Экспериментальные доказательства теории горячей Вселенной, клонирование + задача

Краткое содержание

Задача 1…………………………………………………………………….….. 3

Экспериментальные доказательства теории горячей Вселенной ………… 4

Клонирование. Механизм и использование ……………………….……….. 7

Задача 2 ……………………………………………………………………..…. 9

Список использованной литературы ……………………….…………..…… 10

107. Задача 1. Оценить возможный радиус черной дыры для Солнца. Дописать ядерную реакцию и определить порядковый номер и массовое число второго ядра. Дать символическую запись ядерной реакции и определить ее энергетический эффект.

      88Ra226     ?   +   2He4.

88Ra226 → 86Rn222 + 2He4

Δm = m(88Ra226) – m(86Rn222) – m(2He4)

Δm = 226.0254098 – 222.0175777 – 4.0026033 = 0.0052288

88Ra226 – 226.0254098
86Rn222 – 222.0175777
2He4 – 4.0026033

1 а.е.м. = 931.494 Мэв

ΔE = 0.0052288 • 931.494 = 4.87 Мэв

ДАНО:

M0 = 21030кг=21031кг.

G =6.671011Нм2/кг2.

с = 3·108 м/с.

Определить: Rч.д

Решение:

Епот R + Eкин R = Епот  + Екин 

mV2/2 - GmM0/R = 0 + 0

           ________

VII =  2GM0/R          – вторая космическая скорость.

         _______

с =   2GM0/R

R = 2GM0/c2

R = 26.6710-1121030/(3108)2 =(26.672/9) 10-11+30-16=2.9644103м  3 км.

Ответ: Rч д  3 км.

117. Экспериментальные доказательства теории горячей Вселенной.

В 1929 году астроном Эдвин Хаббл своими тщательными измерениями  доказал, что давно известные туманности, ранее считавшиеся всего лишь облаками газа, на самом деле являются галактиками, при этом по размерам они вовсе не уступают нашей и удаленны от нас на миллиарды световых лет. И что самое интересное, эти галактики движутся, удаляясь от нас со скоростями, тем большими, чем дальше они отстоят. Наиболее вероятным объяснением такого факта является предположение, что некогда все галактики, вся материя Вселенной находилась в одной точке, откуда она разлеталась во все стороны, о чем сам Хаббл и писал в своих работах. Это, хоть и косвенно, но подтверждало теорию Фридмана – Леметра, получившую из-за этого широкий общественный резонанс (до этого теория, не смотря на внимание к ней Эйнштейна, широкой известности не обрела – в те времена было много научных открытий и событий, имевших более очевидный для широкий публики смысл, например – авиастроение).

И тут следующий шаг был сделан Григорием Антоновичем Гамовым. Он показывает, что этот самый папа-атом не просто вдруг начал расширяться во всю Вселенную (так называемая "холодная модель"), он должен был взорваться. Модель эту он называет "Big Bang' ом" (очень простонародное по тому времени отношении к иностранному языку), Большим Взрывом, и излагает ее сначала в заметке 1946 года, а потом статье 1948 года "Происхождение химических элементов", написанной вместе с учеником Ральфом Альфером.

Теория Гамова позволила распределить по времени и по температуре стадии образования Вселенной.

Теория эта породила множество споров между сторонниками "горячей" и "холодной" моделями. Главный вопрос был следующий: если такой взрыв имел место быть, то уже на довольно ранних стадиях должно было возникнуть пронизывающее весь мир электромагнитное излучение, распределение которого должно было соответствовать температуре в момент излучения (многие миллиарды градусов). Но по мере расширения Вселенной частоты этого первичного (его назвали "реликтовым") излучения должны были вследствие эффекта Доплера убывать, и к настоящему времени, по оценкам Гамова, соответствовать температуре около трех-четырех градусов по Кельвину, т.е. быть сосредоточены в районе длин волн в несколько сантиметров. Заключение это не было подкреплено убедительными доказательствами, а вся теория, переполненная новыми понятиями и упрощениями, казалась чем-то фантастичным и далеким от реальности.

Доказательство появилось случайно. В 1965 году А.Пензиас и Р.Вильсон, конструировавшие антенны для радиоэлектроники, обнаруживают равномерно идущее во всех направлениях электромагнитное излучение, соответствующее температуре в 3 Кельвина! Как выяснилось, это вовсе не сбой аппаратуры, а именно то излучение, о котором говорил Гамов!

Существует еще одно доказательство разлета галактик. В лаборатории атомы испускают и поглощают свет всегда на определенных длинах волн. То же наблюдается и в спектрах далеких галактик, но со смещением в длинноволновую область. Астрономы говорят, что излучение галактики испытывает красное смещение. Объяснение простое: при расширении пространства световая волна растягивается и поэтому ослабевает. Если в течение того времени, пока световая волна дошла до нас, Вселенная расширилась вдвое, то и длина волны удвоилась, а ее энергия ослабла в два раза. Процесс можно описать в терминах температуры. Испускаемые телом фотоны имеют распределение по энергии, которое в целом характеризуют температурой, указывающей, насколько тело горячее. Когда фотоны движутся в расширяющемся пространстве, они теряют энергию и их температура снижается. Таким образом, Вселенная при расширении охлаждается, как сжатый воздух, вырывающийся из баллона аквалангиста. Измерения подтверждают, что Вселенная со временем охлаждается (этот вывод впервые был сделан все тем же Гамовым, но не имел доказательств; доказали его позже.

