительности, открытие законов на основе обобщения реальных фактов. Несомненно, уровень развитости науки может служить одним из основных показателей развития общества. Также это, несомненно, показатель экономического, культурного, образованного, современного развития государства. Главные функции науки познавательная функция мировоззренческая функция производственная культурная 2. Гносеологические проблемы науки. Гносеология – учение о познаваемости мира. Центральной проблемой познавательного отношения человека к миру является проблема познаваемости мира. Познаваем ли мир? Возможно ли истинное знание? Каковы критерии истинного знания? 3. Эмпирический и теоретический уровни в научном познании Эмпирический - методы познание, опирающееся на органы чувств. Опытное исследование и нучный факт. Теоретический – методы познания, опирающиеся на логику, интеллект и мышление. Теоретическое исследование и научные теории. 4. Естественные и гуманитарные науки.
5. Структура естествознания Естествознание, как указывалось ранее, – это совокупность наук о природе, взятых в их взаимосвязи. Первая стадия научного естествознания – натурфилософия. Этот период характеризуется получением знаний путем эксперимента, с преобладанием догадок Вторая стадия развития естествознания – аналитическое естествознание– связана с формированием и развитием экспериментально-теоретических исследований Третья стадия – синтетическое естествознание. Эволюционный подход к познанию природы. Четвертая стадия –интегральное естествознание. Характеризуется объединением разных дисциплин научных исследований. 6. История естествознания как смена научных парадигм. В развитии науки имеются переломные этапы. Эти переломные этапы получили название научных революций. Т. Кун: теория остается принятой научным обществом до тех пор, пока не подвергается сомнению основная парадигма (совокупность теоретических предпосылок, определяющее конкретное научное исследование). Динамика развития по Куну: Старая парадигма, нормальная стадия развития науки, кризис старой парадигмы, революция в науке, новая парадигма. 7. Понятие метода и методологии. Классификация методов научного познания. Метод –совокупность приемов и операций практического и теоретического освоения действительности. Методология – изучение методов. Задачей методологии является изучение характеристик методов познания. Методы научного познания: 1) Всеобщие методы: диалектический и метафизический. 2) Общенаучные методы используются в самых различных областях науки 3) Частнонаучные методы. Методы, которые используются в частных науках. 8. Критерии научности знания. Принцип соответствия.
Принцип соответствия – новое знание, которое включается в старое, но не скидывает старые парадигмы, а расширяет и дополняет их. 9. Пространство и время. Классический детерминизм. Две концепции в понимании пространства и времени: 1) Субстанциональная концепция. Пространство – вместилище тел, в которой происходит вечное движение атомов. Пространство: Все точки равноправны. Время: Все моменты времени равноправны. 2) Реляционная концепция. Пространство – это совокупность мест, занимаемых телами; понятия «предыдущее» и «последующее» являются выражением изменения движения. Пространство: Определяется местом расположения тел. Время: Мера движения. Классический детерминизмом представляет собой концепцию, рассматривающую окружающий нас мир как гигантскую механическую систему, каждое последующее состояние которой точно и однозначно определяется ее предыдущими состояниями. 10. Механика Ньютона. Механистический детерминизм. Принципы механистической картины мира: 1) Принцип относительности и вытекающие из него свойства пространства и времени. 2) Принцип дальнодействия - взаимодействия между телами на расстоянии передаются через пустоту с бесконечно большой скоростью. 3) Принципы причинности и детерминированности(Все события – цепочки причин-следствий) Вид взаимодействия: гравитационный Детерминизм вошел в формулировке Лапласа(Демон Лапласа): Интеллект, который в данное мгновение знал бы все силы и положение всех вещей, из которых состоит мир - одной формулой охватил бы движения как самых больших тел, так и самых крошечных для него не было бы ничего неопределенного, а будущее, равно как и прошлое, предстояло бы пред его глазами. 11. Принципы симметрии и законы сохранения. Однородность пространства и однородность времени обеспечивают сохранение некоторых физических величин в любых процессах. Это явление называется симметрией физических законов. Если какое-то свойство системы не меняется при каких-либо преобразованиях переменных, то ему соответствует некоторый закон сохранения.
