Лекции по "Концеции современного естествознания"

Классическая механика выработала иные представления о мире, материи, пространстве и времени, движении и  развитии, отмеченные от прежних и  создала новые категории мышления - вещь, свойство, отношение, элемент, часть, целое, причина, следствие, система - сквозь призму которых сама стала смотреть на мир, описывать и объяснять  его. Новые представления об устройстве мира привели к созданию и Новой  Картины мира - механистической, в  основе которой лежали представления  о вселенной как замкнутой  системе, уподобляемой механическим часам, которые состоят из незаменимых, подчиненных друг другу элементов, ход которых строго подчиняется  законам классической механики. Законам  механики подчиняются все и вся, входящие в состав вселенной, а, следовательно, законам этим приписываются универсальность. Как и в механических часах, в  которых ход одного элемента строго подчинен ходу другого, так и во вселенной, согласно механистической картине  мира, все процессы и явления строго причинно связаны между собой  нет места случайности и все  предопределено.

В механистической картине  мира задаются мировоззренческие ориентации и методологические принципы познания. Механицизм, детерминизм, редукционизм образуют систему принципов, регулирующих исследовательскую деятельность человека. Открывая законы, описывающие природные  явления и процессы, человек противопоставляет  себя природе, возвышает себя до уровня хозяина природы. Так человек  ставит свою деятельность на научную  основу, ибо он, исходя из механистической  картины мира, уверился в возможность  с помощью научного мышления выявить  универсальные законы функционирования мира.

 

8. Специальная теория относительности

 

Специа́льная тео́рия  относи́тельности (СТО) (англ. special theory of relativity; ча́стная тео́рия относи́тельности; релятивистская механика) — теория, описывающая движение, законы механики и пространственно-временные отношения, определяющие их, при скоростях движения, близких к скорости света. В рамках специальной теории относительности  классическая механикаНьютона является приближением низких скоростей. Обобщение  СТО для гравитационных полей  образует общую теорию относительности. Создатель теории относительности  сформулировал обобщенный принцип  относительности, которые теперь распространяется и на электромагнитные явления, в  том числе и на движение света. Этот принцип гласит, что никакими физическими опытами, производимыми  внутри данной системы отсчета, нельзя установить различие между состояниями  покоя и равномерного прямолинейного движения. Классическое сложение скоростей  применимо для распространения  электромагнитных волн, света.

 

9. Общая теория относительности

 

О́бщая тео́рия относи́тельности (ОТО)— геометрическая теория, развивающая  Специальную теорию относительности (СТО), опубликованная Альберто Эйнштейном в 1915—1916 годах. В общей теории относительности (ОТО), или теории тяготения, Эйнштейн расширяет принцип относительности, распространяя его на неинерциальные системы. В ней он также исходит  из экспериментального факта эквивалентности  масс инерционных и гравитационных, или эквивалентности инерционных и гравитационных полей. Правда, принцип эквивалентности справедлив только при строго локальных наблюдениях.

В общей теории относительности  Эйнштейн доказал, что структура  пространства – времени определяется распределением масс материи.

 

10. Концепция атомизма  и элементарные частицы

 

Представление о неделимых  мельчайших частицах материи, возникшее  еще в глубокой древности, сопровождало развитие воззрений на природу на протяжении всей истории научного познания. Впервые понятие об атоме как  последней и неделимой частице  тела возникло, как известно, в античной Греции в рамках натурфилософского  учения школы Левкиппа—Демокрита. Согласно этому учению, в мире существуют только атомы и пустота. Различные  комбинации атомов образуют самые разнообразные  видимые тела. Эти тела могут возникать  и исчезать, но атомы, из которых  они состоят, остаются неизменными. Они могут лишь переходить от одних  тел к другим.

Античная гипотеза об атомах не основывалась на каких-либо эмпирических данных и была лишь гениальной догадкой, но тем не менее она определила на многие столетия вперед все дальнейшее развитие естествознания. И хотя сейчас мы знаем, что атом вовсе не является последней, неделимой частицей материи  и имеет сложное строение, тенденция  к поиску последних элементарных частиц, из которых построено все  мироздание, продолжает существовать в новых формах атомистической концепции.

Эта концепция, как уже  отмечалось раньше, несомненно, обладает огромными возможностями для  объяснения свойств и особенностей сложных тел с помощью свойств  более простых элементов и  частиц. Однако такое объяснение достигается, как известно, посредством редукции, т.е. сведения сложного к простому, составного к элементарному. Поэтому трудно согласиться с идеей, что все  многообразие сложного и качественно  разнообразного мира может быть сведено  к немногим свойствам небольшого числа простых, элементарных частиц.

