Естествознание - готовые работы

ГлавнаяКаталог работЕстествознание
fig
fig
1. Структура естественнонаучного познания
В современной философии науки все формы знания — эмпирические факты, принципы, гипотезы, теории — относятся к двум основным уровням организации знания: эмпирическому и теоретическому. Совокупность исследовательских процедур, которые ведут к достижению знания на этих уровнях, подразделяется соответственно на эмпирический и теоретический этапы исследования. Главной познавательной задачей эмпирического исследования является описание явлений, процессов и внешних связей между ними (напр., явление электромагнитной индукции). Оно позволяет обнаружить действие закона, имеющего характер эмпирических зависимостей. Теоретическое исследование предполагает объяснение изучаемых явлений.
В эмпирическом исследовании применяются абстракции, которые называются эмпирическими объектами, отличающиеся от объектов реальности. Реальный объект неисчерпаем в своих связях, свойствах и отношениях; в эмпирическом объекте фиксируются лишь некоторые свойства и отношения, необходимые для исследования. В теоретическом познании используют идеализированные объекты или теоретические конструкты. Идеализированные объекты — это особые абстракции, которые являются логическими реконструкциями действительности (материальная точка, идеальный газ, абсолютно черное тело и т.п.). Эти объекты могут наделяться признаками, которых нет ни у одного реального объекта.
Основные формы знания на эмпирическом уровне — научный факт и эмпирическое обобщение, сформулированное на основе научных фактов. На теоретическом уровне полученное знание фиксируется в форме законов, принципов и научных теорий, в которых раскрывается сущность изучаемых явлений. [1]
Методы познания также делятся на эмпирические (наблюдение, описание, эксперимент и др.) и теоретические (аналогия, моделирование, формализация и др.).
Структура эмпирического исследования включает два этапа:
а) наблюдения и эксперименты;
б) познавательные процедуры, обеспечивающие переход от данных наблюдения и эксперимента к установлению научных фактов, эмпирических зависимостей и их теоретическому осмыслению. Такими процедурами являются систематизация и классификация полученных эмпирических данных при помощи графиков, таблиц и т.п., а также процедура эмпирического обобщения.
Целью наблюдения является получение знания о внешних сторонах, свойствах и отношениях изучаемых объектов. Наблюдение носит деятельный характер, включает наблюдателя, объект наблюдения, средства наблюдения (приборы) и предполагает предварительную организацию изучаемого процесса, а также контроль за его протеканием.
Эксперимент — это метод исследования, с помощью которого объект либо воспроизводится искусственно, либо ставится в определенные условия в соответствии с целями исследования. В процессе эксперимента исследование проходит в специально создаваемых, контролируемых и управляемых условиях. Отличительной особенностью научного эксперимента является то, что он может быть воспроизведен любым исследователем в любое время (разумеется, при соблюдении определенных условий) и с получением ожидаемого результата. Не над всеми телами можно провести эксперимент. Например, небесные светила можно только наблюдать. Эксперименты можно проводить и на моделях, т.е. на телах, размеры и масса которых пропорционально уменьшены по сравнению с реальными телами. Результаты модельных экспериментов считаются пропорциональными результатам взаимодействия реальных тел (модель заменяет объект, когда тот удален от исследователя, либо занимает обширные пространства и т.д.).
Результатом наблюдения или эксперимента выступает эмпирический факт, т.е. тот эмпирический базис, на котором основаны научные теории. Эмпирический факт — это такая форма эмпирического знания, которая содержит объективную и достоверную информацию об изучаемых явлениях. Процедура перехода от наблюдений и эксперимента к установлению эмпирических зависимостей и фактов включает несколько этапов: обработку данных наблюдения, сравнение между собой данных наблюдения, устранения случайных возмущений и погрешностей, выявление в массиве данных устойчивого инвариантного содержания. Однако получение отдельных эмпирических фактов еще не позволяет построить систему законов, для этого надо перейти к теоретическому уровню научного познания.
Структура теоретического исследования содержит два уровня:
а) частные теоретические модели и законы, относящиеся к сравнительно ограниченной области явлений природы (напр., законы Кеплера, закон свободного падения тел Галилея);
б) фундаментальные научные теории, созданные на основе частных теорий и объединяющие их.
Частные теории есть следствие законов, установленных фундаментальной теорией. Так, для законов Кеплера и Галилея (свободное падение тел) такой фундаментальной теорией служит классическая механика Ньютона, обобщившая отдельные стороны механического движения.
Функционирование фундаментальных и частных теорий в научном познании предполагает их применение в объяснении и предсказании эмпирических фактов. В непрерывном процессе развития научных знаний происходит формирование частных теоретических моделей и законов.
Условием формирования нового знания является выдвижение гипотезы. Гипотеза (греч. — основание, предположение) — это научное предположение, выдвигаемое для объяснения какого-либо явления и требующее экспериментальной проверки и теоретического обоснования. Гипотеза, с одной стороны, призвана объяснить факты, противоречащие старой теории, а с другой — способствует расширению и обобщению накопленного эмпирического материала и предсказанию новых фактов.
После выдвижения гипотезы исследование снова возвращается на эмпирический уровень для ее проверки. Если гипотеза выдерживает эмпирическую проверку, то она приобретает статус закона природы, если нет, — считается опровергнутой и продолжаются поиски новой. «Превращение» гипотезы в закон науки — важный этап научного познания мира. Только опираясь на законы, ученые имеют возможность понимать и объяснять многообразные факты и явления реального мира, предсказывать новые события.
Всякий закон составляет элемент научной теории. Развитая научная теория есть не что иное, как система или цепочка взаимосвязанных законов науки.
Теория (греч. — рассматриваю, исследую) представляет собой систему идеальных образов, отражающих всю совокупность необходимых свойств и связей объектов в их естественной взаимозависимости. Теория является самой совершенной формой науки; только в ней знание достигает определенной полноты и завершенности, приобретая относительно безусловный, истинный характер. Когда теория построена, то выдвигается последняя задача: сопоставление теории с действительностью, построение соответствующей модели, которая бы связывала положения теории с эмпирическими фактами. При этом используется мысленный эксперимент. Связь теории с экспериментальными фактами дает основание считать эту теорию истинной вплоть до того момента, когда будет предложена новая теория, лучше объясняющая известные эмпирические факты, а также появятся новые факты, которые стали известны уже после принятия данной теории и оказались противоречащими ей.
