Билет 4

Поясните понятие «картина мира» и «научная программа». Примеры. Псевдонаука: происхождение, причины популярности, функции, отличительные признаки.

Картина мира - общая система представлений и понятий в процессе формирования естественно- научных теорий.

Научная программа включает в себя систему единых принципов, претендует на всеобщий охват и объяснение всех явлений. В отличии от философской системы она определяет не только характеристику предмета исследования, но и возможность методов проверки заявленных принципов, без чего они не станут теорией.

Псевдо наука -система взглядов и представлений, основанных на ложных вненауных принципах. Псевдонаука базируется либо на ложных, т.е. в первую очередь на невоспроизводимых данных, либо вообще на пустом месте, т.е. на понятиях, ни на чем не основанных. Она не опирается на воспроизводимые явления и потому в область науки даже временно не попадает. Но есть у псевдонауки одна общая причина. Эта причина - вмешательство вненаучных сил в естественный ход развития науки. Такое вмешательство может исходить от Идеологии, Власти, Денег или Публики. Идеологизация науки - самый страшный, т.е. сильный и постоянный источник псевдонауки. Идеология предпосылает научным понятиям собственные будто бы непреложные общеобязательные законы, типа закона сохранения энергии или невозможности вечного двигателя, только не естественнонаучные, а философ ские или социологические. Она отбирает из сообщаемых фактов как бы имеющие право на существование, т.е. соответствующие "правильным" философским воззрениям, например законам диалектики или марксизма, и отбрасывает не имеющие такого права, как не совместимые с ними.

• игнорирование или искажение фактов, известных автору теории, но противоречащих его построениям,

• нефальсифицируемость (несоответствие критерию Поппера). то есть невозможность поставить эксперимент (хотя бы мысленный), один из принципиально возможных результатов которого противоречил бы данной теории.

« отказ от попыток сверить теоретические выкладки с результатами наблюдений при наличии такой возможности, замена проверок апелляциями к «интуиции», «здравому смыслу» или «авторитетному мнению».

• использование в основе теории недостоверных данных (т. е. не подтвержденных рядом независимых экспериментов (исследователей), либо лежащих в пределах погрешностей измерения), либо недоказанных положений, либо данных, возникших в результате вычислительных ошибок. К да! ному пункту не относится научная гипотеза, четко определяющая базовые положения.

• введение в публикации или обсуждения научной работы политических и религиозных установок. Этот пункт, впрочем, требует внимательного уточнения, так как иначе Ньютон, например, попадает в разряд лжеученых, причем именно из-за «Начал», а не из-за позднейшей теологии. Более мягкой формулировкой этого критерия « ненаучности » могла бы быть принципиальная и сильная невычленимость научного содержания работы из прочих ее составляющих. Впрочем, для современной науки принято, как правило, автору самостоятельно вычленять научную составляющую и публиковать ее отдельно, не смешивая явно с религией или политикой.

Билет 5

Представление о материи и движении. Механическая картина мира. Изменения представлений о времени и пространстве в ходе развития науки. Относительность одновременности, расстояний и промежутков времени. Принцип относительности и постулаты Эйнштейна. Представление о материи и движении. Механическая картина мира Изменение представлений о времени и пространстве в ходе развития науки. Относительность времени, расстояний и промежутков времени. Принцип относительности и постулаты Энштейна. Мир Аристотеля состоит из пяти стихий - земли, воды, воздуха, огня и эфира. Теория держалась 2 тысячелетия.

Вселенная Аристотеля конечна, ее ничто не объемлет, вне ее находится только перводвигатель - бог. Аристотель считал, что все движется только raw действием какой-либо силы.

От законов Кеплера и законов, установленных Галилеем (законы равноускоренного движения) принцип относительности механического движения, началось развитие науки механики, законы которой стали основой объяснения явлений окружающего мира,- началось создание механической картин мира. Среди ее создателей нельзя не вспомнить Декарта.

