- •1.1 Наука – часть общечеловеческой культуры
- •1.1.1 Наука. Гуманитарное и естественнонаучное знание
- •1.1.2 Характерные черты современной науки. Элементы научной деятельности
- •1.1.3 Научный метод. Этапы получения научного знания
- •Контрольные вопросы
- •1.2 Развитие естествознания и технологий
- •1.2.1 Научные революции
- •1.2.2 Основные черты современной научной картины мира
- •1.2.3 Тенденции и темпы развития естествознания
- •1.2.4 Естествознание и технологии
- •Контрольные вопросы
- •2.1 Механическое движение
- •2.1.1 Механическое движение и его виды
- •2.1.2 Кинематические характеристики механического движения
- •2.1.3 Динамика поступательного движения
- •2.1.4 Динамика вращательного движения
- •Основное уравнение динамики вращательного движения
- •Контрольные вопросы
- •2.2 Концепции пространства и времени
- •2.2.1 Структурные уровни организации материи
- •Современное естествознание выделяет три структурных уровня организации материи по критерию масштабности: микромир, макромир и мегамир.
- •2.2.2 Основные свойства пространства и времени
- •2.2.3 Элементы специальной теории относительности
- •2.2.4 Силы инерции и силы тяготения. Принцип эквивалентности
- •2.2.5 Элементы общей теории относительности и их экспериментальное подтверждение
- •Контрольные вопросы
- •Какие структурные уровни материи по критерию масштабности выделяет современная наука? Кратко охарактеризуйте микро-, макро- и мегамиры.
- •2.3 Принципы симметрии и законы сохранения
- •2.3.1 Понятие симметрии. Теорема Нетер
- •2.3.2 Закон сохранения импульса
- •2.3.3 Момент импульса. Закон сохранения момента импульса
- •2.3.4 Работа, мощность, энергия
- •2.3.5 Закон сохранения энергии
- •Контрольные вопросы
- •2.4 Молекулярная физика и термодинамика
- •2.4.1 Основные положения молекулярно-кинетической теории
- •2.4.2 Агрегатные состояния вещества. Идеальные газы
- •2.4.3 Внутренняя энергия тела и идеального газа
- •2.4.4 Основы равновесной термодинамики
- •2.4.5 Тепловые двигатели и их кпд. Проблема вечного двигателя
- •2.4.6 Энтропия. Статистический смысл второго начала термодинамики
- •2.4.7 Третье начало термодинамики
- •Контрольные вопросы
- •2.5 Элементы синергетики
- •2.5.1 Понятие о самоорганизации
- •2.5.2 Изменение энтропии в открытых системах
- •2.5.3 Стационарные неравновесные состояния. Принцип Ле Шателье
- •2.5.5 Примеры самоорганизации в природе.
- •2.5.6 Переход от ламинарного течения к турбулентному течению. Динамический хаос
- •Контрольные вопросы
- •Сформулируйте расширенный вариант второго закона термодинамики для открытых систем.
- •Физические поля. Электромагнитные явления
- •2.6.2 Гравитационное поле
- •2.6.3 Электростатическое поле и его характеристики
- •2.6.4 Магнитное поле
- •2.6.5 Явление электромагнитной индукции. Закон Фарадея
- •Ферромагнетики и их применение
- •Контрольные вопросы
- •2.7 Колебания и волны. Оптические процессы
- •2.7.1 Гармонические колебания
- •2.7.2 Волны. Упругие волны
- •2.7.3 Электромагнитные волны
- •2.7.4 Волновые свойства электромагнитного излучения к явлениям, подтверждающим волновые свойства электромагнитного излучения, относятся интерференция, дифракция и поляризация. Интерференция света
- •2.7.5 Квантовая природа электромагнитного излучения
- •Тепловое излучение
- •Эффектом Комптона называется явление упругого рассеяния фотонов рентгеновского излучения на свободных и слабо связанных электронах вещества, сопровождающееся увеличением длины волны излучения :
- •Контрольные вопросы
- •2.8 Корпускулярная и континуальная концепции описания природы
- •2.8.1 Корпускулярно-волновой дуализм электромагнитного излучения
- •2.8.2 Гипотеза де Бройля. Волны материи
- •2.8.3 Корпускулярно-волновой дуализм – универсальное свойство материи
- •2.8.4 Соотношение неопределенностей
- •2.8.5 Вероятностное описание микрообъектов
- •Контрольные вопросы
- •2.9 Строение атома и атомного ядра
- •2.9.1 Развитие представлений о строении атома
- •2.9.2 Современные представления о строении атома
- •2.9.3 Строение атомного ядра
- •2.9.4 Радиоактивность. Радиоактивное излучение
- •2.9.5 Основные типы физических взаимодействий в природе
- •Элементарные частицы и их классификация. Понятие о кварках
- •Контрольные вопросы
- •3.1 Элементы современной химии
- •3.1.1 Классификация химических веществ
- •3.1.2 Типы химических связей
- •3.1.3 Реакционная способность веществ. Химические реакции
- •3.1.4 Растворы
- •Контрольные вопросы
- •4.1.Элементы современной биологии
- •4.1.1 Структурные уровни организации живой материи
- •4.1.3 Процессы обмена веществ. Гомеостаз
- •4.1.4 Биологически активные молекулы
- •4.1.5 Биохимические процессы
- •5.1 Естественнонаучные проблемы энергетики
- •5.1.1 Энергетические потребности человечества и природные энергоресурсы
- •5.1.2 Преобразование энергии и эффективность энергосистем
- •5.1.3 Повышение эффективности энергосистем
- •5.1.4 Альтернативные источники энергии
