На головну

Квиток № 7 Принципи організації сучасного естезствознанія

  1. II. Принципи громадянства РФ.
  2. III. Основні конституційні засади організації Російської держави.
  3. III. Принципи конституційного статусу особистості.
  4. Puc.2. Індивідуальна оцінка проблемного поля організації учасником № 1
  5. SNW-аналіз сильних і слабких сторін організації
  6. А. Міжнародні міжурядові організації.
  7. А. Файоль і принципи класичного менеджменту.

В наш час стало модою говорити про закони природи і суспільства. Стосовно до природи це, строго кажучи, невірно. Природа не знає законів. Це ми придумуємо їх, намагаючись хоча б якось систематизувати те, що відбувається. Термін "закон природи" слід розуміти в тому сенсі, що природні явища повторювані і, отже, передбачувані. Як би-то не було, повторюваність природних явищ дає можливість науці формулювати закони, які прийнято називати законами природи. У їх дослідженні людство керується деякими надзвичайно загальними принципами, що полегшують процес вивчення природних явищ.

Один з найбільш загальних природничо-наукових принципів -принцип причинності, Який стверджує, що одне природне явище породжує інше, будучи його причиною.

Існування ланцюжка причинно-наслідкових зв'язків дозволяє іноді зробити висновки загального характеру. Так, спираючись тільки на безперервність ланцюжка причин і наслідків, німецький судновий лікар Роберт Майер зумів сформулювати закон збереження і перетворення енергії, що є фундаментальним законом сучасного природознавства.

Зверніть увагу на те, що питання "чому", суворо кажучи, неправомірне. Ми не знаємо і, мабуть, ніколи не дізнаємося кінцевої причини жодного природного явища. Правильніше було б питати "як". Який закономірністю описується дане явище?

Наука в своєму розвитку працює над виявленням все більш і більш глибоких причин природних явищ. Цей процес дає теологам підставу стверджувати, що в кінцевому підсумку науковий процес повинен привести до визначення кінцевої причини, т. Е. Бога, і в цьому пункті наука і релігія зіллються.

Іншим загальним принципом є принцип Кюрі. Він названий на ім'я того самого П'єра Кюрі, який разом зі своєю дружиною Марією Склодовської - Кюрі відкрив хімічний елемент радій. Крім цього П'єр Кюрі за своє недовге життя зробив ще досить багато наукових відкриттів. Мабуть, найважливішим з них є принцип Кюрі.

Уявіть собі деякий якість А. Наприклад, електричний заряд або, скажімо, рудий колір волосся, або ще якесь якість. Навряд чи воно буде рівномірно розподілено в просторі. Найімовірніше в просторі буде існувати градієнт (Градієнтом скалярної функції називають вектор, спрямований у бік якнайшвидшого зростання цієї функції. Величина градієнта дорівнює похідною від цієї функції, взятої у напрямку її якнайшвидшого зростання) цієї якості.

принцип Кюрі стверджує, що якщо існує градієнт деякого якості А, то неминуче виникне перенесення цього якості в бік його недостачі, причому потік якості А, т. е. його кількість, переноситься через одиничну площадку в одиницю часу, пропорційна величині цього градієнта.

Уявіть собі просторовий розподіл товару під назвою лавровий лист в нашій країні. Максимум його доводиться, звичайно ж, на субтропічні зони Кавказу, а мінімум його, що цілком природно, припадає на райони Крайньої Півночі. У наявності градієнт лаврового листа. Відповідно до принципу Кюрі існування такого градієнта призведе до виникнення переносу лаврового листа з районів Кавказу на Північ.

Існує величезна кількість емпіричних законів з галузі фізичної і хімічної кінетики від закону Ома і до класичного рівняння дифузії, є наслідками принципу Кюрі. Мені здається, що економістам слід дуже уважно поставитися до цього принципу. Ясна його розуміння дозволить уникнути маси помилок.

Надзвичайно продуктивним в науковому відношенні є вже згадуваний раніше принцип подвійності (додатковості). Він заснований на двоїсту природу пізнання. Ви, напевно, вже звернули увагу на існування парних понять, спільно визначають взаємовиключні боку цілого. Виділення таких частин є істотною частиною процесу пізнання.