Эмпирический и теоретический уровни знания, хотя имеют свою специфику, в действительности всегда неразрывно связаны между собой. Границы между ними условны и подвижны. В определенных точках развития науки эмпирическое переходит в теоретическое и наоборот. [1]
2. Специальная и общая теория относительности
Известно, что Фарадей отвергал атомистическую гипотезу и полагал, что в основе всех явлений природы лежит универсальное непрерывное физическое поле. Таким образом, в качестве элементарного основания физической реальности стали рассматриваться не частицы, корпускулы, а поле, которое, в отличие от корпускул, непрерывно. Новое понимание физической реальности требовало новой трактовки ее основных свойств — движения, взаимодействия и т.д. Принцип дальнодействия был заменен принципом близкодействия, согласно которому взаимодействие распространяется с конечной скоростью и проходит через все промежуточные точки. Принципы близкодействия и предельной скорости света стали важнейшими в электродинамической картине мира, которая начала складываться на основе электромагнитной теории Максвелла. В новой картине материя выступает в двух формах — вещества и поля. Введение понятия поля — основное достижение электродинамической картины мира. Вещество и поле существуют порознь и не могут переходить друг в друга. Движение понимается не только как движение частиц, но и как распространение поля в виде электромагнитной волны.
Дальнейшее развитие теории поля связано с созданием релятивистской физики — появлением двух новых фундаментальных физических теорий: специальной теории относительности (СТО), сформулированной А. Эйнштейном в работе «К электродинамике движущихся тел» (1905) и обшей теории относительности (ОТО, 1916).
В соответствии с этими теориями — пространство, время и движение объективны и неразрывно связаны. При этом СТО устанавливает зависимость пространственно-временных свойств тела от скорости его движения.
1. Общенаучные и конкретно-научные методы познания
Метод (от греческого «методос» - путь к чему-либо) - совокупность приемов и операций практического и теоретического освоения действительности. Область знания, специально занимающаяся изучением методов, называется методологией. Методология дословно означает «учение о методах». Она делит все методы на общенаучные и конкретно-научные.
Общенаучные методы находят применение почти в любых науках. Эти методы могут применяться не на всех, а только на определенных этапах процесса познания. Конкретно научные методы характерны для отдельных наук или областей практической деятельности. Изучение химии, физики, биологии, математики и других наук основано именно на конкретно-научных методах.
Сначала рассмотрим общенаучные методы исследования.
Эмпирический уровень. Эмпирический уровень научного познания, характеризуется непосредственным исследованием реально существующих объектов. На этом уровне осуществляется процесс накопления информации об исследуемых объектах, явлениях природы. Для этого применяются наблюдения, выполнения разнообразных измерений, постановки экспериментов. Именно на этом уровне производится также первичная систематизация фактических данных в виде таблиц, схем, графиков и т.п. К эмпирическим методам исследования относят: наблюдение, эксперименты, описания, измерения.
Наблюдение - это преднамеренное и целенаправленное восприятие явлений и процессов без прямого вмешательства в их течение, подчиненное задачам научного исследования. Наблюдение используют обычно в ситуациях, не допускающих вмешательства в изучаемый процесс.
Эксперимент – наблюдение в специально создаваемых и контролируемых условиях, позволяющий восстановить ход явления при повторении условий. Можно выделить такие виды эксперимента, как: исследовательский, проверочный, воспроизводящий, изолирующий, количественный, физический, химический и др.
Анализ и синтез также относят к методам эмпирического уровня познания. Анализом называется процесс мысленного или реального расчленения предмета, явления на части, для выявления их признаков, свойств, отношений. Обратным анализу является синтез. Синтез – процесс объединения отдельных свойств, качеств предмета, которые были выделены при анализе. Особым видом обобщения данных, который играет немаловажную роль в синтезе, является индукция. При индукции мысль исследователя движется от частного (частных факторов) к общему. Индукция связана операцией сравнения - установления сходства и различия объектов, явлений. Популярная, научная, полная и неполная – виды индукций, которые на сегодняшний день выделяют ученые. Противоположностью индукции является дедукция. Направление мысли при дедукции – от общего к частному. Процесс дедукции в основном применяют на теоретическом уровне.
Процесс сравнения объекта по сходным свойствам, качествам называется измерением. Важной стороной процесса измерения является методика его проведения, представляющая совокупность приемов, которые используют определенные принципы и средства измерений. Под принципами измерений в данном случае имеются в виду какие-то явления, которые положены в основу измерений (например, измерение температуры с использованием термоэлектрического эффекта). Наличие субъекта исследования не является обязательным. Он может и не принимать непосредственного участия в процессе измерения, Если измерительная процедура включена в работу автоматической информационно-измерительной системы, то он может и не участвовать в измерении. Выделяют прямые и косвенные измерения, критерием служит способ получения результатов. Прямое измерение – это ситуация, когда искомое значение находится путем непосредственного сравнения с эталоном (измерение длины линейкой), косвенное определяется с помощью применения известной математической зависимости искомой величины от других величин, которые были получены путем прямого измерения (нахождение удельного электрического сопротивления проводника по его сопротивлению).
Описание – это фиксирование сведений об объекте с помощью естественного или искусственного языка.
Теоретические методы. Теоретический уровень научного исследования осуществляется на рациональной ступени познания. Можно выделить несколько методов теоретического познания.
Метод формализации – метод, позволяющий представлять результаты научных исследований в виде формул. Математика очень близка к человеческой логике. Это еще раз доказывает соответствие двух логик: человека и природы.
Дедуктивный метод – это метод построения теорий.
Методы подтверждения и опровержения – подтверждают научность или не научность теории. Если есть возможность опровержения теории, то это говорит о том, что данная теория научна.
Абстрагирование - метод, который сводит к отвлечению в процессе познания от каких-то свойств объекта с целью углубленного исследования одной определенной его стороны. Результатом абстрагирования является выработка абстрактных понятий. Эти понятия могут характеризовать объекты с разных сторон.
Моделирование - основано на принципе подобия. Суть его заключается в том, что непосредственно исследуется аналог, модель объекта, а не он сам. Результаты, полученные в ходе моделирования, переносятся на объект по специальным законам.
Теперь рассмотрим конкретно научные методы. К конкретно научным методам научного познания относятся методы, которые используются только в рамках исследований какой-то конкретной науки или какого-то конкретного явления. Любая наука имеет свои специфические методы исследования. Химия пользуется методом спектрального анализа, а биология электронным микроскопом. Наблюдения или измерения, индуктивные или дедуктивные умозаключения, моделирование также могут использоваться в конкретно научных исследованиях. Мы видим, что конкретно научные методы не оторваны от общенаучных. Они взаимосвязаны, и широко применяют общенаучные методы для изучения частных явлений.