Декарт объяснял происхождение человека , как организацию простых систем в сложную, тем самым отказавшись от помощи бога. Вселенная Ньютона состоит из движущихся тел и пустоты. Пространство в ней только вместилище тел., а время -длительность процессов. Пространство и время Ньютона не связаны между собой и с движением материальных объектов. По Ньютону, Вселенная бесконечна в пространстве и времени и неизменна со дня сотворения и на веки веков. Как она образовалась? На этот вопрос Ньютон не отвечает. А чтобы привести ее в движение, Ньютону понадобился «первый толчок» какого-то таинственного божества.

МКМ - Совокупность научных представлении об окруж. мире, полученных в процессе построения теорий.

СТО и ОТО изменила представление о мире в классич. физике. Показала неделимость св-в пространства и времени от материи и ее движения. Масса энергия стали одним целым. Показала, что в мире больших скоростей и больших гравитационных масс нельзя использовать законы классич. механик

1. Инвариантность - скорость света в вакууме постоянна и не зависит от движения наблюдателя или источника света.

2.Принцип относительности: все физические явления происходят одинаково во всех телах, движущихся относительно друг друга прямолинейно и равномерна.

Для быстро движущихся систем преобразования Галилея для координат и времени, а также его правило сложения скоростей к электромагнитным явлениям неприменимы.

Билет 6

Электромагнитная картина мира. Понятие «физическое поле». Концепции близкодействия и дальнодействия. Свет - электромагнитная вол Фундаментальные типы взаимодействия в физике! современные представления о механизмах взаимодействия.

1. Уже в прошлом веке физик дополнили электромеханическую картину мира электромагнитной. Было доказано, что существует не только в-ва в вш тел, но и разнообразные физические поля. Картина мира приобрела более сложный хар-р, но это картина класс. Физики, которая изучает макромир.

2. Понятие «физическое поле» восходит к основоположенникам электромагнетизма Фарадею и Максвеллу. Под этим термином понимают некоторой посредника, благодаря которому действие одного передается к другому на расстоянии. Поле не имеет массы покоя, но имеет силу.

3. Концепция дальнодействия- взаимодействие м\д телами осущ. непосредственно через пустое пространство, причем происходит мгновенно. Концепция близкодействия- взаимодействие м\д частицами осущ. посредством тех или иных полей, скорость распространения которых в пространстве не может быть больше скорости света.

4. Свет- электромагнитная волна в интервале частот, воспринимаемых человеческим глазом. Волна- изменение состояния среды (возмущение) распространяющееся в этой же среде и несущее с собой энергию и импульс без переноса в-ва. (упругие- звук, электромагнитные- свет)

5. Фундаментальные типы взаимодействия в физике:

• Сильное (глюоны)

• Электромагнитное (фотоны)

• Слабое (векторные базоны)

• Гравитационное (гравитоны)

6.Современные представления о механизмах взаимодействия. Осуществляется путем виртуальных элементарных частиц. Каких, см.выше.

Билет 7

Симметрии пространства и времени и законы сохранения. Примеры сохраняющихся величин в окружающей жизни, например, в спорте, поясните роль математики и моделирования в естествознании. Принцип соответствия (классическая и релятивистская механика).

Виды симметрии:

Центральная (поворотная)-широко распространена в природе(снежинка)

Трансляционная симметрия (пространственная)-представлена в многочисленных орнаментах, дошедших до нас из древности. Временная трансляционная симметрия прослеживается во всех периодически повторяющихся процессах (монохроматическая волна, песни, стихи, колебательные химические

Зеркальная - в геометрии относится к операциям отражения или вращения. Особо почитаема была в Древнем Востоке. Зеркально симметричен узор крыльев бабочки или птиц относительно своей продольной оси. Законы сохранения:

Закон сохранения энергии - связан с однородностью времени. Закон сохранения импульса - связан с однородностью пространства. Закон сохранения момента импульса - с изотропией.

Все эти законы сохранения связаны и определяются свойствами симметрии пространства н времени.

