Современное естествознание

Размещено на http://www.allbest.ru/

Современное естествознание

Содержание

1. Физическая картина мира. Волновые свойства света (интерференция, дифракция, поляризация)

2. Химическая картина мира. Химическая кинетика и химическое равновесие

3. Биологическая картина мира. Движущие силы антропогенеза

4. Космологическая картина мира. Источники энергии Солнца и звезд

Список используемой литературы

1. Физическая картина мира. Волновые свойства света (интерференция, дифракция, поляризация)

Волновые свойства света (интерференция, дифракция, поляризация).

Свет - электромагнитное излучение, испускаемое нагретым или находящимся в возбуждённом состоянии веществом. Нередко, под светом понимают не только видимый свет, но и примыкающие к нему широкие области спектра. Исторически появился термин "невидимый свет" - ультрафиолетовый свет, инфракрасный свет, радиоволны.

Интерференция света - сложение световых волн, при котором обычно наблюдается характерное пространственное распределение интенсивности света (интерференционная картина) в виде чередующихся светлых и тёмных полос вследствие нарушения принципа сложения интенсивностей. Интерференцию поляризованных лучей широко используют в кристаллооптике для определения структуры и ориентации осей кристалла, в минералогии для определения минералов и горных пород, для обнаружения и исследования напряжений и деформаций в твёрдых телах, для создания особо узкополосных светофильтров и др.

Дифракция.

У световой волны не происходит изменения геометрической формы фронта при распространении в однородной среде. Однако если распространение света осуществляется в неоднородной среде, в которой, например, находятся не прозрачные экраны, области пространства со сравнительно резким изменением показателя преломления и т. п., то наблюдается искажение фронта волны. В этом случае происходит перераспределение интенсивности световой волны в пространстве. При освещении, например, непрозрачных экранов точечным источником света на границе тени, где согласно законам геометрической оптики должен был бы проходить скачкообразный переход от тени к свету, наблюдается ряд тёмных и светлых полос, часть света проникает в область геометрической тени. Эти явления относятся к дифракции света.

Итак, дифракция света в узком смысле - явление огибания светом контура непрозрачных тел и попадание света в область геометрической тени; в широком смысле - всякое отклонение при распространении света от законов геометрической оптики.

Теория дифракции рассматривает волновые процессы в тех случаях, когда на пути распространения волны имеются какие - либо препятствия.

С помощью теории дифракции решают такие проблемы, как защита от шумов с помощью акустических экранов, распространение радиоволн над поверхностью Земли, работа оптических приборов (так как изображение, даваемое объективом, - всегда дифракционная картина), измерения качества поверхности, изучение строения вещества и многие другие.

Поляризация

Поляризация - физическая характеристика оптического излучения, описывающая поперечную анизотропию световых волн, т. е. неэквивалентность различных направлений в плоскости, перпендикулярной световому лучу. интерференция кинетика антропогенез космология

Два световых лучей с взаимно перпендикулярными плоскостями поляризации непосредственно не интерферируют.

Поляризованный свет используется во многих областях техники: для плавной регулировки интенсивности светового пучка, при исследовании напряжений в прозрачных средах при создании светофильтров, модуляторов излучения и пр.

2. Химическая картина мира. Химическая кинетика и химическое равновесие

Химическая кинетика - раздел химии, изучающий скорости и механизмы химических процессов, а также зависимость их от различных факторов. Теоретическое значение кинетики состоит в том, что она позволяет проникнуть в сущность механизма химического взаимодействия. Прикладное значение кинетики определяется тем, что для практического использования какой - либо реакции необходимо управлять ею, т.е. знать скорость ее протекания в данных условиях и способы изменения этой скорости. Скорость любой химической реакции зависит от условий, в которых она протекает: от концентрации реагентов (или их давления, если это газы), температуры, наличия катализатора или излучения и т.д. Одни реакции протекают практически мгновенно (например, нейтрализация кислоты основанием), другие при обычных условиях идут настолько медленно, что заметные изменения концентраций реагентов наблюдаются лишь через несколько лет (например, взаимодействие водорода с кислородом с образованием воды в отсутствие катализатора). При этом существует множество реакций, протекающих с вполне измеримыми скоростями в обычных условиях. Химическая кинетика занимается определением скоростей химических реакций и изучением их механизма. Это относительно молодая наука, и в ней имеется много нерешенных проблем. Во всех кинетических исследованиях фигурируют время и промежуточные продукты (вещества, образующиеся на промежуточных стадиях реакции). С исследованиями кинетики химических реакций связаны важнейшие направления современной химии и химической промышленности: разработка рациональных принципов управления химическими процессами; стимулирование полезных и торможение и подавление нежелательных химических реакций; создание новых и усовершенствование существующих процессов и аппаратов в химической технологии; изучение поведения химических продуктов, материалов и изделий из них в различных условиях применения и эксплуатации.