2. Физическое взаимодействие. Общая характеристика

В основе каждого фундаментального взаимодействия лежит изначально присущее веществу особое свойство. Его природу удастся выяснить лишь в ходе дальнейших, все более глубоких исследований природы вещества и вакуума. Заряд является носителем способности частиц к взаимодействию, а также количественной мерой самого взаимодействия служит понятие заряда. Каждая частица обладает одним или несколькими зарядами. Между собой взаимодействуют только однотипные заряды, а заряды разных типов друг друга не реагируют друг на друга. Квант – это единичный заряд. Сила взаимодействия частиц всегда пропорциональна произведению зарядов двух взаимодействующих частиц.
Из последних научных исследований, очевидно, что взаимодействие любого вида должно иметь своего физического посредника, иначе взаимодействие не возможно. Скорость света (фундаментальный предел) ограничивает скорость передачи воздействия, поэтому притяжение или отталкивание частиц передается через среду, их разделяющую – вакуум.
Теория взаимодействия основана определенной модели процесса. Вокруг частицы заряд фермион создает поле. Это поле порождает частицы-бозоны. Состояние поля близко к состоянию вакуума. То есть эффект притяжения или отталкивания основан на обмене реальных частиц виртуальными бозонами. Каждая частица, которая участвует в фундаментальном взаимодействии, имеет свою бозонную частицу. Именно бозоны являются переносчиками взаимодействия.
Гравитационное взаимодействие
Гравитационное взаимодействие - самое слабое из всех взаимодействий. Чем больше масса тела, тем сильнее оно проявляется. Сила электростатического отталкивания электронов в 1040раз больше силы их гравитационного притяжения. При экстремально высокой плотности вещества, равной 1094г/см3 (планковская плотность), гравитационные взаимодействия в микромире сравниваются по своей значимости с другими господствующими там силами.
Классическая физика описывает такое взаимодействие законом тяготения Ньютона. Образование всех космических систем, а также концентрацию рассеянной в ходе эволюции звезд и галактик материи и включение ее в новые циклы развития – все это «работа» гравитации. Скорость распространения гравитационных волн точно не определена, но примерно равна скорости света в вакууме.
В 1915 г. Альберт Эйнштейн создал более точную теорию тяготения, которая называется общая теория относительности (ОТО). Эта теория объясняет гравитацию как изменение геометрических свойств пространства-времени под действием материи. Она позволяет правильно рассчитывать все гравитационные явления, которые сейчас происходят, и предсказывает явления, которые пока не происходили.
Электромагнитное взаимодействие
Электромагнитное взаимодействие – это взаимодействие, которое возникает между заряженными частицами. За счет него формируется электронные оболочки атомов, атомы и кристаллы.
Уравнения Максвелла описывают электромагнитное взаимодействие. В соответствии с ними электрический заряд порождает в пространстве два силовых поля - электрическое, которое зависит только от расстояния до заряда и магнитное, которое также зависит от скорости движения заряда. Магнитное поле действует на заряд, движущийся перпендикулярно силовым линиям магнитного поля. Электрическое поле – на любой другой заряд.
Введение
Человек выделен из животного мира как носитель мысли, и это создает особый феномен Природы - феномен Человека.
Мозг составляет материальную основу разума человека и активно изу-чается на протяжении последних десятилетий.
ХХ век оказался веком взаимообогащающих изобретений и открытий в самых разных областях. Современный человек прошел путь от букваря до Интернета, но, тем не менее, не справляется с организацией сбалансирован-ного мира. Его "биологическое" во многих уголках мира, да иногда и гло-бально торжествует над разумом и реализуется агрессией, такой выгодной в малых дозах, как активатор возможностей мозга, такой разрушительной в больших. Век научно-технического прогресса и век кровавый... Мне кажется, что ключ перехода от века кровавого к эпохе (веку?) процветания спрятан под несколькими механическими защитами и оболочками, на поверхности и в глубине мозга человека...
ХХ век внес много ценного в копилку фундаментальных знаний о моз-ге человека. Часть этих знаний уже нашла применение в медицине, но срав-нительно мало используется в воспитании и обучении. Человек как индиви-дуум уже пользуется достижениями фундаментальных наук о мозге. Человек как член общества имеет еще мало "профита" и для себя и для общества, что связано в большой мере с консерватизмом общественных устоев и трудно-стью формирования общего языка между социологией и нейрофизиологией. Здесь имеется в виду перевод достижений в изучении закономерностей рабо-ты мозга с языка нейрофизиологии в приемлемую для воспитания и обучения форму.
ХХ век унаследовал и развил данные и представления о базисных ме-ханизмах работы мозга (Сеченов, Павлов), в том числе и мозга человека (Бехтерев). Комплексный метод изучения мозга человека и технологический прогресс в медицине в ХХ веке принес и наиболее крупные достижения в по-знании принципов и механизмов работы мозга человека. Сформулированы формы организации мозгового обеспечения интеллектуальной деятельности человека, надежности функционирования его мозга, механизма устойчивых состояний (здоровья и болезни), показано наличие в мозгу детекции ошибок, описаны ее корковые и подкорковые звенья, обнаружены разные механизмы собственной защиты мозга. Значение этих открытий для понимания возмож-ностей и ограничений здорового и больного мозга трудно переоценить.
Возможности мозга интенсивно изучаются и будут изучаться, на поро-ге стоит задача открытия (или закрытия?) мозгового кода мыслительных процессов. Мозг человека заранее готов ко всему, живет как бы не в нашем веке, а в будущем, опережая сам себя.
Глава 1. Материальный носитель разума в мета-онтологической картине мира
Классический «двухслойный» подход, в котором выделяются два онто-логических «плана» — информационное пространство и физическое про-странство, содержит «ошибку умолчания».
Рисунок 1. Классический «двухслойный» подход к описанию взаимо-действия физического и информационного мира.
В отсутствие «носителя разума» информационное пространство (даже в предположении, что оно вообще существует) не способно к взаимодействию с физическим, и тем самым, в известном смысле «не существует». Заметим, что в рамках квантовой механики физический мир также подразумевает фи-гуру наблюдателя и в его отсутствие его теряет всякую определенность. Та-ким образом, «двухслойная картинка» имеет смысл только при наличии реф-лектирующего разума.
Позиция «носителя разума» связывает информационный и физический мир, придавая тому и другому атрибут существования. При этом носитель разума должен быть одновременно отнесен к физическому миру (поскольку представляет собой материальный объект или, в общем случае, совокупность объектов) и к информационному миру (поскольку мышление представляет собой процессы рождения/уничтожения информации).
Социосистемный подход постулирует, что разум представляет собой не индивидуальное качество, но системный признак: специфическую форму взаимодействия социосистемы с окружающей средой. Тем самым, «носитель разума» подразумевает «систему носителей разума» — со своими специфи-ческими организованностями. Придадим этой системе статус онтологическо-го плана, что обусловлено очевидной симметрией возникающей «трехдосоч-ной картинки» относительно любых поворотов в мета-онтологическом «про-странстве» .