Существуют другие сохраняющиеся величины, подобные энергии в том смысле, что они являются числами. Одна из них - количество движения. Именно успехи математики меняют ситуацию «размежевания культур». Постулаты Евклида или закон Архимеда были связанны с эстетическими кри­териями: круг - идеальная замкнутая кривая, повторяющееся движение должно совершаться равномерно по круговым орбитам; целые числа - чудо, лежащие в основе мироздания, они определяют гармонию прекрасных созвучий и т.д. П. Кеплер обнаружил новую гармонию в установленном им по результатам наблюдений законе площадей. И подобное происходило многократно в истории науки. Грандиозные успехи математизированного естест­вознания и порожденной им техники вызвали стремление к совершенствованию его структуры для достижения идеальной дедуктивной конструкции каждой научной дисциплины.

Создание моделей - основа многих научных концепций, адекватность моделей подтверждается опытом ли практикой. Моделирование обычно упроща­ет изучаемое природное явление, касаясь лишь некоторых его сторон. Физическое моделирование опыта широко применяют в гидро- и аэродинамике, где разработаны соотношения подобия для тех или иных потоков. Распространено и математическое моделирование, предполагающее формирование систем уравнений, которые описывают исследуемое природное явление, и их решение при различных начальных и граничных условиях. Например, механика принимает различные идеализации. Ньютонова механика идеализирует скорость физических взаимодействие, считая ее произ­вольной вплоть до бесконечности. Идеализируется физическое тело. Тело имеет массу. Механика считает ее принадлежащей математической точке, т.е. размеры тела принимаются равными нулю. Ньютонова механика идеализирует и системы отсчета, считая их инерциальными, т.е. лишенными воздей­ствия внешних сил. Принимается также, что тело классическое, т.е. в каждый момент времени имеет вполне определенное положение и таким образом его движение имеет координату.

Законы ньютоновой механики истинны только относительно этих идеализации, а к другим идеализациям они не применимы и их применение не имеет смысла, оно не истинно.

Релятивистская механика содержит некоторые идеализации, совпадающие с идеализациями ньютоновой механики, а некоторые идеализации принима­ет даже несовместимые с идеализациями ньютоновой механики. Например, она считает, что скорость распространения физических взаимодействий постоянна и конечна, не превышает 300 ООО км/с. Это тоже идеализация, так как не учитывается воздействие гравитации и вообще воздействия других тел. Подобные идеализации принимаются ньютоновой и релятивистской механиками для того, чтобы отвлечься от несущественного для решения их задач и для выделения существенного, как говорят, в "чистом виде".

Билет 8

1.Структурные уровни организации материи. Все объекты живой и неживой природы можно представить в виде определенных систем, обладающих конкретными особенностями и свойствами, характеризующими их уровень организации. С учетом уровня организации можно рассматривать иерархию структур организации материальных объектов живой и неживой природы. Такая иерархия начинается с элементарных частиц- первоначальный уровень, и заканчивается живыми организмами и сообществами- высший уровень. Уровни организации живой природы на Земле:

Молекулярно- генетический (молекулярный)

Онтогенетический

Популяционно- видовой

Биогеоценозный

2.Мегамир- Вселенная в ее Метагалактическом, межгалактическом и галактическом измерении. Здесь действуют свои специфические законы в рамках искривляющегося пространства я неравномерно протекающего времени.

Макромир-мир отдельных звезд, Земли и материальных вещей. Мир человеческой жизни и человечьих представлений. Микромир- мир веществ и процессов элементарных частиц. Мир квантовой физики.

3.Вещества состоят из молекул, молекулы- из атомов, атом- из атомного ядра, окруженного электромагнитными оболочками. Ядро состоит из нуклонов: протонов (+), нейтронов (0). Атом нейтрален. Протоны и нейтроны состоят из квартов.

Билет 9

Понятия замкнутой и изолированной систем, положения равновесия, энергии, температуры, внутренней энергии. Процессы преобразования энергии (например, тепловой в механическую). Закон сохранения и превращения энергии. Ядерные реакции и дефект массы. В отличие от замкнутых, или изолированных, систем открытые системы обмениваются с окружающей средой энергией, веществом и информацией. Все реальные системы являются именно открытыми. В неорганической природе они обмениваются с внешней средой энергией и веществом. В открытых системах также производится энтропия, поскольку в них происходят необратимые процессы, но энтропия в этих системах не накапливается, как в за­крытых системах, а выводится и рассеивается в окружающей среде. Поскольку энтропия характеризует степень беспорядка в системе, постольку можно утверждать, что открытые системы живут за счет заимствования порядка из внешней среды.