Описуючи що б там не було, ми вдаємося до абстракції - Виділення сторін досліджуваного, важливих в даному відношенні. Несуттєві сторони зазвичай опускаються з розгляду. Надалі, якщо обрана абстракція виявляється плідною, вона заміщає вихідне уявлення про досліджуваному явищі. При цьому відкинуті боку явища опускаються з розгляду, навіть якщо вони є досить істотними.

принцип подвійності

принцип подвійності наказує нам при описі чого б то ні було одночасно розглядати дві взаємовиключні боку. Залежно від обставин більш істотною може виявитися одна з них. В інших обставинах важливіше виявиться інша. Якщо, намагаючись вирішити якусь задачу, ви зустрілися з непереборними труднощами - спробуйте підхід, заснований на альтернативних уявленнях. Досить імовірно, що він виявиться вдалим.

Хто з вас скаже, що таке світло? У школі вам пояснювали, що це електромагнітна хвиля. Це уявлення прийнято в класичній парадигмі і в загальному непогано описує властивість світла. Однак, як ви знаєте, світло складається з окремих частинок - фотонів. Без цього подання неможливо пояснити фотоефект, ефект Комптона і багато іншого. Так що ж таке світло - це хвиля або потік частинок? При вивченні властивостей світла допустима і та й інша абстракція. Відповідно до принципу подвійності уникнути помилок в описі можливо, проводячи і те й інше опис паралельно

принцип суперпозиції

Принцип суперпозиції стверджує, що результат впливу на матеріальну систему двох чинників може бути представлений у вигляді суперпозиції (накладення) впливу кожного з цих факторів, що діють незалежно один від одного. У цьому принципі неявно передбачається, що при накладенні фактори не обурюють один одного. Принцип володіє меншим ступенем спільності, ніж принцип Кюрі. Однак у багатьох випадках виявляється досить корисним.

принцип симетрії

Принцип симетрії заснований на початкових уявленнях про однорідність і ізотропності простору. Передбачає инвариантность природних процесів до перетворень симетрії. Грунтуючись на принципі симетрії, Еммі Нетер показала, що основні фізичні закони збереження енергії і імпульсу (кількості руху) є наслідком однорідності і ізотропності простору.

Принцип симетрії використовує інтуїтивне уявлення про повну рівноправність правого і лівого. Тим більш дивною повинна здатися вам "ліва" орієнтованість живої природи. Вам, мабуть, відомо, що молекули багатьох природних сполук закручені на зразок пружини. Таку закручену структуру має, наприклад, цукор або входить у ваші організми холестерин. Спіральну структуру мають багато ферментів рослинного і тваринного походження. Якщо отримувати такі сполуки шляхом хімічного синтезу, то в повній відповідності з принципом симетрії виходить приблизно однакова кількість молекул, закручених по правій і по лівій спіралі. Так ось, все живе на нашій планеті складається з молекул, закручених по лівій спіралі. Зверніть увагу, що і серце у вас зміщений вліво, а не вправо. Чому це так, науці ще належить з'ясувати. Поки ж відзначимо, що принцип симетрії, хоч би спокусливо очевидним він не виглядав, є вельми і вельми обмеженим.

Ще більш обмеженим, хоча від того і не менш плідною є принцип подібності. Згідно з цим принципом після відомого перетворення рівняння, що описують подібні системи, виявляються однаковими.

Візьмемо, наприклад, так звані малі коливання. Виявляється, що після деяких математичних перетворень коливання вантажу, підвішеного на ниточці, і електричного струму в коливальному контурі можуть бути описані одним і тим же рівнянням. Принцип подібності вдається застосувати, на жаль, не завжди. Однак, якщо в процесі своєї практичної діяльності ви зуміли виявити подібність між якимись групами явищ, - вважайте, що успіх вам забезпечений.

принцип відносності

Згідно з принципом відносності не існує абсолютного руху. А отже, не існує і абсолютного простору, абсолютного часу і т. П. Цей принцип передбачає, що перебіг природних процесів не залежить від того, яку точку зору займає спостерігач, їх описує. Був висунутий Альбертом Ейнштейном в якості однієї з основ приватної теорії відносності. Заперечувався багатьма вченими. В даний час міцно увійшов в інертне ядро ??сучасної наукової парадигми.