Итак, современный подход выделяет три мета-онтологических «плана», которые, упрощая для удобства, могут быть названы «миром вещей», «миром идей» и «миром людей». Тем самым, «вещи», «смыслы» и «люди» представ-ляют собой лишь проекции на соответствующие «планы» неких не вполне представимых нами абсолютных 3-«объектов». Любые деятельности предпо-лагают «сшивку», по крайней мере, двух «планов».
Рисунок 2. Мета-онтологические «планы». Проекции Реальности на мета-онтологические «планы».
На каждом «плане» можно с помощью системного оператора задать иерархическую структуру (например, для «плана» носителей разума: чело-век, домен, этнос, человечество…).
Категория времени в «трехдосочной» модели не задана явно и рассмат-ривается как мера взаимодействия «планов». Такое взаимодействие по по-строению имеет тройственную природу и разбивается на мыследействие («план» вещей «план» идей), социодействие («план» людей «план» идей), он-тодействие («план» вещей «план» людей).
Рисунок 3. Взаимодействие мета-онтологических «планов».
Тем самым, модель приводит к представлению о трехмерном времени (абсолютное 3-«время»), в котором, по-видимому, и существуют абсолютные 3-«объекты». Трехмерность времени следует понимать буквально: как сигна-туру обобщенного тензора Минковского для пустого пространства.
Проектируя трехмерное «время» на соответствующие «планы», полу-чаем: обыденное время / физическое время по Уиллеру (проекция «времени» на «план» вещей), биологическое время / физическое время по Пригожину (проекция «времени» на «план» носителей разума), наконец, мифологическое время (проекция «времени» на «план» идей).
Рисунок 4. Проекции абсолютного 3-«времени» на мета-онтологические «планы».
«Развитие», «рамочный» принцип Евро-Атлантической цивилизации, занимает в данной модели довольно узкое место: «развитие» — всего резуль-тат взаимодействия биологического и физического времени.
Действительно, понимая биологическое время, как меру накопления структурных изменений в системе (рост, старение, эволюция), мы получаем, что взаимодействие биологического и физического времени может быть опи-сано как число структурных инноваций за некий условный «такт». Эта харак-теристика представляет собой естественную меру развития.
Рассмотрим процесс взаимодействия биологического и мифологиче-ского времени. Биологическое время по-прежнему маркирует накопление структурных инноваций в системе. Однако, все, что нам известно о мифоло-гическом времени (а это очень немного) указывает, что оно носит цикличе-ский характер и не позволяет выделять «такты» — за исключением больших «космогонических циклов», как правило, — рекурсивно вложенных друг в друга. Моменту биологического времени может соответствовать произволь-ная, в общем случае, бесконечная последовательность мифологических вре-мен. Тем самым, вместо одного «развития» мы имеем совокупность «разви-тий», сложным образом соотносящихся друг с другом. Картина обретет цело-стность, если биологическое время приходит в «насыщение» и образуется некая «абсолютная структура», которая может быть соотнесена со всей ми-фологической космологией. При этом всякая инновация в «абсолютной структуре» восстанавливает «абсолютную структуру». Перед нами «развитие без развития», «развитие как соответствие». По-видимому, это весьма близко к европейскому пониманию структурообразующего принципа «дао», харак-терного для цивилизаций Востока.
Пространство и время – основные формы существования материи.
В этих формах пребывают все существующие объекты, которые не могут существовать иначе как в пространстве и во времени. Проблемой пространства и времени занимаются многие науки. В качестве философских категорий пространство и время должны рассматриваться, во-первых, как объективные свойства реального мира, отображаемые нашим сознанием, и, во-вторых, в качестве атрибутов материи.
Пространство – это форма существования материи, характеризующаяся такими свойствами как протяженность, структурность, сосуществование и взаимодействие. Пространство — это, прежде всего, взаимное расположение вещей и процессов друг возле друга, их протяженность и определенный порядок взаимосвязи. Оно трехмерно и обратимо.
Время – это форма существования материи, выражающая длительность бытия и последовательность смены состояний всех материальных систем и процессов в мире. К основным свойствам времени относятся длительность, изменение, развитие. Время одномерно и необратимо.
Понятие пространства опирается на понятие протяженности. Протяженность объекта выражает его структурность, взаимоотношение его частей. Обнаруживается протяженность благодаря конечности скорости распространения взаимодействий - для “движения” с бесконечной скоростью любые расстояния одинаковы, а именно точечны. Протяженность, следовательно, обусловлена системной природой материи, выражая ее многокачественность и многокомпонентность.
Пространство и время – основные формы существования материи.
В этих формах пребывают все существующие объекты, которые не могут существовать иначе как в пространстве и во времени. Проблемой пространства и времени занимаются многие науки. В качестве философских категорий пространство и время должны рассматриваться, во-первых, как объективные свойства реального мира, отображаемые нашим сознанием, и, во-вторых, в качестве атрибутов материи.
Пространство – это форма существования материи, характеризующаяся такими свойствами как протяженность, структурность, сосуществование и взаимодействие. Пространство — это, прежде всего, взаимное расположение вещей и процессов друг возле друга, их протяженность и определенный порядок взаимосвязи. Оно трехмерно и обратимо.
Время – это форма существования материи, выражающая длительность бытия и последовательность смены состояний всех материальных систем и процессов в мире. К основным свойствам времени относятся длительность, изменение, развитие. Время одномерно и необратимо.
Понятие пространства опирается на понятие протяженности. Протяженность объекта выражает его структурность, взаимоотношение его частей. Обнаруживается протяженность благодаря конечности скорости распространения взаимодействий - для “движения” с бесконечной скоростью любые расстояния одинаковы, а именно точечны. Протяженность, следовательно, обусловлена системной природой материи, выражая ее многокачественность и многокомпонентность.
Ароморфоз — прогрессивное эволюционное изменение строения, приводящее к общему повышению уровня организации и интенсификации функций живых организмов.
Примером ароморфоза может служить изменение системы кровообращения у позвоночных: формирование четырехкамерного сердца, большого и малого кругов кровообращения. К ароморфозам относят и возникновение фотосинтеза, полового размножения и т.д. Такой крупный ароморфоз, как формирование легочного дыхания, позволил древним обитателям водоемов освоить сушу.
Идиоадаптация - частное приспособление организмов к определенному образу жизни в конкретных условиях внешней среды. Например, разнообразие форм клювов у птиц позволяет занять им разные ниши в природе, однако нельзя сказать, что они имеют разный уровень организации – в отличие от ароморфоза, идиоадаптация существенно не сказывается на общем уровне организации данной биологической группы.
