Министерство  сельского хозяйства Российской Федерации

Федеральное государственное образовательное  учреждение

высшего профессионального образования

«Пермская государственная сельскохозяйственная академия

имени академика  Д. Н. Прянишникова» 

Факультет заочного обучения 

Кафедра ботаники и генетики 
 

Контрольная работа

по дисциплине «Концепции современного естествознания» 
 

Выполнила: студентка 1 курса

специальности «Финансы и кредит»

гр. Фкв – 10

шифр  Фкв – 10 – 4950

Павлова Анастасия Леонидовна 

Проверила: проф. кафедры

ботаники  и генетики

Колясникова Н. Л. 
 
 
 

Пермь 2010

 

Содержание

 

Введение

     Контрольная работа включает в себя изучение некоторых аспектов учебного курса по дисциплине «Концепции современного естествознания». Учебный курс отражает основной комплекс концепций современного естествознания, дает панораму наиболее известных методов и законов современной науки, демонстрирует специфику рационального метода познания окружающего мира. Это тем более необходимо, так как сейчас рациональный естественно - научный метод все шире проникает в гуманитарную среду, формируя целостное научное знание общества. Наука приобретает все более универсальный язык, адекватный философии, психологии, социальным наукам и даже искусству. Возникшая сегодня тенденция к гармоничному синтезу двух традиционно различных культур, гуманитарной и естественно - научной, созвучна потребностям общества в целостном мировоззрении и подчеркивает актуальность данной дисциплины.

     Для изучения предлагаются те направления  и проблемы, которые определяют облик  современного естествознания и научный  подход к культуре.  Хорошо известно стремление людей найти общее в окружающем их многообразии вещей и явлений природы. Это стремление воплотилось в представлении о единстве мира. Целостное отражение единства мира — это результат синтеза данных естественных наук: физики, астрономии, химии, биологии и др. 

 

1.Принцип относительности в современном представлении

     В классической механике был известен принцип относительности Галилея: если законы механики справедливы в одной системе координат, то они справедливы и в любой другой системе координат, движущейся прямолинейно и равномерно относительно первой, т. е. в инерциальных системах координат. В другой формулировке он звучит так: никакими опытами, проведенными в инерциальной системе отсчета, нельзя доказать, покоится система отсчета или движется равномерно, прямолинейно. Все законы механики во всех инерциальных системах отсчета проявляются одинаково. В инерциальных системах отсчета пространство и время носят абсолютный характер, т. е. интервал времени и размеры тел не зависят от состояния движения системы отсчета.

     В начале XX в. выяснилось, что принцип относительности справедлив также в оптике и электродинамике, т. е. в других разделах физики. Принцип относительности расширил свое значение и теперь звучал так: законы физики имеют одинаковую форму во всех инерциальных системах отсчета. Переход от одной инерциальной системы к другой осуществлялся в соответствии с преобразованиями Галилея. Скорость тела относительно неподвижной системы отсчета слагается из скорости тела и скорости системы отсчета.

     При обобщении принципа относительности и распространении его на электромагнитные процессы постулируется постоянство скорости света, т. е. скорость света не слагается со скоростью системы отсчета. Чем вызвано такое особое отношение к свету и его скорости как к эталону для измерения времени и пространства? Это связано с тем, что свет есть электромагнитная волна, являющаяся формой материи. Световой волне для распространения не требуется специальной материальной среды — эфира (как морским волнам нужна вода, звуку — воздух, вода или твердое тело). Причем скорость света не зависит от движения источника света или наблюдателя. Это утверждение обычно называют принципом относительности. По словам А. Эйнштейна, теория относительности начинается с двух положений:

1. Скорость света в вакууме одинакова во всех системах отсчета, движущихся прямолинейно и равномерно друг относительно друга.
2. Все законы природы одинаковы во всех системах отсчета, движущихся прямолинейно и равномерно относительно друг друга.