Прямим наслідком принципу відносності є принцип інваріантності законів природи до перетворень системи відліку, в якій вони були сформульовані. Принцип інваріантності стверджує, що вид основних рівнянь, що описують природні явища, не залежить від перетворення координат і часу, що входять в ці рівняння.

Квиток № 8 Основні поняття сучасного природознавства

1. Поняття матерії, енергії, ентропії, інформації, системи.

2. Принципи побудови та організації сучасного наукового знання.

· системність

· Глобальний еволюціонізм

· самоорганізація

· історичність

Отже, зародившись близько 2,5 тисяч років тому в Стародавній Греції, завдяки появі та розвитку логіки Аристотеля, зміцнивши свої ряди в XVII столітті експериментально-математичними методами, наука в XX столітті перетворює світ з незбагненною швидкістю. Тільки число різних наук до теперішнього часу досягло 15000, одна людина з тисячі належить до спільноти вчених. Фахівці в галузі молекулярної біології займаються питаннями походження і споріднення організмів, з використанням різних методів: вивчення структури білка або рибосомальної РНК. Зустрівшись на симпозіумі, вони можуть не зрозуміти один одного, та й симпозіуми проводяться окремо. Що ж можна чекати від фізика і біолога? Доля одного - прискорювачі і телескопи, іншого - сачки і чашки Петрі? Чи є загальні поняття, на мові яких вони можуть розуміти один одного?

Як вже говорилося вище, природознавство, це система наук про природу. Незважаючи на те, що ми будемо обговорювати в основному живу біоту, без розуміння основ нам не обійтися, як і не показати кордону, де діють закони живого. До базових понять природознавства відносяться - матерія, енергія, ентропія та інформація. Використання системного підходу в природознавстві, вимагає введення і поняття системи.

Зупинимося коротко на кожному з них.

·Поняття матерії, енергії, ентропії, інформації, системи.

Матерія. Філософське поняття: "матерія - об'єктивна реальність". Природничі науки вивчають різні форми руху матерії. За сучасними поглядами, матерія є сукупність квантових полів, кванти * яких є елементарні частинки. Вакуум - це один зі станів квантованного поля, коли не порушено жодної однієї частинки. Стан квантової системи, в якій є кілька частинок, аналогічно арфі, в якій звучать кілька струн. Вакуум - це мовчить арфа.

Речовина у Всесвіті утворює скупчення декількох розмірних рівнів елементарні частинки, атоми, молекули, речовічастинки і тіла різного масштабу. Кожен з них включає попередні, але всі вони кінцеві в просторі.

Спираючись на принцип системності (ми зупинимося на ньому трохи пізніше) розглянемо послідовність умов, що характеризують різні стани матерії, так звану квантову сходи В. Вайскопфа (1977). Квантова сходи дозволяє розкривати структуру Всесвіту крок за кроком. При дослідженні явищ на рівні атома, за словами В. Вайскопфа, нас не повинна турбувати внутрішня структура ядер; коли ж ми вивчаємо механіку газів, для нас не має значення внутрішня структура атомів. Поки енергія системи дозволяє абстрагуватися від внутрішніх властивостей окремих елементів, ми будемо розглядати останні, як інертні об'єкти. Розглянемо сходи В. Вайскопфа відповідно до енергією, еквівалентної температурі за Кельвіном.

· 1015К0 - При зіткненнях протонів з антипротонами народжуються кварки * - глюонів струменя * , Що складаються з великого числа елементарних частинок.

· 1013К0 - 1012К0 - Кварки групуються в нуклони * - Протони і нейтрони. Система має дуже невеликою кількістю специфічних властивостей. * * *

· 109К0 - Ядра. Протони і нейтрони групуються в ядра. Існує багато можливих типів атомних ядер: ядра всіх відомих хімічних елементів і їх ізотопів.

· 105К0 - Атоми. Електрони потрапляють в впорядковані квантові стану, локалізовані навколо атомних ядер. З'являються атоми з їх специфічними властивостями.

· 103К0 - Молекули. Атоми утворюють прості молекули.