 

 

11. Качественная характеристика  информации

 

Возможность и эффективность  использования информации обусловливаются  такими основными ее потребительскими показателями качества, как репрезентативность, содержательность, достаточность, доступность, актуальность, своевременность, точность, достоверность, устойчивость.

Репрезентативность информации связана с правильностью ее отбора и формирования в целях адекватного  отражения свойств объекта. Важнейшее  значение здесь имеют:

• правильность концепции, на базе которой сформулировано исходное понятие;

• обоснованность отбора существенных признаков и связей отображаемого  явления.

Нарушение репрезентативности информации приводит нередко к существенным ее погрешностям.

Содержательность информации отражает семантическую емкость, равную отношению количества семантической  информации в сообщении к объему обрабатываемых данных, т.е.

С увеличением содержательности информации растет семантическая пропускная способность информационной системы, так как для получения одних  и тех же сведений требуется преобразовать  меньший объем данных.

Наряду с коэффициентом  содержательности С, отражающим семантический  аспект, можно использовать и коэффициент  информативности, характеризующийся  отношением количества синтаксической информации (по Шеннону) к объему данных .

Достаточность (полнота) информации означает, что она содержит минимальный, но достаточный для принятия правильного  решения состав (набор показателей). Понятие полноты информации связано  с ее смысловым содержанием (семантикой) и прагматикой. Как неполная, т.е. недостаточная для принятия правильного  решения, так и избыточная информация снижает эффективность принимаемых  пользователем решений.

Доступность информации восприятию пользователя обеспечивается выполнением  соответствующих процедур ее получения  и преобразования. Например, в информационной системе информация преобразовывается  к доступной и удобной для  восприятия пользователя форме. Это  достигается, в частности, и путем  согласования ее семантической формы  с тезаурусом пользователя.

Актуальность информации определяется степенью сохранения ценности информации для управления в момент ее использования и зависит от динамики изменения ее характеристик  и от интервала времени, прошедшего с момента возникновения данной информации.

Своевременность информации означает ее поступление не позже  заранее назначенного момента времени, согласованного с временем решения  поставленной задачи.

Точность информации определяется степенью близости получаемой информации к реальному состоянию объекта, процесса, явления и т.п.

Достоверность информации определяется ее свойством отражать реально существующие объекты с необходимой точностью. Измеряется достоверность информации доверительной вероятностью необходимой  точности, т. е. вероятностью того, что  отображаемое информацией значение параметра отличается от истинного  значения этого параметра в пределах необходимой точности.

Устойчивость информации отражает ее способность реагировать  на изменения исходных данных без  нарушения необходимой точности. Устойчивость информации, как и репрезентативность, обусловлена выбранной методикой  ее отбора и формирования.

 

12. Антропный принцип космологии

 

С естественнонаучной точки  зрения возникновение антропного принципа следует рассматривать в тесной связи с происхождением жизни  во Вселенной, а также принципиальной возможностью появления других, отличных от нашей Вселенной миров. По мнению Р. Дикке, жизнь во Вселенной не может  появиться раньше, чем сменится первое поколение звезд, в результате разрушения которых появится вещество, содержащее углерод, кислород и другие химические элементы, необходимые для возникновения  жизни. Только после возникновения  звезд второго поколения начинается отсчет звездного времени и появляется возможность зарождения жизни. Таким  образом, рассматривая зависимость  появления человека от универсальных  мировых констант, в частности  от возраста Вселенной, Дикке попытался  дать биологическое объяснение антропному принципу.

Дискуссии вокруг антропного принципа в космологии, как нетрудно заметить, приобретают философский  характер, поскольку они касаются проблемы предопределенности развития Вселенной фундаментальными исходными  мировыми константами. Многие исследователи  видят в этом возврат к антропоцентризму во взгляде на мир, признанию существования  целей в природе, отход от революционной  точки зрения Коперника, отрицающей выделенное место Земли и человека во Вселенной. Однако противоположный  подход, преувеличивающий роль случайностей в развитии мира и отрицающий его  закономерный характер, также нельзя считать правильным. По-видимому, существование  фундаментальных мировых констант, зависимость от них всего последующего развития Вселенной требуют также  поиска тех общих универсальных  закономерностей, которые детерминируют  такое развитие. Обсуждение вопросов взаимосвязи между случайным  и закономерным в эволюции Вселенной  приводит нас к анализу ряда других философских и мировоззренческих  проблем, выдвинутых развитием современной  космологии.