Химическое равновесие.

Химическое равновесие - состояние химической системы, при котором возможны реакции, идущие с равными скоростями в противоположных направлениях. При химическом равновесии концентрации реагентов, температура и другие параметры системы не изменяются со временем. Кроме концентраций реагирующих веществ на скорость реакции должна влиять температура, так как при её повышении возрастает скорость движения молекул, в связи с чем, увеличивается и число столкновений между ними.

Явления химического равновесия охватывают область неполных превращений, т. е. таких случаев, когда химическое превращение материальной системы совершается не до конца, но прекращается после того, как изменению подвергнется часть вещества. В подобных случаях конечным результатом химической реакции является не исчезновение взятых тел и образование новых (одного или нескольких), ранее в системе не заключавшихся, а достижение такого состояния системы, при котором одновременно и совместно существуют и исходные, и образовавшиеся при реакции тела, не испытывая уже дальнейшего превращения. При определенных условиях, такое состояние устанавливается тогда, когда между количествами исходных и полученных тел будет достигнуто определенное отношение, когда будет, как говорят, достигнут предел, и раз этот предел будет достигнут, система способна существовать, не изменяясь, бесконечное время, хотя и будет заключать в себе тела, способные при другом количественном отношении испытывать превращение. Таким образом, в таких системах тела, способные испытывать превращения, остаются без изменения в состоянии равновесия. Общей причиной существования такого равновесия является то обстоятельство, что при одних и тех условиях температуры и давления, химическое превращение может совершаться в двух противоположных направлениях, другими словами, оно обратимо. Система А превращается в систему В, но при этих же условиях и система В превращается в систему А. Очевидно, что ни одно и ни другое превращение не могут совершиться сполна, но должна получиться система, заключающая и А, и B, должно установиться некоторое среднее положение, при котором тела А и В будут находиться в равновесии. Характерным свойством такого химического равновесия будет то, что оно является равновесием устойчивым, так как всякое отклонение от состояния равновесия непременно вызовет в системе реакцию, которая приведет систему к прежнему состоянию равновесия. Оно также будет подвижным равновесием, так как изменение условий равновесия вызовет в системе такие превращения, которые приведут систему к новому состоянию равновесия, тоже устойчивого.

3. Биологическая картина мира. Движущие силы антропогенеза

Антропогенез (от греч. antropos - человек и genesis - происхождение) - процесс историко-эволюционного формирования человека.

Собственная родословная всегда интересовала людей больше, чем происхождение растений и животных. Попытки понять и объяснить, как возник человек, отражены в верованиях, легендах, сказаниях самых разных племен и народов. В решении этой проблемы особенно обостренно проявляется борьба материалистических и идеалистических взглядов. Долгое время научные знания были слишком отрывистыми и неполными, чтобы решить проблему происхождения человека.

Антропогенез осуществляется под влиянием биологических и социальных факторов. Биологические факторы, или движущие силы эволюции, являются общими для всей живой природы, в том числе и для человека. К ним относят наследственную изменчивость и естественный отбор. У человека возникают наследственные изменения, которые определяют, например, цвет волос и глаз, рост, устойчивость к влиянию факторов внешней среды. На ранних этапах эволюции, когда человек сильно зависел от природы, преимущественно выживали и оставляли потомство особи с полезными в данных условиях среды наследственными изменениями (например, особи, отличающиеся выносливостью, физической силой, ловкостью, сообразительностью). Важным антропоморфозом в эволюции человека было прямохождение. В течение многих поколений в результате естественного отбора сохранялись особи с наследственными изменениями, способствующими прямохождению. Постепенно сформировались приспособления к прямохождению: S-образный позвоночник, сводчатая стопа, широкие таз и грудная клетка, массивные кости нижних конечностей. Прямохождение привело к высвобождению руки. Сначала рука могла выполнять лишь примитивные движения. В процессе труда она совершенствовалась, стала выполнять сложные действия. Таким образом, рука является не только органом труда, но и его продуктом. Развитая рука позволила человеку изготавливать примитивные орудия труда. Это дало ему значительные преимущества в борьбе за существование.

К социальным факторам антропогенеза относят труд, общественный образ жизни, развитое сознание и речь.