Дегенерация – это упрощение организации, связанное с исчезновением целых систем органов и функций. Казалось бы, процесс упрощения невыгоден для развития вида. Однако жизнь показывает обратное – виды, пошедшие по пути дегенерации, могут значительно увеличить популяцию и ареал обитания. Наиболее ярким примером дегенерации может служить переход вида к паразитическому образу существования. Например, у некоторых паразитических червей нет кишечника, слабо развита нервная система. В то же время у них очень высокая плодовитость, которая обеспечивает сохранение и процветание видов.
Введение
Устройство окружающего нас мира невероятно сложно, природа чутко хранит многие свои загадки от любопытных людей. Но, как говорил выдающийся физик Капица: «Мы должны быть благодарны Богу, что он создал мир так, что все простое - правда, а все сложное - неправда» . Любое явление мира кажется сложным для понимания, пока мы не разобрались в нем – а завесу тайны надо многими вопросами наука уже приподняла.
Живое привлекало внимание людей с древнейших времен. Жизнь, окружающая нас, имеет огромное количество проявлений: растения и животные, крошечные и огромные, обитающие на суше и под водой, дикие и одомашненные, опасные и полезные организмы… Казалось бы, ничего общего между ними нет. Однако понимание структуры уровней организации живого открывает многочисленные связи.
Цель данной работы – изучение структурных уровней организации живого, причем особенно пристальное внимание уделяется клеткам. Для достижения цели предстоит решить ряд задач: дать характеристику основным уровням организации живого – молекулярному, клеточному, тканевому, органному, организменному, популяционному, видовому, биоценотическому и наиболее крупному, глобальному – биосферному; рассмотреть клетку как «первокирпичик», основу, из которой построено все живое; изложить главные положения современной клеточной теории, отметив ключевые этапы ее развития. В соответствии с задачами произведено деление работы на три главы: «Структурные уровни живого», «Клетка как «первокирпичик» живого», «Основные положения клеточной теории строения живого».
Вопрос структурных уровней организации живого рассматривается в работах В.И. Кремянского (в данной работе использована книга «Структурные уровни живой материи. Теоретические и методологические проблемы»). Этому вопросу уделяется внимание и в большинстве учебников по биологии, концепциям современного естествознания, экологии… Наиболее полно его раскрыл Пехов А.П. в учебнике для вузов «Биология с основами экологии» и Кнорре Д.Г. в учебнике для химических, биологических и медицинских специальностей в вузе «Биологическая химия». История клеточной теория и ее современные положения излагаются в учебниках по общей биологии и цитологии. В данной работе использованы учебники и учебные пособия следующих авторов: Анисимов А.П., Ярыгин В.Н.
Глава 1. Структурные уровни живого.
Представление о структурности живого сложилось к 60-м годам XX века. Согласно этому представлению, жизнь на Земле представлена индивидуумами определенного строения, принадлежащими к определенным систематическим группам, а также сообществами разной сложности. Индивидуумы обладают молекулярной, клеточной, тканевой, органной структурностью; сообщества бывают одновидовые и многовидовые. Рассмотрим несколько основных уровней организации живой материи.
На основе разных критериев могут быть выделены различные уровни, или подсистемы, живого мира. Наиболее распространённым является выделение на основе критерия масштабности.
Молекулярный уровень составляет предмет молекулярной биологии, одной из важнейших проблем которой является изучение механизмов передачи генной информации и развитие генной инженерии и биотехнологии. На этом уровне начинаются и осуществляются важнейшие процессы жизнедеятельности (кодирование и передача наследственной информации, дыхание, обмен веществ и энергии, изменчивость и т.п.)
Молекулярный уровень является глубинным в организации живого и представлен молекулами нуклеиновых кислот, белков, углеводов, липидов, стероидов, находящихся в клетках и получивших название биологических молекул.
Размеры биологических молекул характеризуются довольно значительным разнообразием, которое определяется занимаемым ими пространством в живой материи. Самыми маленькими биологическими молекулами являются нуклеотиды, аминокислоты и сахара. Напротив, белковые молекулы характеризуются значительно большими размерами. Например, диаметр молекулы гемоглобина человека составляет 6.5 нм.
Физикохимическая специфика этого уровня заключается в том, что в состав живого входит большое количество химических элементов, но основной элементарный состав живого представлен углеродом, кислородом, водородом, азотом. Из групп атомов образуются молекулы, а из последних формируются сложные химические соединения, различающиеся по составу и функциям. Все макромолекулы универсальны, так как построены по одному плану независимо от их видовой принадлежности. Являясь универсальными, они одновременно и уникальны, ибо их структура неповторима. В состав большинства белков входит 100-500 аминокислот, но последовательности аминокислот в молекулах белков неповторимы, что делает их уникальными. Объединяясь, макромолекулы разных типов образуют надмолекулярные структуры, примерами которых являются нуклепротеиды (комплексы нуклеиновых кислот и белков), липопротеиды (комплексы липидов и белков), рибосомы (комплексы нуклеиновых кислот и белков).
Биологическая специфика молекулярного уровня определяется функциональной специфичностью биологических молекул. Например, специфичность нуклеиновых кислот заключается в том, что в них закодирована генетическая информация о синтезе белков. Этим свойством не обладают другие биологические молекулы.
Биологические молекулы обеспечивают преемственность между молекулярным и следующим за ним уровнем (клеточным), так как являются материалом, из которого образуются надмолекулярные структуры. Молекулярный уровень является «ареной» химических реакций, которые обеспечивают энергией клеточный уровень.
Клеточный уровень – предмет биологии клетки (цитологии). Этот раздел современной биологии изучает проблемы морфологической организации клетки, специализации клеток в ходе развития, функций клеточной мембраны, механизмов и регуляции деления клеток. Эти проблемы имеют особенно важное значение для медицины, в частности, составляя основу проблемы рака.
Клеточный уровень представлен клетками, действующими в качестве самостоятельных организмов (бактерии, простейшие и другие), а также клетками многоклеточных организмов. Главнейшая специфическая черта этого уровня заключается в том, что с него начинается жизнь. Будучи способными к жизни, росту и размножению, клетки являются основной формой организации живой материи, элементарными единицами, из которых построены все живые существа (прокариоты и эукариоты). Между клетками растений и животных нет принципиальных различий по структуре и функциям. Некоторые различия касаются лишь строения их мембран и отдельных органелл. Заметные различия есть между клетками-прокариотами и клетками организмов-эукариотов, но в функциональном плане эти различия нивелируются, ибо везде действует правило «клетка от клетки». Надмолекулярные структуры на этом уровне формируют мембранные системы и органеллы клеток (ядра, митохондрии и др.).