12. Физическое поле. Физическое поле представляет собой особый вид материи, обеспечивающий физическое взаимодействие материальных объектов и их систем Ханс Эрстед случайно открывает, что: Электрический ток создает магнитное поле Максвелл построил математически строгую теорию: изменяющееся со временем электрическое поле должно порождать магнитное поле. А это переменное магнитное поле, в свою очередь, должно порождать электрическое поле. Таким образом, электрическое и магнитное поля как бы «проталкивают» друг друга через пустое пространство. 13. Концепция дальнодействия и близкодействия. 1)Концепция близкодействия: взаимодействие между любыми объектами осуществляется посредством тех или иных полей, которые распространяются в пространстве с конечной скоростью. Скорость распространения электромагнитного поля равна скорости света. 2)Концепция дальнодействия: Концепция, согласно которой тела действуют друг на друга без материальных посредников, через пустоту, на любом расстоянии. Такое взаимодействие осуществляется с бесконечно большой скоростью. Примером силы, считавшейся одним из примеров непосредственного действия на расстоянии, можно считать силу всемирного тяготения в классической теории гравитации Ньютона. 14. Корпускулярные и континуальные концепции в естествознании 1) Корпускулярная концепция. Положения: - В мире есть два начала: пустота и атомы. - В абсолютной пустоте окружающего пространства существует бесконечное число мельчайших неделимых атомов, которые имеют разнообразную форму и движутся в пустоте беспорядочно, но иногда сцепляются в разных положениях и сочетаниях, что означает образование вещей с разным качеством. - Атомы вечны. - Атомы наделены свойством тяжести. - Атомы бывают самой разной формы и различны по размерам, но все они малы, и невидимы. 2) Континуальная концепция. Она заключается в том, что вещество делится на более мелкие частицы, и нет предела его делимости. По существу, эта гипотеза означает непрерывность вещества. Принцип отсутствия пустоты в природе. 15. Микро-, макро-, мегамиры-. Микромир. В качестве микромира изучаются молекулы. В микромир входит «Наномир». Наномир - является носителем света, точнее, всего спектра электромагнитных процессов Макромир. Макромир «населяют» только те объекты, которые по своим размерам соизмеримы с размерами человека. К объектам макромира можно отнести и самого человека. И, что естественно, человек является самой главной составляющей макромира. Мегамир. Мир объектов, которые несоизмеримо больше человека. Вселенная – это мегамир. Ее размеры огромны, она постоянно расширяется. Вселенную заполняют объекты, которые значительно больше нашей планеты Земля и нашего Солнца. 16. Строение Земли. Магнитное поле Земли. Магнитосфера. Строение Земли. 1) атмосфера — воздушная оболочка 2) гидросфера — водная оболочка 3) литосфера — твердая оболочка Во внутреннем строении Земли принято различать следующие слои: 1) земная кора — верхний слой Земли Выделяют два основных типа земной коры — континентальный и океанический. Различают три слоя: базальтовый (залегает ниже всего), гранитный и осадочный (верхний). 2) мантия — твердый слой, который находится ниже земной коры. Его температура достаточно высока, однако вещество находится в твердом состоянии. 3) ядро — центральная часть земного шара. Температура внутри ядра очень высока. Считается, что ядро состоит в основном из расплавленного металла, предположительно — железа. Магнитное поле Земли. Магнитное поле защищает жителей Земли и искусственные спутники от губительного воздействия космических частиц. Состоит из: 1)главное поле. 2)поля мировых аномалий. 3)внешнее магнитное поле. Магнитосфера. Область пространства вокруг небесного тела, в которой поведение окружающей тело плазмы определяется магнитным полем этого тела. Магнитосфера Земли имеет сложную форму. Магнитосфера обеспечивает защиту, без которой жизнь на Земле была бы невозможна. 