     Таковы  два основополагающих принципа —  принцип постоянства скорости света и принцип относительности. Фактически принцип постоянства скорости света является следствием принципа относительности. Утверждение о постоянстве скорости света в вакууме, т. е. независимости скорости света от скорости источника и скорости наблюдателя, является естественным выводом из многих экспериментальных фактов. Это утверждение выдержало многочисленные экспериментальные проверки. Главным же его подтверждением является согласие с экспериментом всех тех выводов, которые из него следуют. Эти подтверждения многочисленны, потому что вся современная физика больших скоростей и высоких энергий основывается на постулате постоянства скорости света.

     Тем не менее в своем абсолютном виде утверждение о постоянстве скорости света является постулатом, т. е. допущением, выходящим за пределы экспериментальной проверки. Это связано с конечной точностью экспериментальных проверок, как это было объяснено выше в связи с постулативным характером принципа относительности.

     А. Эйнштейн в 1905 г. показал, что закон постоянства распространения света в пустоте (300 000 км/с) и принцип относительности совместимы. Это положение составляет основу специальной теории относительности. Он отметил, что классическая механика опиралась на две ничем не оправданные гипотезы:

     1) промежуток времени между двумя событиями не зависит от состояния движения системы отсчета;

     2) пространственное расстояние между двумя точками твердого тела не зависит от состояния движения системы отсчета.

     Отсюда  вытекало, что промежуток времени  и расстояние имеют абсолютные значения, т. е. не зависят от состояния движения системы отсчета. И хотя эти предположения с точки зрения здравого смысла кажутся очевидными, тем не менее они не согласуются с результатами тщательно проведенных экспериментов, подтверждающих выводы новой, специальной теории относительности.

     Рассматривая  возникшие противоречия, в связи  с тем, что скорость света выступает  как универсальная постоянная природы, Эйнштейн предложил отказаться от представления  об абсолютности и неизменности свойств пространства и времени. Данный вывод противоречит здравому смыслу и тому, что Кант называл условиями созерцания, поскольку мы не можем представить никакого пространства, кроме трехмерного, и никакого времени, кроме одномерного. Но наука совсем не обязательно должна следовать здравому смыслу и неизменным формам чувственности. Главный критерий для нее — соответствие теории и эксперимента. Теория Эйнштейна удовлетворяла этому критерию и была принята. В свое время и представления о том, что Земля круглая и движется вокруг Солнца, тоже казались противоречащими здравому смыслу и наблюдению, но именно они оказались справедливыми.

     Из  специальной теории относительности  следует, что длина тела и длительность происходящих в нем процессов  являются не абсолютными, а относительными величинами. При приближении к скорости света все процессы в системе замедляются, продольные (вдоль движения) размеры тела сокращаются и события, одновременные для одного наблюдателя, оказываются разноименными для другого, движущегося относительно него.

     В 1905 г. А. Эйнштейн пришел к заключению, что масса тела есть мера содержащейся в нем энергии. Позднее он формулирует  следующий важный вывод специальной  теории относительности: масса и  энергия эквивалентны друг другу  — появляется знаменитая формула Эйнштейна, связывающая энергию и массу:

     

.

     До  создания специальной теории относительности  законы сохранения энергии и массы  рассматривались как два самостоятельных  закона сохранения. Теперь же оба этих закона слились в один. По выражению Эйнштейна, масса должна рассматриваться как "сосредоточие колоссального количества энергии".

     Таким образом, влияние специальной теории относительности выходит далеко за пределы тех проблем, из которых  она возникла. Она снимает трудности  и противоречия теории поля; она формирует более общие механические законы; она заменяет два закона сохранения одним; она изменяет наше классическое понятие абсолютного времени. Ее ценность не ограничивается лишь сферой физики; она образует общий остов, охватывающий все явления природы. [3]

 

2. Понятие научной революции

     Наука, является частью культуры, в качестве одной из форм специфически человеческой деятельности имеющей социальную природу. Наука по определению способ постижения бытия имеющий своей целью рациональную реконструкцию мира на основе постижения его существенных закономерностей.