Специфичность клеточного уровня определяется специализацией клеток, существованием клеток в качестве специализированных единиц многоклеточного организма. На клеточном уровне происходит разграничение и упорядочение процессов жизнедеятельности в пространстве и времени, что связано с приуроченностью функций к разным субклеточным структурам.
Тканевой уровень представлен тканями, объединяющими клетки определенного строения, размеров, расположения и сходных функций. Ткани возникли в ходе исторического развития вместе с многоклеточностъю. У многоклеточных организмов они образуются в процессе онтогенеза как следствие дифференциации клеток. У животных различа¬ют несколько типов тканей (эпителиальная, соединительная, мышечная, нервная, а также кровь и лимфа). У растений различают меристематическую, защитную, основную и проводящую ткани. На этом уровне происходит специализация клеток.
Органный уровень представлен органами организмов. У простейших пищеварение, дыхание, циркуляция веществ, выделение, пере¬движение и размножение осуществляются за счет различных органелл. У более совершенных организмов имеются системы органов. У ра¬стений и животных органы формируются за счет разного количества тканей. Для позвоночных характерна цефализация, заключающаяся в сосредоточении важнейших центров и органов чувств в голове.
Организменный уровень представлен самими орга¬низмами — одноклеточными и многоклеточными организмами рас¬тительной и животной природы. Специфическая особенность организменного уровня заключается в том, что на этом уровне происходит декодирование и реализация генетической информации, создание структурных и функциональных особенностей, присущий организмам данного вида. Организмы уникальны в природе, потому что уникален их генетический материал, детерминирующий развитие, функции и взаимоотношение их с окружающей средой.
Следующий уровень – популяционный. Растения и животные не существуют изолированно; они объединены в популяции. Создавая надорганизменную систему, популяции характеризуются определенным гено¬фондом и определенным местом обитания. В популяциях начина¬ются и элементарные эволюционные преобразования, происходит выработка адаптивной формы.
Видовой уровень определяется видами растений, животных и микроорганизмов, существующими и природе в каче¬стве живых звеньев. Популяционный состав видов чрезвычайно разнообразен. В составе одного вида может быть от одной до многих тысяч популяций, представители которых характеризуются самым различным местообитанием и занимают разные экологичес¬кие ниши. Виды представляют собой результат эволюции и харак¬теризуются сменяемостью. Ныне существующие виды не похожи на виды, существовавшие в прошлом. Вид является также едини¬цей классификации живых существ. На популяционном уровне изучают факторы, влияющие на численность популяций, динамики генетического состава популяции.
Введение
Генетика является одним из основных, наиболее увлекательных и одновременно сложным разделом современного естествознания. Место генетики в ряду биологиче-ских наук и интерес к ней определяются тем, что она изучает основные свойства организмов, а именно наследственность и изменчивость .
В результате многочисленных экспериментов в области молекулярной генетики современная биология обогатилась двумя фундаментальными открытиями, которые уже нашли широкое отражение в генетике человека, а частично и выполнены на клетках человека. Это показывает взаимосвязь достижений генетики человека с дос-тижениями современной биологии, которая все больше и больше становится связана с генетикой.
Первое – это возможность работать с изолированными генами. Такая возмож-ность получена благодаря выделению гена в чистом виде и синтезу его. Значение этого открытия трудно переоценить. Для синтеза гена применяют разные методы, т.е. уже имеется выбор, когда речь пойдет о таком сложном механизме как человек.
Второе достижение – это доказательство включения чужеродной информации в геном, а также функционирования его в клетках высших животных и человека. Ма-териалы этого открытия собирались из разных экспериментальных подходов. Один из которых, многочисленные исследования в области вирусо-генетической теории возникновения злокачественных опухолей, включая обнаружение синтеза ДНК на РНК-матрице. Второй источник, стимулированные идеей генетической инженерии опыты с профаговой трансдукцией подтвердили возможность функционирования генов простых организмов в клетках млекопитающих, включая клетки человека.
Без преувеличения можно сказать, что, наряду с молекулярной генетикой, гене-тика человека относится к наиболее прогрессирующим разделам генетики в целом. Ее исследования простираются от биохимического до популяционного, с включени-ем клеточного и организменного уровней.

Развитие и основные понятия генетики
Генетика – наука о наследственности и изменчивости организмов. Важ¬нейшая задача генетики – разработка методов управления наследственностью и на¬следственной изменчивостью для полу¬чения нужных человеку форм организ¬мов или в целях управления их индиви¬дуальным развитием. Генетика прошла в своем развитии семь этапов.
Этап I. Гperop Мендель (1822—1884) открыл законы наследственности. Скрещивая гладкий и морщинистый сорта гороха, он получил в первом поколении только глад-кие се¬мена, а во втором поколении — 1/4 морщинистых семян. Он дога¬дался: в за-родышевую клетку поступают два наследственных задат¬ка — от каждого из родите-лей. Если они не одинаковые, то у гиб¬рида проявляется один доминантный (преоб-ладающий) признак — гладкость. Рецессивный (уступающий) остается как бы в скрытом состоянии. В следующем поколении признаки распределятся в соотноше-нии 3:1.
«Когда австрийский монах Грегор Мендель развлекался наблю¬дением результа-тов скрещивания красно- и белоцветущего гороха в монастырском саду, даже наибо-лее дальновидные его современни¬ки не могли вообразить себе всех последствий его находок», — спра¬ведливо пишет Г. Селье в книге «От мечты к открытию». Результа¬ты исследований Менделя, опубликованные в 1865 г., не обратили на себя никакого внимания и были «переоткрыты» только после 1900 г.
Этап II. Август Вейсман (1834-1914) показал, что половые клет¬ки обособлены от остального организма и поэтому не подвержены влияниям, действующим на сома-тические ткани.
Несмотря на убедительные опыты Вейсмана, которые было легко проверить, побе-дившие в советской биологии сторонники Лысен¬ко долго отрицали генетику, назы-вая ее вейсманизмом-морганиз¬мом. В этом случае идеология победила науку, и многие ученые, как, например, Н.И. Вавилов, были репрессированы.
Этап III. Гуго де Фриз (1848-1935) открыл существование на¬следуемых мутаций, составляющих основу дискретной изменчи¬вости. Он предположил, что новые виды возникали вследствие мутаций.
Репликация — это удвоение молекулы ДНК, необходи¬мое для последующего деления клеток. В основе способности клеток к самовоспроизведению лежат уни-кальное свойство ДНК са¬мокопироваться и строго равноценное деление репродуци-рованных хромосом. После этого клетка может делиться на две идентичные. ДНК распределяется на две цепи, а затем из нуклеотидов, свободно плавающих в клетке, формиру¬ется вдоль каждой цепи еще одна цепь. Этот процесс можно срав¬нить с пе-чатанием фотокарточек. Так как каждая клетка много¬клеточного организма возни-кает из одной зародышевой клетки в результате многократных делений, все клетки организма имеют одинаковый набор генов.