- •Использование энергии ветра и геотермальных источников
- •5.1.5 Понятие о ядерной энергетике
- •Контрольные вопросы
- •5.2 Традиционные и новые материалы
- •5.2.1 Традиционные материалы с новыми свойствами
- •5.2.2 Полимерные материалы
- •5.2.3 Синтетические ткани
- •5.2.4 Сохранение и замена материалов
- •5.2.5 Полупроводники
- •5.2.6 Высокотемпературные сверхпроводники
- •5.2.7 Тонкопленочные материалы для накопителей информации
- •5.2.8 Оптические материалы
- •5.2.9 Материалы с необычными свойствами
- •Контрольные вопросы
- •5.3 Перспективные технологии
- •5.3.1 Технологии хранения и передачи информации
- •5.3.2 Микро- и нанотехнологии
- •5.3.3 Лазерные технологии
- •Спонтанное и вынужденное излучение
- •Свойства лазерного излучения
- •5.3.4 Современные биотехнологии. Генная инженерия
- •5.3.5 Естественнонаучные проблемы сохранения окружающей среды
- •Контрольные вопросы
- •Заключение
- •Библиографический список
- •Приложение а (справочное) Перечень ключевых слов
Контрольные вопросы
Опишите возможности Вашего персонального компьютера.
Каковы возможности сети Интернет? Как Вы их используете?
Каковы перспективы развития микро- и нанотехнологий?
Какое излучение называется вынужденным? В чем заключается принципиальное отличие вынужденного и спонтанного излучений?
Опишите принцип работы оптического квантового генератора (лазера).
Какими свойствами обладает лазерное излучение? Чем лазерное излучение отличается от излучения обычных источников света?
Где применяются лазеры?
Какие технологии называются биотехнологиями? Назовите основные виды биотехнологической продукции.
Решение каких проблем связывают с биотехнологиями?
Какова цель генной инженерии? Как она применяется в медицине
Какие естественнонаучные проблемы необходимо решать при сохранении окружающей среды?
Чем обуславливается необходимость сотрудничества ученых разных отраслей естествознания при защите природы?
Опишите экологические проблемы транспорта, промышленности и сельского хозяйства.
Каковы экологические проблемы утилизации отходов?
В чем заключаются особенности захоронения радиоактивных отходов?
Заключение
Многообразные химические соединения, строительные и конструкционные материалы, пластики, искусственные питательные вещества, лекарственные препараты, космические корабли, компьютеры и многое, многое другое – все это продукты современных технологий. Развитие науки, проникновение в тайны мироздания на всех структурных уровнях организации материи приводит к постоянному расширению масштабов наукоемких технологий. Перед наукой и ее продуктом – технологиями в XXI веке стоят глобальные задачи. Среди приоритетных направлений развития науки и техники выделяют
информационные технологии (многопроцессорные ЭВМ с параллельной структурой, системы распознавания и синтеза речи, текста и изображений, системы искусственного интеллекта, вычислительные системы на базе нейрокомпьютеров);
лазерные технологии;
технологии создания новых материалов и химических продуктов;
технологии живых систем (биотехнологии на основе генной инженерии, технологии иммуннокоррекции, химический и биологический синтез лекарственных средств и пищевых продуктов, генодиагностика и генотерапия, трансгенные формы растений и животных, технологии хранения продовольствия);
технологии модернизации транспорта (альтернативные виды топлива, навигационные системы, системы обеспечения безопасности движения);
технологии производства энергии;
технологии сохранения окружающей среды и рационального природопользования.
Предполагают, что в ближайшие десятилетия
химические и другие производства будут безотходными, все вторичное сырье будет перерабатываться;
новые источники энергии позволят создать экологически чистый транспорт;
энергосистемы и промышленность перейдут на солнечную и ядерную энергию; ископаемое топливо будет использоваться для получения полезной продукции;
будет освоена наноэлектронная технология сборки устройств из отдельных молекул;
принципиально улучшится качество синтетических продуктов питания;
в медицинскую практику войдут новые лекарственные препараты для успешного лечения рака, СПИДа, сердечно-сосудистых и других заболеваний.
Особо необходимо упомянуть освоение космоса. Перспективные космические технологии должны радикально изменить лицо планетарной цивилизации. Уникальность космических технологий заключается в отсутствии силы тяжести, наличии глубокого вакуума и практически неисчерпаемого источника энергии в виде солнечного излучения. В космических условиях появляется возможность создавать материалы с уникальными свойствами, которые в принципе невозможно создать в земных условиях. Большие надежды связываются с созданием космических энергосистем.
Для решения всех перечисленных (и неупомянутых здесь) задач необходима целенаправленная созидательная работа громадной армии специалистов.
Основой их деятельности являются естественнонаучные знания.