· 102К0 - 10 К0 - Макромолекули. Молекули більшості видів групуються в рідини і кристали, тим самим збільшуючи різноманітність можливих станів речовини. У цій області утворюються гігантські ланцюгоподібні молекули і живі організми. Внаслідок великої довжини макромолекул число можливих квантових станів незмірно більше, ніж в разі простих атомів або молекул, а їх конфігурація набагато складніше. Це відбивається в велику різницю між живих істот. Для існування живої матерії потрібна температура досить низька, щоб могло відбуватися утворення макромолекул, але в той же час і досить висока, щоб забезпечити життєві процеси необхідною енергією.

· 0 До0 - Кристали. Життя замре. Вся матерія утворює великий кристал, в якому безліч різноманітних існуючих форм буде збережено, але заморожено в неактивному стані, в стані яскраво вираженої специфічності, але без будь-яких змін або руху. Стадія смерті.

 * * * - перші дві сходинки Вайпскофа змінені відповідно до сучасних уявлень.

енергія- Загальна міра різних форм руху матерії в системі. Запасена системою зовнішня (отримана із зовні) енергія, може бути перетворена в механічну енергію. Частина втрачається внутрішньої енергії здатна перетворюватися в немеханічні форми і становить вільну енергію системи. За рахунок вільної енергії система може здійснювати роботу. Ще частина виділяється у вигляді тепла, що розсіюється в навколишньому просторі і не може бути перетворена. Ця пов'язана енергія, характеризується ентропією - мірою розсіювання, хаосу.

H = pV + F * S

H - повна енергія системи,

pV - запасені зовнішня енергія,

F - вільна енергія

S - ентропія

ентропія - Міра безладу системи

Сам термін ентропія був введений Р. ю. е. Клаузіусом не набагато більше 100 років тому. Ця фізична величина пов'язана з енергією системи (існує образний вислів, що якщо енергія - це цариця природи, то ентропія - її тінь). Все на Землі виникає і розвивається завдяки енергії, все вмирає і руйнується із зростанням ентропії. Енергія - джерело і міра руху матерії і дії сил, ентропія - міра їх поступового згасання.

З усіх відомих величин ентропія - єдина фізична величина, яка однозначно змінюється з часом - зростає в закритих системах. По суті, це і є другий закон термодинаміки. Перший початок термодинаміки знають всі - це закон збереження енергії, крім нечисленних тепер винахідників вічного двигуна. Та й ті зараз - компетенція швидше клініки, ніж фізики. Інша річ - другий початок. Відкриття другого початку пов'язано з аналізом роботи теплових машин і в першій формулюванні Р. ю. е. Клаузиуса він звучав в такій формі: "Перехід теплоти від більш холодного тіла до більш теплого, не може мати місце без компенсації ". На більш формалізованому сучасній мові загальної теорії систем його можна виразити так: Всі процеси в природі протікають в бік збільшення ймовірності стану, в бік збільшення ентропії. Вона може тільки збільшуватися в закритих системах, як час може йти тільки вперед.

Як зауважив відомий біохімік - письменник фантаст Айзек Азімов: "Перше початок свідчить, що в грі з природою не можна виграти, а друге, що не можна залишитися і при своїх." Другий принцип термодинаміки є смертний вирок: він грубо і безжально застосовується в неживій природі, в світі, який вже заздалегідь мертвий. Життя, структури якої відрізняються значною впорядкованістю, на час скасовує цей вирок, оголошений без терміну виконання. Може скластися враження, що Всесвіт, після вибуху - збільшує ентропію, а людина і жива биота - зменшує (збільшуючи інформацію). У той же час це не зовсім так. Всі організми протягом життя підтримують ентропію своїх тіл на низькому рівні, ціною підвищення ентропії навколишнього середовища і перемога в боротьбі за існування дістається тим видам, які найбільш ефективно здійснюють цей процес. Дійсно, чим складніше влаштований організм, тим менше його залежність від навколишнього середовища, тим менше його власна ентропія.