Вторая часть процесса воспроизводства — транскрипция — представляет собой перенос кода ДНК путем образования одноцепочечной молекулы информационной РНК на одной нити ДНК (информационная РНК — копия части молекулы ДНК, од-ного или группы рядом лежащих генов, несущих информацию о струк¬туре белков, необходимых для выполнения одной функции). РНК отличается от ДНК тем, что вместо дезокеирибозы со¬держит рибозу, а вместо азотистого основания тимина со-держит урацил.
Третья часть процесса воспроизводства — трансляция — это синтез белка на ос-нове генетического кода информационной РНК в особых частях клетки — рибосо-мах, куда доставляет амино¬кислоты транспортная РНК.
Основной механизм, с помощью которого молекулярная био¬логия объясняет пе-редачу генетической информации, по существу, является петлей обратной связи. ДНК, содержащая в линейно упо¬рядоченном виде всю информацию, необходимую для синтеза раз¬личных протеинов (без которых невозможно строительство и функ¬ционирование клетки), участвует в последовательности реакций, в ходе которых вся информация кодируется в виде определенной последовательности различных про-теинов. Некоторые ферменты осуществляют обратную связь среди синтезирован-ных протеинов, активируя и регулируя не только различные стадии превращений, но и автокаталитический процесс репликации ДНК, позволяющий копировать гене-тическую информацию с такой же скоростью, с какой размножаются клетки.
Понятие мутации в генетике аналогично понятию флуктуации в синергетике. Мутация — это частичное изменение структуры гена. Конечный ее эффект — изме-нение свойств белков, кодируе¬мых мутантными генами. Появившийся в результате мутации при¬знак не исчезает, а накапливается. Мутации вызываются радиа¬цией, химическими соединениями, изменением температуры, на¬конец, могут быть просто случайными.
«Согласно нашей аналогии, мутации, очевидно, представля¬ют собой опечатки, неизбежно появляющиеся при каждом новом переиздании Книги Жизни. Подобно тому как в наших книгах опечатки чаще всего приводят к бессмыслице и крайне редко улуч¬шают текст, так и мутации почти всегда приносят вред; чаще всего они просто убивают организм или клетку на очень ранних стадиях, и мы даже не замеча-ем, что они вообще существовали на свете. С другой стороны, тот факт, что мутация летальна, сам по себе исключает опечатку из последующих изданий, ибо содержа-щая эту мутацию клетка никогда не произведет себе подобных. В иных случаях му-тация может оказаться вредной, но не летальной. Она появится и в новых клетках, но есть надежда, что такие вредные мутации в последующих поколениях исчезнут в результате есте¬ственного отбора. Изредка все же считается, что мутация оказы¬вает благоприятное действие. Она уже не исчезает, поскольку создает организму боль-шие преимущества в борьбе за существова¬ние. В конце концов эта мутация будет постоянно включаться в Книгу Жизни данного вида организмов. Так протекает про¬цесс эволюции» (Дж. Кендрью).
Этап IV. Томас Морган (1866-1945) создал хромосомную тео¬рию наследственно-сти, в соответствии с которой каждому биологи¬ческому виду присуще свое строго определенное число хромосом.
Этап V. Г. Меллер в 1927 г. установил, что генотип может изменяться под дейст-вием рентгеновских лучей. Отсюда берут свое начало индуцированные мутации и то, что впоследствии было назва¬но генетической инженерией с ее грандиозными воз-можностями и опасностями вмешательства в генетический механизм.
Этап VI. Дж. Бидл и Э. Татум в 1941 г. выявили генетичес¬кую основу процессов биосинтеза.
Этап VII. Джеймс Уотсон и Френсис Крик предложили мо¬дель молекулярной структуры ДНК и механизма ее репликации.
То, что именно ДНК — носитель наследственной информа¬ции, выяснилось в се-редине 40-х годов, когда после перенесения ДНК одного штамма бактерий в другой в нем стали появляться бактерии штамма, чья ДНК была взята.
Генетическая информация - программа свойств организма, получаемая от пред-ков и заложенная в наследственных структурах в виде генетического кода. Генети-ческой информацией определяется рост, развитие, обмен веществ, морфологическое строение, предрасположенность к заболеваниям, психический склад и генетические пороки организма.
Современная биология утверждает, что главной чертой жизни является самовос-производимость.
Самовоспроизводимость - это способность живого организма к размножению, рождению и выращиванию себе подобных.
Генетическая информация записана в цепи молекулы ДНК в виде последова-тельности простых молекул - нуклеотидных остатков, содержащих одно из четырех оснований: аденин, гуанин - пуриновые основания, цитозин и тимин - пиримидино-вые основания.
Цепи ДНК - комплементарны, т.е. имеется взаимное соответствие между их нук-леотидами. Сами же цепи в двойной спирали антипараллельны. В основе самовос-производства лежит способность молекулы ДНК к удвоению, т.е. репликации ДНК.
В живой клетке удвоение происходит потому, что две спиральные цепи расхо-дятся, а потом каждая цепь служит матрицей, на которой с помощью особых фер-ментов собирается подобная ей новая спиральная цепь ДНК. В результате вместо одной ДНК образуются две, неотличимые по строению от родительской молекулы.
Создается две двойные спирали ДНК -дочерние молекулы. Каждая такая моле-кула имеет одну нить, полученную из материнской молекулы, и одну нить, синтези-рованную по комплементарному принципу. Участок молекулы ДНК, служащий мат-рицей для синтеза одного белка, называется геном.
Введение.
Долгое время в физике главенствовала волновая теория света, а микроскопическим частицам вещества, атомам например, приписывали исключительно корпускулярные свойства. Но с этих позиций не удалось создать стройную и непротиворечивую теорию строения атома. Опыты Резерфорда показали «ажурное» строение атома, где основная масса содержится в ядре диаметром порядка , а электроны заполняют весь остальной объем. Но было доказано, что такая система не может быть устойчивой без движения электронов. Этот факт и многие другие привели к разумению того, что к микроскопическим частицам нельзя подходить с уравнениями классической механики.
Открытие явления фотоэффекта также не вписывалось в рамки классической физики. Это привело к созданию квантовой механики, в которой микрочастицам приписывают особые свойства невозможные с точки зрения классической физики.