 

13. Статические и динамические  закономерности. Принцип неопределенности  Гейзенберга

 

Принцип неопределённости Гейзенбе́рга (или Га́йзенберга) — в квантовой  механике так называют принцип, дающий нижний (ненулевой) предел для произведения дисперсий(степень отклонения или  изменения значений переменной от центрального пункта.) величин, характеризующих состояние  системы. Принцип Гейзенберга вообще играет в квантовой механике ключевую роль хотя бы потому, что достаточно наглядно объясняет, как и почему микромир отличается от знакомого нам  материального мира. Чтобы понять этот принцип, задумайтесь для начала о том, что значит «измерить» какую  бы то ни было величину. Чтобы отыскать, например, эту книгу, вы, войдя в  комнату, окидываете ее взглядом, пока он не остановится на ней. На языке  физики это означает, что вы провели  визуальное измерение (нашли взглядом книгу) и получили результат —  зафиксировали ее пространственные координаты (определили местоположение книги в комнате). На самом деле процесс измерения происходит гораздо  сложнее: источник света (Солнце или  лампа, например) испускает лучи, которые, пройдя некий путь в пространстве, взаимодействуют с книгой, отражаются от ее поверхности, после чего часть  из них доходит до ваших глаз, проходя через хрусталик, фокусируется, попадает на сетчатку — и вы видите образ книги и определяете  ее положение в пространстве. Ключ к измерению здесь — взаимодействие между светом и книгой. Так и  при любом измерении, представьте  себе, инструмент измерения (в данном случае, это свет) вступает во взаимодействие с объектом измерения (в данном случае, это книга).

 

14. Проблема существования  и поиска внеземных цивилизаций  во вселенной

 

Эта проблема получила развитие еще в древности. В пользу того, что мы не одни, приводились такие  аргументы - поскольку мир состоит  из одних и тех же субстанций (у  одних философов это вода, у  других атомы) соответственно, должна быть и внеземная жизнь. Если говорить о проблеме поиска и обнаружения  внеземных цивилизаций, проблема состоит  в принципиальном допущении существования  жизни на иных планетах. Существует проблемы качественного перехода неживого в живое (вспомним академика Опарина). Эволюция веществ при переходе от неживой к живой материи: атомные  ядра -> атомы -> низкомолекулярные  соединения -> высокомолекулярные соединения -> прокариоты (организмы лишенные оформленного ядра, т.е. вирусы, бактерии) -> одноклеточные -> многоклеточные.

В туманностях нашли органические соединения, которые являются основой  белков живых организмов. В этих областях ученые обнаружили процессы интенсивного звездообразования, из этого  следует, что возможно интенсивное  образование новых планет. Но возникает  вопрос: на сколько условия образования  новых планет и влияние интенсивности  их звезд оказывают влияние на возможность сохранения этих низкомолекулярных  соединений.

Проблема возникновения  жизни во вселенной.

С одной стороны у нас  на земле прослежена биологическая  эволюция, но это все-таки прежде всего  конституируется как эмпирический факт. Но с другой стороны, эволюция применима лишь к нашим условиям, на планете Земля, но это не является достаточным фактом, позволяющим  твёрдо утверждать, что подобная эволюция не может происходить и на других планетах Вселенной. Имеются факты, которые выходят за рамки строгих  объяснений в указанной теории.

 

15. Эволюция химических  соединений на земле

 

Эволюцию, которую прошли химические соединения на нашей планете, можно разделить на четыре стадии: 1) неорганическую; 2) органическую; 3) биохимическую; 4) антропогенную.

1.Неорганическая стадия  связана с химическими превращениями  без образования цепей из атомов  углерода, который, как известно, обладает наибольшим эволюционным  потенциалом. На этой стадии  образовывались наиболее простые  вещества и происходили относительно  несложные процессы.

2. органическая по сути  есть химия соединений углерода. Здесь происходит резкое усложнение  химизма и формируются все  необходимые предпосылки для  возникновения жизни.

3. биохимия, иди химия живого. С возникновением жизни высшей  и наиболее сложной формой  материи становится биологическая.  К специфике соотношения химического  и биологического можно отнести  следующие закономерности: