Шпаргалка по дисциплине "Концепции современного естествознания"

 

38. Причины появления специальной  теории относительности

Нельзя не заметить объективные  причины появления работ по теории относительности. Они обусловлены  «разогретым, революционным» политическим состоянием общества и стихийно, динамично  развивающимся естествознанием  второй половины 19, начала 20 веков. В  то время наука, во многих своих сферах, систематично отвергала один за другим многие стереотипы – общепринятые тогда эталоны представлений, что наложило отпечаток на методологический нигилизм теории относительности в целом.

В значительной степени, на появление теории относительности повлияли авторитетная и ныне философия Иммануила Канта, признанное, наконец, к тому времени учение о бесконечности, а также некоторые математические труды, например неевклидовы геометрии Лобачевского (1792-1856) и Римана (1826-1866), представления о времени Минковского и Пуанкаре.

Эйнштейн обобщил принцип относительности  Галилея, сформулированный для механических явлений, на все явления природы. Принцип относительности Эйнштейна  гласит: «Никакими физическими опытами(механическими, электрическими, оптическими), произведенными в какой-либо инерциальной системе отсчета, невозможно определить, движется ли эта система равномерно и прямолинейно, или находится в покое». Не только механические, но и все физические законы одинаковы во всех инерциальных системах отсчета.

Таким образом, принцип относительности  Эйнштейна устанавливает полную равноправность всех инерциальных систем отсчета и отвергает идею абсолютного  пространства Ньютона. Теорию, созданную  Эйнштейном для описания явлений  в инерциальных системах отсчета, называют специальной теорией относительности.

 

39. Происхождение человека. Архантропы, палеоантропы, ископаемые люди современного  типа.

Палеоантропы, обобщённое название древних ископаемых людей. В целом палеоантропы – группа людей, переходная от человека прямоходящего («Гомо эректус») к человеку современного типа («Гомо сапиенс»). Это были разнообразные по морфологическому строению люди, у которых в разной степени сочетались примитивные и прогрессивные черты. Жили они в период среднего и частично верхнего плейстоцена. Выделяют 3 группы палеоантропов: ранние (нетипичные) европейские, древность 250–100 тыс. лет; переднеазиатские – «прогрессивные», древность 70–40 тыс. лет и классические (поздние) западноевропейские неандертальцы, древность 50–35 тыс. лет.  Палеоантропы занимались охотой на крупных зверей (пещерный медведь, шерстистый носорог и др.) и собирательством, жили первобытным человеческим стадом и создали культуру среднего палеолита – мустьерскую.

Архантропы, собирательное название древнейших ископаемых людей. Рассматриваются как вторая стадия в эволюции человека после австралопитековых. Предшественники неандертальцев. Несмотря на морфологическое разнообразие, принадлежат к одному виду – человек прямоходящий («Гомо эректус»). Архантропы обладали зачатками речи, были творцами ашельской каменной культуры, представленной каменными ручными рубилами и пластинами. Архантропы вели бродячий образ жизни, охотясь на волков, гиен, саблезубых тигров, львов, слонов, носорогов, лошадей, оленей, быков, медведей, антилоп, и грызунов. Помимо охоты они занимались собирательством ягод, корней, молодых побегов, клубней, съедобных плодов и, вероятно, были знакомы с использованием огня, который стал одним из важнейших элементов их культуры. Кроманьонцы, или людьми позднего палеолита. В дальнейшем останки кроманьонцев обнаружили во многих других странах. Это были крупные люди (мужчины ростом до 180 см и более). Их череп с прямым и широким лбом имел значительную емкость – около 1600 мм. Такие черты, как выступающий подбородок и отсутствие надглазничного валика, приближали череп кроманьонца к черепу современного человека. Эс-образный позвоночный столб с шейными и поясничными изгибами, достаточно прямые ноги, не согнутые в коленях, также сближают кроманьонца с современным человеком. Костяк кроманьонца был несколько более массивный и грубый. Орудия их были чрезвычайно разнообразные – из камня, кости, рога, нередко очень тонко выделанные. Пищу, они готовили на огне, были искусными охотниками, рыболовами, делали запасы. Кроманьонцы изготовляли не только орудия, но и различные украшения.