17. Тектоника литосферных плит. Тектоника плит рассматривает движения и взаимодействия литосферных плит. Основные положения тектоники плит: 1. Верхняя каменная часть планеты разделена на две оболочки: жесткую и хрупкую литосферу и подстилающую её пластичную и подвижную астеносферу. 2. Литосфера разделена по плиты, постоянно движущиеся по поверхности пластичной астеносферы. Литосфера делится на 8 крупных плит, десятки средних плит и множество мелких. 3. Различают три типа относительных перемещений плит: расхождение, схождение и сдвиговые перемещения. 4. Объём поглощённой в зонах субдукции океанской коры равен объёму коры, возникающей в зонах спрединга. Это положении подчёркивает мнение о постоянстве объёма Земли. 5. Основной причиной движения плит служит мантийная конвекция 6. Перемещения плит подчиняются законам сферической геометрии и могут быть описаны на основе теоремы Эйлера. Теорема вращения Эйлера утверждает, что любое вращение трёхмерного пространства имеет ось. 18. Происхождение солнечной системы. Гипотеза Канта – Лапласа. И. Кант. Заключалась в эволюционном развитии холодной пылевой туманности, входе которого сначала возникло центральное массивное тело – Солнце, а потом родились и планеты. П. Лаплас. Считал первоначальную туманность газовой и очень горячей, находящейся в состоянии быстрого вращения. Сжимаясь под действием силы всемирного тяготения, туманность вследствие закона сохранения момента импульса вращалась все быстрее и быстрее. Под действием больших центробежных сил, возникающих при быстром вращении в экваториальном поясе, от него последовательно отделялись кольца, превращаясь в результате охлаждения и конденсации в планеты. Таким образом, согласно теории П. Лапласа, планеты образовались раньше Солнца. О.Ю. Шмидта. образовании планет путем объединения твердых тел и пылевых частиц. Возникшее около Солнца газопылевое облако сначала состояло на 98% из водорода и гелия. Беспорядочное движение газа в облаке быстро прекратилось: оно сменилось спокойным движением облака вокруг Солнца. Пылевые частицы сконцентрировались в центральной плоскости, образовав слой повышенной плотности. Когда плотность слоя достигла некоторого критического значения, его собственное тяготение стало «соперничать» с тяготением Солнца. Слой пыли оказался неустойчивым и распался на отдельные пылевые сгустки. Сталкиваясь друг с другом, они образовали множество сплошных плотных тел. В конце концов сформировалось девять больших планет, движение которых по орбитам остается устойчивым на протяжение миллиардов лет. 19. Строение Солнечной системы. Солнечная система состоит из центрального небесного тела – звезды Солнца, 9 больших планет, обращающихся вокруг него, их спутников, множества малых планет – астероидов, многочисленных комет и межпланетной среды. Большие планеты располагаются в порядке удаления от Солнца следующим образом: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун, Плутон. Планеты, которые находятся ближе всего к Солнцу (Меркурий, Венера, Земля, Марс) очень сильно отличаются от последующих четырех. Они называются планетами земного типа, так как, подобно Земле, состоят из твердых пород. Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун, называются планетами юпитерианского типа, а также планетами-гигантами, и в отличие от них состоят в основном из водорода. Между орбитами Марса и Юпитера существует промежуток. Это пространство, на самом деле, заполнено множеством небесных тел небольшого размера, которые называют астероидами, или малыми планетами. К настоящему времени открыто 2500 астероидов. Самый крупный астероид Церера. 20. Эволюция представлений о пространстве и времени. Демокрит: пространство ассоциируется с пустотой, в которой происходит вечное движение атомов, т.е. пространство - это «вместилище» тел. Аристотель, пространство определяется местом расположения тел, а время есть мера движения. Ньютон (механистическая картина мира) развил идеи Демокрита, Аристотеля и др. до четкого представления об абсолютном пространстве и абсолютном времени, независимых друг от друга и не связанных с материей. Ньютоновские положения: 1) Абсолютное пространство - это независимо существующее «вместилище» материальных тел 2) Абсолютное время - это независимое от материи «вместилище» событий 3) Относительное время задается последовательностью событий 4) Пространство однородное, изотропное, трехмерное и описывается геометрией Евклида 5) Пространственные размеры тел, в покоящихся и движущихся системах отсчета, остаются одинаковыми. Теория Эйнштейна. Современная картина мира. 1) Пространство и время неразрывно связаны между собой, т.е. составляют единое четырехмерное пространство-время 2) Вблизи тяготеющих масс пространство-время «искривляется» 3) Пространство и время имеют относительный характер: так результаты измерений длин объектов и интервалов времен зависит от того, в какой системе отсчета они измеряются 4) Отказ от идеи абсолютного пространства и времени, мирового эфира и других выделенных систем отсчета 5) Существует тесная взаимосвязь между пространством, временем, материей и ее движением 6) Убрав из пространства все материальные объекты - исчезает пространство и время. 21. Постулаты и следствия специальной теории относительности. Альберт Эйнштейн опубликовал специальную теорию относительности (СТО), которая объясняла, как интерпретировать движения между различными объектами, которые движутся с постоянной скоростью по отношению друг к другу. Специальная теория относительности (СТО) исходит из двух постулатов:
2. Постулат постоянства скорости света. Скорость света в вакууме постоянна во всех инерциальных системах отсчета и не зависит от движения источников и приемников света. 22. Принцип эквивалентности. Лифт Эйнштейна. Гениальная идея Эйнштейна. Гравитация = Ускорение. Для иллюстрации этого принципа Эйнштейн предложил следующий мысленный эксперимент. Пусть тела находятся в лифте, который бесконечно удалён от гравитирующих тел и двигается с ускорением. Тогда на все тела, находящиеся в лифте, действует сила инерции, а тела под действием этих сил будут давить на опору или подвес. То есть тела будут обладать весом. Если лифт не движется, а висит над какой-то гравитирующей массой в однородном поле, то все тела также будут обладать весом. Находясь в лифте, невозможно отличить эти две силы. Поэтому все механические явления будут в обоих лифтах происходить одинаково. Эйнштейн обобщил это положение на все физические явления. 23. Основные положения общей теории относительности(релятивной теории тяготения). Основная идея общей теории относительности: Ускорение = гравитация = искривление 4-мерного пространства-времени. Согласно ОТО искривление пространства-времени вызывается помещенными в него материей и энергией. Чем массивнее тело, тем сильнее искривляется пространство-время. Земля движется по орбите не потому, что Солнце ее притягивает, а потому, что 4-мерное пространство искривлено. 24. Наука космология. Космология – это наука, занимающаяся изучением крупномасштабной структуры и эволюции Вселенной. Вселенная – это весь существующий материальный мир 25. Космологические модели Вселенной. Античная космологическая модель. Космологические представления Аристотеля: Луна, Венера, Солнце, Марс крутятся вокруг Земли Геоцентрическая система Птолемея (развитие идей Аристотеля): В центре Вселенной – сферическая Земля, вокруг нее обращаются Луна, Солнце, планеты по сложной системе окружностей. Гелиоцентрическая система Коперника: Солнце является центральным небесным телом, вокруг которого обращается Земля и другие планеты. Механистическая космологическая модель. Ньютоновская космология. Вселенная – безграничная, бесконечная, однородная, неизменная. Космологическая модель вселенной Эйнштейна. однородна, равномерно заполнена материей, преимущественно в форме вещества; безгранична и стационарна, но конечна Космологическая модель Фридмана (1922). Вселенная не может быть стационарной – она либо расширяется, либо сжимается. Космологический принцип: Для всех наблюдателей Вселенная выглядит одинаково, независимо от места наблюдения. Этот принцип является главной аксиомой современной космологии. 26. Наземные проекты исследования Вселенной. Созданы приемники корпускулярных излучений, улавливающие мельчайшие частицы, приходящие от небесных тел. Радиотелескоп – астрономический инструмент для приёма собственного радиоизлучения небесных и исследования их характеристик Гамма телескопы используются для исследования гамма-всплесков и природы тёмной материи. Обсерватории. Обсерватория Кека — астрономическая обсерватория, расположенная на пике горы Мауна-Кеа Ускорители элементарных частиц. Большой адронный коллайдер, сокращенно БАК, — ускоритель заряженных частиц на встречных пучках, предназначенный для разгона протонов и тяжелых ионов и изучения