Система находится в положении механического равновесия когда сумма всех сил, действующих на каждую ее частицу, равна нулю и алгебраическая сумма моментов всех сил, приложенных к телу относительно оси вращения, проходящей через любую точку О, равна нулю EMo(Fl)=0. Такое опреде­ление ограничивает как поступательное движение тела, так и вращательное.

При равновесии тело находится в покос (вектор скорости равен нулю) в выбранной системе отсчета.

Энергия — скалярная физическая величина, являющаяся единой мерой различных форм движения материи и мерой перехода движения материи из одних форм в другие.

Температура (от лат temperatura — надлежащее смешение, нормальное состояние) — физическая величина, примерно характеризующая приходящую­ся на одну степень свободы среднюю кинетическую энергию частиц макроскопической системы, находящейся в состоянии термодинамического равно­весия.

В системе СИ температура измеряется в Кельвинах. Но на практике часто применяют 1радусы Цельсия из-за привязки к.важным характеристикам воды — температуре таяния льда (0° С) и температуре: кипения (100° С) Это удобно, так как большинство климатических процессов, процессов в живой природе ит. д. связаны с этим диапазоном. Существуют также шкалы Фаренгейта й некоторые другие.

Внутренняя энергия тела (обозначается как Е или U) — полная энергия этого тела за вычетом кинетической энергии тела как целого и потенциальной энергии тела во внешнем поле сил. Следовательно, внутренняя энергия складывается из кинетической энергии хаотического движения: молекул, потен­циальной энергии взаимодействия между Ними и внутримолекулярной энергии.

Изменение внутренней энергии при переходе из одного состояния в другое будет всегда равно разности между ее значениями в конечном и начальном состояниях, независимо от пути, по которому совершался переход.

Закон сохранения энергии во многих случаях противоречит нашим непосредственным восприятиям. Часто кажется, что энергия будто бы пропадает. Подмастерье кидает каменщику кирпич вверх: кинетическая энергия кирпича исчезла, поскольку наверху он уже находится в состоянии покоя. Поезд затормозил. Его кинетическая энергия исчезла. Батарея нашего карманного фонаря истощилась - большая часть ее химической энергии исчезла. Можно привести еще бесчисленное количество примеров. На каждом шагу наблюдаются явления исчезновения энергии. Однако при ближайшем рассмотрение этого вопроса можно убедиться, что при исчезновении одного вида энергии всегда одновременно возникает по меньшей мере один новый вид энергии; в большинстве случаев возникает несколько новых видов энергии. Таким образом, энергия не исчезла, а превратилась в один или несколько других видов энергии. Кинетическая энергия кирпича в основном перешла в потенциальную и в меньшей степени - в звуковую и тепловую; кинетическая энергия затормозившего поезда - в тепловую; химическая энергия, содержащаяся в батарее карманного фонаря, при его работе превращается в световую и тепловую энергии; в радиоприемнике электрическая энергия - в звуковую, тепловую и световую энергии. Закон сохранения и превращения энергии.

Q=AU+A, где Д11 - изменение внутренней энергии. Количество теплоты, сообщенное телу, идет на увеличение его внутренней энергии и совершение телом работы.

q=au+pav.

Ядерными реакциями называют изменения атомных ядер при взаимодействии их с элементарными частицами или друг с другом. В результате проис­ходит превращение одних атомов (ядер) в другие атомы (ядра). При ядерных реакциях присутствует «свой» дефект масс, т.е. сумма масс покоя прото­нов и нейтронов, образующих ядро, больше, чем масса покоя ядра. Если дефект масс оказывается положительным, то ядерная реакция проходите вы­делением энергии, если дефект масс оказывается отрицательным, то ядерная реакция идет с поглощением энергии.

Билет 10.