 

40. Симметрия времени. Понятие  об однородности времени

Существует  абсолютное время, независимое от каких-либо процессов, текущее вечно и равномерно. Равномерность  течения времени предполагает его однородность: скорость течения времени со временем не меняется.

Обратность времени заключается  в том, что законы природы не изменятся  от замены времени на противоположное. (Посмотрев назад по времени, мы увидим тоже что и впереди).

 

41. Основы клеточной теории.  Основные структуры клетки и их функции

Клеточная теория — одно из общепризнанных биологических обобщений, утверждающих единство принципа строения и развития мира растений, животных и остальных живых организмов с клеточным строением, в котором клетка рассматривается в качестве общего структурного элемента живых организмов.

Клеточная теория — основополагающая для биологии теория, сформулированная в середине XIX века, предоставившая базу для понимания закономерностей живого мира и для развития эволюционного учения. Маттиас Шлейден и Теодор Шванн сформулировали клеточную теорию, основываясь на множестве исследований о клетке (1838). Рудольф Вирхов позднее (1858) дополнил её важнейшим положением (всякая клетка происходит от другой клетки).

Шлейден и Шванн, обобщив  имеющиеся знания о клетке, доказали, что клетка является основной единицей любого организма. Клетки животных, растений и бактерии имеют схожее строение. Позднее эти заключения стали основой для доказательства единства организмов. 

Главные органоиды: Строение, Функции 
1. Цитоплазма - Внутренняя полужидкая среда мелкозернистой структуры. Содержит ядро и органоиды. (1. Обеспечивает взаимодействие ядра и органоидов. 2. Выполняет транспортную функцию.) 
2. ЭПС - Система мембран в цитоплазме, образующая каналы и более крупные полости. (1. Осуществляет реакции, связанные с синтезом белков, углеводов, жиров. 2. Способствует переносу и циркуляции питательных веществ в клетке.) 
3. Рибосомы - Мельчайшие клеточные органоиды. Осуществляет синтез белковых молекул, их сбору из аминокислот. 
4. Митохондрии - Имеют сферическую, нитевидную, овальную и др. формы. Внутри митохондрии находятся складки (дл. от 0,8 до 7 мк). 1. Обеспечивает клетку энергией. Энергия освобождается при распадении АТФ. 2. Синтез АТФ осуществляется ферментами на мембранах митохондрии. 
5. Хлоропласты - Имеет форму дисков, отграниченных от цитоплазмы двойной мембраной. Используют световую энергию солнца и создают органические вещества из неорганических. 
6. Комплекс Гольджи - Состоит из крупных полостей и системы, отходящих от них трубочек, образующих сеть, от которой постоянно отделяются крупные и мелкие пузырьки. Принимает продукты синтетической деятельности клетки и веществ, поступивших в клетку из внешней среды (белки, жиры, полисахариты). 
7. Лизосомы - Небольшие округлые тельца (диам. 1 мк) Выполняют пищеварительную функцию. 
8. Клеточный центр - Состоит из двух маленьких телец – центриолей и центросферы – уплотненного участка цитоплазмы. 1. Играет важную роль при делении клеток. 2. Участвует в образовании веретена деления. 
9. Органоиды движения клеток - 1. Реснички, жгутики имеют одинаковое ультратонкое строение. 2. Миофибриллы состоят из чередующихся темных и светлых участков. 
10. Псевдоподии. - 1. Выполняют функцию движения. 2. За счет их происходит сокращение мышц. 3. Передвижение за счет сокращения особого сократительного белка.

 

 

42.  Симметрия пространства. Понятие об однородности и изотропности

Однородность и изотропность пространства.

Изотропность означает независимость  свойств объектов от направления. Однородность пространства означает, что каждый физический прибор должен работать одинаково  в любом месте, если не изменяются окружающие физические условия.

Ньютон считал, что  существует абсолютное пространство, свободное и независимое от каких-либо тел. Это абсолютное пространство изотропно, то есть любые направления в нем  одинаковы. Кроме того, оно однородно, так как любые две точки пространства ничем не отличаются друг от друга.