В связи между красным смещением и скоростью также существуют некоторые противоречия. Красное смещение, вызванное расширением, часто путают с более знакомым красным смещением, вызванным эффектом Доплера, который обычно делает звуковые волны более длинными, если источник звука удаляется. То же верно и для световых волн, которые становятся более длинными, если источник света отдаляется в пространстве. Согласно формуле Доплера, если скорость объекта в пространстве приближается к скорости света, то его красное смещение стремится к бесконечности, а длина волны становится слишком большой и поэтому недоступной для наблюдения. Если бы это было верно для галактик, то самые отдаленные видимые объекты на небе удалялись бы со скоростью, заметно меньшей скорости света. Но космологическая формула для красного смещения приводит к другому выводу. В рамках стандартной космологической модели галактики с красным смещением около 1,5 (то есть принимаемая длина волны их излучения на 50% больше лабораторного значения) удаляются со скоростью света. Астрономы уже обнаружили около 1000 галактик с красным смещением больше 1,5. А значит, нам известно около 1000 объектов, удаляющихся быстрее скорости света. Реликтовое излучение приходит с еще большего расстояния и имеет красное смещение около 1000. Когда горячая плазма молодой Вселенной испускала принимаемое нами сегодня излучение, она удалялась от нас почти в 50 раз быстрее скорости света.

Тем временем сама теория в последствии была много раз интерпретирована, переложена и дополнена многими учеными. Основной вклад в решении проблем Теории Большого Взрыва внес Стивен Хоукинг, причем вклад не теоретический, а весьма, можно сказать, практический – более двух тысяч страниц вычислений и уравнений, посвященных описанию появления частиц и галактик, огромное подспорье для последующих исследователей. И сделал это человек, прикованный с юности с креслу-коляске, лишенный голоса и возможности шевелить руками, общающийся с окружающим миром с помощью голосового синтезатора со скоростью 15 слов в минуту.

127. Клонирование. Механизм и использование.

Клонирование - это процесс очень точного воспроизведения какого-либо объекта природы в нужном количестве раз. Клонирование базируется на знании геномов объектов природы и умении изменять структуру генома. Клонирование предполагает решение многих практических задач в растениеводстве и животноводстве. Клонирование, т.е. создание животных и растений с определенным набором свойств, получило практическое развитие в конце 20 века. Первоначально клонирование распространялось на микробиологию и селекцию, это направление научной деятельности называется биотехнологиями.
Биотехнологии направлены на создание животных и растений с заданными качествами, причем под этими качествами предполагают, что создаваемые объекты должны быть более устойчивы к изменениям климата, не подвержены типичным и распространенным заболеваниям. Ещё одно важное свойство клонированных объектов они должны обеспечивать высокую урожайность, в случае животных высокий приплод. При создании клонированных биологических объектов предполагается также, что последующие поколения наследуют все уникальные и полезные свойства, сформированные биотехнологическими процедурами. Естественно, что задачи производства необходимого количества мяса, молока, овощей, плодов являются актуальными в нашем разрастающемся мире, стремящемся к всеобщему благополучию.
Технологии клонирования предполагают создание организмов идентичных фенотипическим и генотипическим, т.е. наследующих набор генов и признаков. Такая постановка задач технологии клонирования позволяет решать задачи биомедицины. Для решения практических задач биомедицины необходимо решение теоретических задач клонирования объектов. Это сложнейшие для решения проблемы тотипотентности дифференцированных клеток. Но решение этих задач может привести к решению и таких вопросов как происходит старение организмов, как происходит злокачественное перерождение клеток организма.

Тотипотентность - это свойство клетки давать начало целому организму и реализовывать имеющуюся генетическую информацию. Для растений оказывается свойство тотипотентности, относительно легко удается реализовать, т.к. у них простой путь деления клеток. Но животные клетки не могут путем деления организовать новый объект. Для животных тотипотентность свойственна оплодотворенному яйцу (зиготе) и является способностью клетки дифференцироваться в клетку взрослого организма.

Развитие биотехнологий предполагает тиражирование животных только с высокими производственными показателями. Кроме того клонирование в сочетании с трансгенезом (перенос генов от одного организма к другому), позволит открыть и научиться технологически производить биологически активные белки для лечения различных заболеваний животных и человека. Высказывается также идея о том, что на клонированных животных можно будет проводить испытания медицинских препаратов.

137. Задача 2. У человека потребность в курении табака связана с рецессивным геном (а), расположенным в Х-хромосоме. Некурящий мужчина женился на некурящей женщине, отец которой много курил. Какова вероятность рождения ребенка, склонного к курению, и укажите его пол?

Отец женщины курит Х(а)У, сама она не курит, но несет его Х-хромосому Х(А)Х(а). Её муж некурящий Х(А)У. Дети: все девочки либо Аа, либо АА, мальчики: 1/2 Х(А)У, 1/2 Х(а)У. Следовательно, вероятность рождения ребенка, склонного к курению 25%, мальчик.

Список использованной литературы:

1. Найдыш В.М. Концепции современного естествознания: Учебник. – М.: Агар, 2004.

2. Уроки биологии Кирилла и Мефодия. Общая биология. 10 класс. Нью Медиа Дженерейшн (NMG), 2007
                    3. "Эволюционирующая Вселенная" – М.: Просвещение, 1993.

9