Особенности человека, обусловленные социальными факторами, не фиксируются генетически и передаются не по наследству, а в процессе воспитания и обучения. На первых этапах эволюции решающее значение имел отбор на большую приспособляемость к быстро меняющимся обстоятельствам. Однако впоследствии способность передавать из поколения в поколение генетические приобретения в виде разнообразной научно-технической и культурной информации стала играть все более важную роль, освобождая человека от жесткого контроля естественного отбора. Социальные закономерности приобрели важное значение в эволюции человека. Победителями в борьбе за существование оказывались не обязательно самые сильные, а те, кто сохранял слабых: детей - будущее популяции, стариков - хранителей информации о способах выжить (приемы охоты, изготовление орудий и т.п.) . Победа популяций в борьбе за существование обеспечивалась не только силой и разумом, но и способностью жертвовать собой во имя семьи, племени. Человек - общественное существо, отличительной чертой которого является сознание, сформировавшееся на основе коллективного труда.

4. Космологическая картина мира. Источники энергии Солнца и звезд

Свет - это разновидность энергии, выделяемой Солнцем в космическое пространство. Солнце - звезда нашей Галактики, горячий шар из плазмы. Солнечное излучение поддерживает жизнь на Земле (фотоны необходимы для начальных стадий процесса фотосинтеза), определяет климат. Энергетические запасы Солнца не могут быть бесконечно большими. Солнце имеет конечные размеры, оно содержит конечное количество вещества. Около 30% солнечного излучения отражается атмосферой Земли, а еще 20% поглощается. В результате, лишь 50% его достигает поверхности нашей планеты, но это эквивалентно всей энергии, вырабатываемой примерно 170 миллионами самых мощных электростанций мира. Многие лесные пожары возникают в жару по вине солнечного света, сфокусированного капельками утренней росы. Еще в 400 г. до н. э. греки научились использовать энергию Солнца для разжигания костра с помощью наполненного водой стеклянного шара. К 200 г. до н. э. похожий способ с использованием вогнутых зеркал для фокусировки солнечных лучей стали применять и в Китае.

Солнца и звезды, находясь на космических расстояниях, дают энергии намного больше, чем обычный огонь с топливом. Люди давно задумывались об их источниках энергии. За последние 150 лет было высказано много гипотез относительно природы источников энергии Солнца и звезд. Наконец было выяснено, что реальное значение имеют лишь такие источники как гравитационное сжатие и термоядерный синтез. Имея такой источник энергии как термоядерный синтез, Солнце может светить около 10 миллиардов лет. Энергия Солнца, которая в основном выделяется в виде лучистой энергии, так велика, что её трудно даже себе представить. Достаточно сказать, что на Землю поступает только одна двухмиллиардная доля этой энергии, но она составляет около 2,5(1018 кал./мин. По сравнению с этим все остальные источники энергии, как внешние (излучение луны, звёзд, космические лучи), так и внутренние (внутренние тепло Земли, радиоактивное излучение, запасы каменного угля, нефти и т.д.) пренебрежительно малы.

По современным представлениям, звезды формируются из фрагментов газово-пылевых облаков. В центре такого облака возникает зародыш звезды, на который "пытается" упасть вся окружающая вещество. В процессе падения потенциальная энергия превращается в кинетическую, а та, в свою очередь, вследствие столкновений отдельных частиц превращается в тепловую энергию. И если сначала температура в упомянутом фрагменте была низкой, то с уменьшением радиуса будущей звезды температура в ее центре начинает расти. Из теории следует, что во время гравитационного сжатия протозвезда излучает практически половину освобожденной потенциальной энергии в окружающее пространство. Вторая ее половина идет на нагрев вещества самой звезды.

Список используемой литературы

1. Бондарев В.П. Концепции современного естествознания. - М , 2003.

2. Винчестер А.М. Основы современной биологии / Пер. с англ. -М., 1967.3.

3. Горелов А.А. Концепции современного естествознания. - М., 1997.

4. Зельдович Я.Б., Новиков Н.Д. Строение и эволюция Вселенной. -М., 1975.

5. Парантаев Г. В. и др. Физика 111. Оптика. Квантовая физика. Атомная и ядерная физика. Методическое пособие к самостоятельной работе.- СПб., ГУСЭ, 2005.

6. Резников Е.А. Экология. -М.: МГИУ, 1998.

7. Физиология человека. Т. 1-3. / Под ред. Р. Шмидта и Г. Тевса. -М.: Мир, 1996.

Размещено на Allbest.ru