В часі, з еволюцією живих організмів реалізується емпіричний принцип. Принцип мінімуму дисипації енергії: "Якщо допустимо не єдине стан системи, а ціла сукупність, то реалізується то її стан, якому відповідає мінімальне розсіювання енергії, або, що те ж саме - мінімальне зростання ентропії. " (Моісеєв, 1987). Цей принцип - не теоретичні викладки, а деякий "емпіричне узагальнення". Можна з ним не погоджуватися, але він є, як є аксіоми, що лежать в основі геометрії Евкліда, по суті - ті ж емпіричні узагальнення, очевидні для нас, ми виросли на них, а ось в Стародавній Греції про них вели суперечки. Інакше навіщо було Платону писати на вратах своєї Академії: "Чи не геометр, хай не прийде ".

інформація - Визначеність, передбачуваність станів і відносин системи (в широкому значенні).

Інформацію можна також визначити як еквівалент впорядкованості системи, т. Е. Негативною ентропії (або негентропії). Уявімо собі газ при температурі, що наближається до абсолютного нуля. Він перетворився на тверду речовину, весь рух молекул припинилося, і можна визначити положення кожної з них. Отже, в цьому стані ми маємо про газ максимальну інформацію. Ентропія ж при цій температурі наближається до нуля. Виходить проста зв'язок - інформація досягає максимуму, коли ентропія має мінімум. Навпаки, при дуже високій температурі положення хаотично рухомих молекул абсолютно невизначено, про них не можна отримати ніякої інформації, крім того, що вони рухаються.

Найменш інформативними виявляються системи з гранично симетричними елементами (сферичними, тетрагонами, кубічними ...). Так організовані неживі і живі кристали. Найбільша ж складність при щільній упаковці спостерігається в системах з асиметричними, різнорідними елементами.

Система. Перш за все, говорячи про систему, ми говоримо про метод пізнання дійсності, про те, на чому ґрунтуються системний аналіз і системний підхід. Вихідний зміст терміну система: " ціле - складене з частин. " Або ж більш повно: "впорядковане певним чином безліч елементів, взаємозалежних між собою і утворюють деякий цілісну єдність". У контексті викладених уявлень про сутність життя система розуміється як деяка цілісність, складові частини якої прямо або побічно визначають стан один одного. Дуже важливо зрозуміти, що ми не можемо назвати системою, виділивши щось навмання. Що ж означає уявити будь-якої об'єкт у вигляді об'єкта-системи. Необхідно виконати три правила:

1. Вказати його будівничі при ньому "первинні елементи", що розглядаються як "неподільні" на даному фіксованому рівні аналізу.

2. Визначити зв'язку між елементами.

3. Визначити закони композиції - умови, підкоряючись яким зв'язку реалізуються, а елементи об'єднуються в цілісність.

У нашому курсі ми торкнемося лише самих вузлових моментів в описі різних типів систем, виключно з метою локалізації живих систем з позицій загальної теорії систем.

А) Системи можуть складатися з однорідних і різнорідних елементів.

Б) Системи можуть бути відкритими і закритими.

Для перших характерний обмін матерією і енергією з навколишнім середовищем, в тому числі і з іншими системами, а в другій такий обмін виключений. Закритих систем в реальності практично не існує, це певний прийом ідеалізації для вирішення дослідницьких завдань, наприклад, в області механіки, закони якої застосовні саме до цього типу систем.

В) Системи можуть характеризуватися рівноважними і нерівновагими станами.



Квиток № 6 Сучасна природничо-наукова картина світу | Квиток № 9 2-ий закон термодинаміки. Принцип зростання ентропії в закритих системах

Квиток № 1. Роль науки в різні періоди розвитку суспільства. зміна парадигм | Квиток № 4 Епоха Відродження і класичний період естетвознанія | Квиток № 11 Синергетика - мова міждисциплінарного спілкування. Роль хаосу і випадковості | Квиток № 13 Походження життя. Теорія Опаріна-Холдейна | Квиток № 14 Походження життя. Теорія панспермії. Теорія вічності життя | Квиток № 15 Основні елементи і речовини, властиві живим організмам, рівні організації життя. | відтворення життя | Квиток № 18 Біологічна спадковість. ДНК і генетичний код. | Квиток № 19 Різновиди мутацій. Мутації - матеріал еволюції. | Квиток № 20 Молекулярні годинник еволюції. геном людини |

© um.co.ua - учбові матеріали та реферати