Существует также абсолютное время, независимое от каких-либо процессов, текущее вечно и равномерно. Равномерность  течения времени предполагает его  однородность: скорость течения времени  со временем не меняется.

Однородность  пространства означает, что нет такой точки в пространстве, относительно которой существует некоторая «выделенная» симметрия, все точки равноправны, поэтому рассматриваемый эксперимент не зависит от нашего выбора точки отсчета. К примеру, измерим период колебаний маятника, полученный результат обозначим как Т₁. Теперь перенесем маятник в соседнюю комнату, и проведем то же измерение. Результат запишем как Т₂. Оказывается, что Т₁=Т₂, то есть исход эксперимента не зависит от нашего положения, это и есть проявление однородности пространства.

Однородность — одно из ключевых свойств пространства в классической механике. Пространство называется однородным, если параллельный перенос системы отсчета не влияет на результат измерений.

Из свойства однородности пространства следует фундаментальный  физический закон сохранения импульса.

Следует различать однородность и изотропность пространства.

Неоднородное пространство-время  рассматривается в общей теории относительности.

Изотропность — одно из ключевых свойств пространства в классической механике. Пространство называется изотропным, если поворот системы отсчета на произвольный угол не приведет к изменению результатов измерений.

Из свойства изотропности пространства вытекает закон сохранения момента импульса.

Изотропность пространства означает, что в пространстве нет  какого-то выделенного направления, относительно которого существует «особая» симметрия, все направления равноправны.

 

43. История создания науки об атомах

Атом (от др.-греч.— неделимый) — наименьшая химически неделимая часть химического элемента, являющаяся носителем его свойств. Атом состоит из атомного ядра и электронов. Ядро атома состоит из положительно заряженных протонов и незаряженных нейтронов. Если число протонов в ядре совпадает с числом электронов, то атом в целом оказывается электрически нейтральным. В противном случае он обладает некоторым положительным или отрицательным зарядом и называется ионом. Атомы классифицируются по количеству протонов и нейтронов в ядре: количество протонов определяет принадлежность атома некоторому химическому элементу, а число нейтронов — изотопу этого элемента. Атомы различного вида в разных количествах, связанные межатомными связями, образуют молекулы.

Атомизм — натурфилософская и физическая теория, согласно которой чувственно воспринимаемые (материальные) вещи состоят из химически неделимых частиц — атомов. Возникла в древнегреческой философии. Дальнейшее развитие получила в философии и науке Средних веков и Нового времени.

Термин атомизм употребляется  в двух смыслах. В широком смысле атомизмом называется любое учение об атомах, в узком — древнегреческая философская школа V-IV веков до н. э., учение которой является самой ранней исторической формой атомизма. В обоих случаях употребляется также термин атомистика. Термин атомистический материализм является более узким, так как некоторые сторонники учения об атомах считали атомы идеальными.

Платон - Сторонником атомизма был Платон, который считал, что атомы имеют форму идеальных Платоновских тел (правильных многогранников).

Эпикурейство - Эпикур, основатель эпикурейства, воспринял от атомистов учение об атомах.

В поэме древнеримского эпикурейца Лукреция «О природе вещей» атомы характеризуются как телесные («тельца» — корпускулы) и состоящие из материи.

Критика атомизма - Противники атомизма Демокрита утверждали, что материя делится до бесконечности.

 

44. Химический состав живой материи.  Основные принципы живой материи

Основные принципы живой материи : 1. все живые организмы состоят  из одних и тех же молекул. 2. все био молекулы выполняют в клетки определенные функции.  3 . индивидуальные особенности каждого организма и общие признаки в их ,обладает 1-го вида сохраняя благодаря наличию свойственного каждому организму набора белков . этот набор белков определяя наследственный информаций заложенной в нуклеиновых клеток ДНК и РНК.