     Развитие  науки определяется внешними и внутренними  факторами. К первым относится влияние  государства, экономических, культурных, национальных факторов и ценностных установок ученых. Вторые определяются внутренней логикой развития науки. Развитие научного знания отличается своеобразной неровностью, причудливым переплетением медленного накопления данных и резкими изменениями связанными с внедрением радикально новых идей вызывающим обвальное изменение всей естественнонаучной картины мира.

     Одним из важнейших понятий в развитии науки является научная революция.  Различные исследователи в это понятие вкладывают разный смысл, самая радикальная интерпретация заключается в признании одной единственной революции, которая состоит в победе над невежеством, суевериями и предрассудками, в результате чего и рождается наука. Другая интерпретация сводит революцию к ускоренной эволюции, с этой точки зрения любая научная теория может быть модифицирована, но не опровергнута. Самую оригинальную концепцию научной революции предложил К. Поппер, ее можно назвать концепцией «непрерывной революции», по его мнению, научной может считаться только та теория, которая допускает принципиальную возможность своего опровержения. Поскольку ни одна из теорий не может охватить все многообразие мира, ее объяснительный потенциал оказывается исчерпанным, потенциальная опровержимость превращается в актуальную, поэтому одна теория сменяется другой.

     Все эти трактовки термина «научная революция» являются возможными» но не достаточно строгими, в буквальном переводе термин «революция» означает переворот, следовательно, не любые изменения следует рассматривать как революцию, а только такие которые связаны с изменением всех существенных элементов: фактов, закономерностей, теорий методов, в и всей научной картины мира. [7]

 

3. Теория Большого Взрыва

     Проблемы  зарождения и существования Вселенной  занимали самого древнего человека. Небо, которое было доступно его обозрению, было для него очень интересно. Недаром астрономия считается одной из самых древних наук о природе. Для поиска ответов на непростые вопросы в астрономии появилась новая отрасль – космология. По определению А.Л. Зельманова (1913-1987) космология – это совокупность накопленных теоретических положений о строении вещества и структуре Вселенной, как цельного объекта, так и отдельные научные знания охваченного астрономическими наблюдениями мира как части Вселенной.

3.1 Существовал ли Большой Взрыв?

     Существованию Большого взрыва есть несколько подтверждений.

     Во-первых, это данные о возрасте небесных тел. Мы знаем, что возраст Солнечной  системы близок к 4,6 млрд. лет. Менее  точно известен возраст самых  старых звезд, скорее всего он близок к возрасту нашей и других галактик (10-15 млрд. лет). Следовательно, данные о возрасте небесных тел сопоставимы с данными о возрасте Метагалактики.

     Второе  подтверждение состоит в том, что данные радиоастрономии свидетельствуют, что в прошлом далекие внегалактические источники радиоизлучения излучали интенсивней, чем сегодня, следовательно, эти источники эволюционируют. Когда сегодня мы наблюдаем мощный источник радиоизлучения, необходимо помнить о том, что перед нами его далекое прошлое, ведь сегодня радиотелескопы принимают волны, которые были излучены миллиарды лет назад. Факт, что радиогалактики и квазары эволюционируют, причем время их эволюции совпадает со временем существования Метагалактики, говорит в пользу теории Большого взрыва.

     Третьим важным подтверждением рассматриваемой  теории, является наблюдаемая распространенность химических элементов с тем соотношением гелия и водорода (1/4 и 3/4 соответственно), которое возникло во время первичного термоядерного синтеза.

     Главным же подтверждением теории Большого взрыва («горячей Вселенной») считается открытие реликтового излучения. Для космологии это явление имеет фундаментальное значение, сравнимое по значению с открытием расширения Метагалактики.