продуктов их соударений. Коллайдер построен в научно-исследовательском центре Европейского совета ядерных исследований (ЦЕРН), на границе Швейцарии и Франции. БАК является самой крупной экспериментальной установкой в мире. 27. Космические проекты исследования Вселенной. Космические телескопы. Запущенный в космос 2013 года телескоп «Гайя» получил первые тестовые изображения. Обсерватория «Гайя» (Gaia) предназначена в основном для составления подробной карты распределения звезд в нашей галактике, однако точность ее фотометра настолько велика, что она может обнаружить тысячи новых экзопланет. Предполагается, что за свой пятилетний полет «Гайя» соберет обширные данные, предоставив достаточно информации для того, чтобы ответить на вопросы о происхождении, структуре и эволюции Млечного Пути, а также о наличии схожих с Землей экзопланет. Планируется, что в 2018 году ракета-носитель Ariane 5 ECA запустит космический телескоп имени Джеймса Уэбба. Аппарат станет крупнейшей орбитальной обсерваторией. Одна из основных целей миссии – это определение физико-химических параметров планетных систем, их способности поддерживать жизнь. 28. Модели строения атома: история и современность. Теория Демокрита. Согласно его теории атом - неделимая частица, которая существует вечно. Модель Томпсона ("сливовый пудинг" или "булочка с изюмом"). Томсон предположил, что электроны входят в состав атомов. Дальнейшие работы ученых-физиков подтвердили это предположение. После открытия электрона Томпсон предложил модель строения атома, которую обычно называют "сливовый пудинг" (или "пудинг с изюмом") или на русский манер "булочка с изюмом". Согласно Томпсону атом представляет собой положительно заряженную сферу, в которую вкраплены (как изюм в булочке) отрицательно заряженные электроны. Модель атома Резерфорда(планетарная модель). Согласно этой модели строение атома подобно строению солнечной системы. В центре каждого атома имеется положительно заряженное ядро, и подобно планетам обращаются отрицательно заряженные электроны. Современная модель строения атома. Планетарная модель, дополненная и усовершенствованная. Согласно данной теории, ядро атома состоит из протонов (положительно заряженных частиц) и нейронов (не имеющих заряда частиц). А вокруг ядра по неопределённым траекториям движутся электроны (отрицательно заряженные частицы). Атом — электронейтрален, то есть количество положительно заряженных частиц в нем равно количеству отрицательно заряженных частиц. Ядро - самая тяжелая и самая маленькая часть атома. 29. Экспериментальные доказательства в общей теории относительности. Общая теория относительности (ОТО) — физическая теория пространства-времени и тяготения, основана на экспериментальном принципе эквивалентности гравитационной и инерционной масс и предположении о линейности связи между массой и вызываемыми ею гравитационными эффектами. Согласно закону Ньютона на все объекты действует сила притяжения, но общая теория относительности рассматривает ее как деформацию пространства-времени, произошедшую под воздействием на нее массы тела. Наглядно увидеть это можно, положив тяжелый предмет на батут: впадина под предметом – искривление пространства-времени, продвижение в центр впадины более мелких предметов – проявление силы притяжения. По иному можно сказать, что сила притяжения есть следствие воздействия на предмет деформации пространства-времени. На настоящий момент общая теория относительности до конца не доказана. На малых объектах ее действие мизерно и полностью совпадает с законом гравитации. Отклонения можно проследить на примере космических объектов, но для этого необходимы точные измерения масс. В качестве первых доказательств считаются. 1) Сдвиг перигелия(Особенность движения) орбиты планеты Меркурий; 2) Кривизна прохождения светового луча в гравитационном поле Солнца; Гравитационное красное смещение или, что то же самое, замедление времени в гравитационном поле. Кроме них, существует множество эффектов, поддающихся экспериментальной проверке. Среди них можно упомянуть отклонение и запаздывание (эффект Шапиро) электромагнитных волн в гравитационном поле Солнца и Юпитера, эффект Лензе-Тирринга (прецессия гироскопа вблизи вращающегося тела), астрофизические доказательства существования чёрных дыр, доказательства излучения гравитационных волн тесными системами двойных звёзд и расширение Вселенной. 