Для различных форм живого необходимы 27 природных химических элементов. Основные из них - это элементы, входящие в состав органического вещества: - углерод С, водород Н, кислород O, азот N, фосфор P и сера S; элементы, встречающиеся в виде ионов: - натрий Na⁺, калий K⁺, магний Mg²⁺, кальций Ca²⁺ и хлор Cl^-; микроэлементы:  - железо Fe, медь Cu, цинк Zn, марганец Mn, кобальт Co, йод I, молибден Mo, ванадий V, никель Ni, хром Cr, фтор F, селен Se, кремний Si, олово Sn, бор B и мышьяк As.

 

45. Значение неорганических соединений  в живой материи

 

Неорганическое вещество или неорганическое соединение — это химическое вещество, химическое соединение, которое не является органическим, то есть оно не содержит углерода (кроме карбидов, цианидов, карбонатов, оксидов углерода и некоторых других соединений, которые традиционно относят к неорганическим). Неорганические соединения не имеют характерного для органических углеродного скелета.

Организмы состоят из клеток. По содержанию в клетке можно выделить три группы элементов. Элементы двух групп относят  к макроэлементам (от греч. макрос - большой) – (кислород, углерод, водород, натрий, кальций, сера, фосфор, магний, железо, хлор). Третья группа это микроэлементы.

Недостаток какого-либо элемента может  привести к заболеванию, и даже гибели организма, так как каждый элемент  играет определенную роль. Часть химических элементов, содержащихся в клетке, входит в состав неорганических веществ - минеральных солей и воды.

Минеральные соли находятся в клетке, как правило, в виде катионов анионов, соотношение которых определяет важную для жизнедеятельности клеток кислотность среды.

Из неорганических веществ в  живой природе огромную роль играет вода.  
Без воды жизнь невозможна. Она составляет значительную массу большинства клеток. Много воды содержится в клетках мозга и эмбрионов человека: воды более 80%; в клетках жировой ткани - всего 40.% К старости содержание воды в клетках снижается. Человек, потерявший 20% воды, погибает. 
Уникальные свойства воды определяют ее роль в организме. Она участвует в теплорегуляции, которая обусловлена высокой теплоемкостью воды - потреблением большого количества энергии при нагревании.

Тела живой и неживой природы  состоят из одинаковых химических элементов. В состав живых организмов входят неорганические вещества - вода и минеральные соли. Жизненно важные многочисленные функции воды в клетке обусловлены особенностями ее молекул: их полярностью, способностью образовывать водородные связи.

 

46. Функции жиров, белков  и углеводов

Белки - основа всех клеток, они являются строительным материалом, а также участвуют в обмене веществ, в формировании иммунитета, в образовании некоторых соединений, выполняющих в организме сложные функции. Белки, в отличие от жиров и углеводов, не образуются из других веществ, то есть являются незаменимой частью пищи. Биологическая ценность различных видов белков определяется их аминокислотным составом. Они не синтезируются в организме и должны обязательно поступать с пищей. Богатыми незаменимые аминокислоты являются белки животного происхождения, содержащиеся в мясе, рыбе, яйцах, молочных продуктах. Менее полноценные белки растительного происхождения - круп, бобовых, хлеба, овощей. Белки животного происхождения должны составлять 55% общего количества белка в рационе, что составляет в среднем для взрослого человека 86 г. в сутки. Белки выполняют и роль катализаторов (ферментов, или энзимов). Еще одна функция белков - транспортировка необходимых соединений или химических элементов. Белки выполняют и защитную функцию.

Жиры - имеют наибольшую энергетическую ценность. Они необходимы для нормальной деятельности центральной  нервной системы, для лучшего  усвоения белков, минеральных веществ, жирорастворимых витаминов А, D, Е. В среднем человеку в сутки необходимо 102г жиров. Хорошо усваиваются жиры молочных продуктов, растительные, рыбий, хуже свиной, бараний, говяжий жиры. В рационе человека растительный жир должен составлять 30% от общего содержания жиров. Источником растительных жиров являются в основном подсолнечное, кукурузное, соевое и другие масла. Растительные жиры содержат полинена-насыщеного жирные кислоты, суточную потребность человека в них может удовлетворить 10 -15 г любого масла.