3) Замедление течения времени в гравитационном поле или красное гравитационное смещение. 30. Противоречия в классической теории излучения и появление концепции квантов. Существует минимальная порция энергии для каждой длины волны. Чем больше энергия волны, тем больше эта порция. Если энергия, которая должна излучаться на данной длине, окажется меньше этой порции, то излучение волн такой длины невозможно. Квант— неделимая порция какой-либо величины в физике. 31. Корпускулярно-волновой дуализм и принцип дополнительности Бора. Корпускуля́рно-волново́й дуали́зм — принцип, согласно которому любой объект может проявлять как волновые, так и корпускулярные свойства Принцип дополнительности Бора. для полного описания квантовомеханических явлений необходимо применять два взаимоисключающих («дополнительных») набора классических понятий, совокупность которых дает исчерпывающую информацию об этих явлениях как о целостных. 32. Дискретные уровни энергии электронов в атомах и принцип Паули. Индивидуальность химического элемента определяется зарядом ядра атома. Свойства химического элемента определяются электронным строением его атома. Квантовые числа. Состояние электрона в атоме полностью задается 4 квантовыми числами: n, l, m и s. Квантовые числа — это собственные значения операторов энергии и импульса электрона. n — главное квантовое число. Физический смысл n определяет: - собственные значения оператора энергии. - размер орбитали. Теоретически может принимать целые значения до ∞. В реальности же при n > 7 электроны уже не удерживаются возле ядра. В периодической системе n определяет период. l — орбитальное квантовое число. l = 0,1, … n–1. Физический смысл: собственные значения оператора момента импульса; l определяет энергетические подуровни, форму орбитали. m — магнитное квантовое число. m = –l, … 0, … +l. Физический смысл: магнитный момент, ориентация орбиталей в пространстве. s — спиновое квантовое число. S=+1/2, -1/2. Принцип Паули (принцип запрета): в атоме не может быть двух или более электронов, обладающих одинаковой совокупностью четырех квантовых чисел. Теоретической основой систематизации химических элементов является периодический закон Д. И. Менделеева. Физический смысл периодического закона Д. И. Менделеева был вскрыт при создании современной теории строения атома. Принцип Паули помогает объяснить разнообразные физические явления. Следствием принципа является наличие электронных оболочек в структуре атома, из чего, в свою очередь, следует разнообразие химических элементов и их соединений. Количество электронов в отдельном атоме равно количеству протонов. Так как электроны являются фермионами, принцип Паули запрещает им принимать одинаковые квантовые состояния. В итоге, все электроны не могут быть в одном квантовом состоянии с наименьшей энергией (для невозбуждённого атома), а заполняют последовательно квантовые состояния с наименьшей суммарной энергией (при этом не стоит забывать, что электроны неразличимы друг от друга, и поэтому нельзя сказать, в каком именно квантовом состоянии находится конкретный электрон). 33. Соотношения неопределенностей Гейзенберга. Соотношение неопределенностей. Чем точнее вы измеряете координату — тем больше будет погрешность в скорости, и наоборот. Аналогично для энергии частицы и времени ее измерения. Невозможно сказать, что частица имеет такую-то энергию в такой-то точный момент времени. 34. Фундаментальные взаимодействия. Взаимодействие в физике – это воздействие тел или частиц друг на друга, приводящее к изменению состояния их движения. Гравитационное. Любая материальная частица является источником гравитационного воздействия и испытывает его на себе. По мере увеличения массы, гравитационные взаимодействия возрастают, т.е. чем больше масса взаимодействующих веществ, тем сильнее действуют гравитационные силы. Электромагнитное. существуют только между заряженными частицами: электрическое поле – между двумя покоящимися заряженными частицами, магнитное – между двумя движущимися заряженными частицами Сильное взаимодействие. Оно удерживает протоны в ядре атома, не позволяя им разлететься под действием электромагнитных сил отталкивания. Слабое взаимодействие. Слабое взаимодействие является короткодействующим — оно проявляется на расстояниях, значительно меньших размера атомного ядра |