Целью данной работы будет рассмотреть понятие корпускулярно – волнового дуализма для микрочастиц и излучения, рассмотреть основные формулы и законы, что описывают эти явления и проанализировать как дуализм свойств микрочастиц и излучения применяется в науке, технике, насколько широко распространились приборы и устройства применяющие эти свойства вещества.


1. Фотоэлектрический эффект и дискретная природа света.
Сущность фотоэффекта состоит в испускании веществом быстрых электронов под воздействием достаточно коротковолнового излучения, падающего на это вещество. При этом оказы¬вается, и это очень существенно, что энергия испускаемых электронов совершенно не зависит от интенсивности погло¬щаемого излучения, а определяется только его частотой и свойствами самого вещества. От интенсивности излуче¬ния зависит только число испускаемых электронов.
Этим простым эмпирическим законам оказалось очень трудно дать удовлетворительное теоретическое объясне¬ние, о частности, большие трудности встретили на своем пути попытки объяснить элементарный механизм высво¬бождения фотоэлектрического электрона, или, как сейчас принято говорить, фотоэлектрона.
Действительно, волновая теория света, которая к 1900 г. казалась совершенно безупречной и неоспоримой, приво¬дила к представлению о равномерном распределении энер¬гии излучения в световой волне. Падая на электрон, свето¬вая волна непрерывно передает ему энергию, причем коли¬чество энергии, полученной электроном в единицу времени, например в секунду, согласно волновой теории должно быть пропорционально интенсивности падающей на него волны. Поэтому объяснить законы фотоэффекта казалось очень трудно.
В 1905 г. Эйнштейн высказал мысль о том, что фотоэлектрический эффект указывает на ди¬скретное строение света, связанное с существованием кван¬тов. Первоначально гипотеза Планка в ее наиболее смелой форме состояла в предположении, что вещество может , поглощать энергию излучения только конечными порция¬ми, пропорциональными частоте. Успех планковой теории черного излучения подтвердил справедливость этой гипо¬тезы. Но если эта гипотеза верна, то представляется впол¬не вероятным, что дискретная природа света, проявляющаяся в моменты поглощения и испускания, должна со¬храняться также и в остальные промежуточные моменты времени, т. е. тогда, когда излучение свободно распростра¬няется в пространстве. Эйнштейн допустил, что любое монохроматическое из¬лучение состоит из совокупности квантов, причем энергия каждого кванта пропорциональна частоте, а коэффициент пропорциональности равен, разумеется, постоянной Планка. Это позволило легко объяснить законы фото¬эффекта. В самом деле, электрон, находящийся внутри вещества, поглощая квант света, либо покинет вещество, либо останется внутри него. Все зависит от того, пре¬вышает ли энергия светового кванта работу, которую на¬до совершить электрону, чтобы покинуть вещество, т. е., как говорят, работу выхода. Следовательно, кинетическая энергия выбитого электрона будет равна энергии погло¬щенного светового кванта минус работа выхода.
Альберт Эйнштейн в 1905 году также предложил формулу которая сейчас носит название закона фотоэффекта:
(1.1).
Поскольку кинетическая энергия частицы равна: , то формулу (1) можно переписать в виде:
(1.2) где: А – работа выхода электрона с поверхности металла,
m – масса фотоэлектрона, она равна ,
V – скорость фотоэлектрона,
h – постоянная Планка, .
Таким образом, кинетическая энергия испускаемых электронов должна быть линейной функцией частоты па¬дающего излучения, а коэффициент пропорциональности численно должен быть равен постоянной Планка. Все эти выводы оказались в прекрасном соответствии с опытом. Исследования зависимости фотоэффекта от частоты пада¬ющего света показывают, что фотоэлектроны возникают лишь тогда, когда частота начинает превышать некоторое значение: порог фотоэффекта, этот порог получил название красной границы фотоэффекта:
(1.3)
(1.4)
В области частот, превышающих пороговое значение, кинетическая энергия электронов с большой точностью оказывается линейной функцией частоты падающего све¬та. Измерения тангенса угла наклона кривой, представля¬ющей зависимость энергии фотоэлектронов от частоты, показали, что он численно равен постоянной Планка. Этот метод используется для нахождения значения постоянной Планка. С точки зрения выдвинутой Эйнштейном гипотезы интенсив¬ность падающего света определяется, естественно, числом световых квантов, падающих в секунду на один квадрат¬ный сантиметр освещаемой поверхности. Следовательно, число фотоэлектронов, испускаемых единицей поверхности в единицу времени, должно быть пропорционально интен¬сивности освещения.
Таково было объяснение законов фотоэффекта, предло¬женное Эйнштейном в 1905 г. Эту теорию он назвал кван¬товой теорией света. В настоящее время кванты света на¬зываются фотонами и поэтому теория Эйнштейна полу¬чила название фотонной теории. В течение последующих тридцати лет существование фотонов было неоднократно подтверждено многими опытами. Опыты по фотоэффекту, проводившиеся со все возрастающей точностью, не только со светом, но также с рентгеновскими лучами и γ-лучами, подтвердили справедливость положений, выдвинутых Эйн¬штейном, и развитой им фотонной теории. Поскольку ча¬стоты, соответствующие рентгеновским и γ-лучам, сильно превышают частоту видимого света, то и энергия соот¬ветствующих квантов много больше энергии фотонов. Таким образом, эти лучи оказываются способными вырывать не только слабо связанные электроны, находя¬щиеся в поверхностном слое вещества, но также и внут¬ренние электроны, прочно связанные с ядрами атомов. Поскольку изучение спектров рентгеновских лучей позволяет очень точно определить работу, необходимую для вырывания какого-либо внутреннего электрона данного атома, то измерения с рентгеновскими лучами позволяют найти работу выхода с относительной точностью, гораздо большей, чем в случае опытов со светом.
Решение
Галилей начинал с предположения о том, что все тела падают с постоянным ускорением g = const, то есть, что приращение скорости падающего тела пропорционально времени. Это - гипотеза. Она построена на непосредственном наблюдении за падающими телами (по легенде - бросании ядер с пизанской башни). Причем уверенно этого сказать нельзя: разные тела разной тяжести в реальности падают по-разному. То, что скорость не зависит от массы — вовсе не очевидно. Аристотель как раз утверждал обратное. Чтобы проверить гипотезу, Галилей выводит из нее следствие — закон зависимости пути от времени. Полученное следствие из гипотезы — закон S = g(t*t)/2. Галилей проверяет на специально поставленном эксперименте по движению тела на наклонной плоскости (т.к. для вертикального падения не было столь точных хронометров и методик). Галилей доказывает, что движение по наклонной плоскости происходит по закону той же формы, но с другим, меньшим коэффициентом (а
Узнайте стоимость работы онлайн!
Предлагаем узнать стоимость вашей работы прямо сейчас.
Это не займёт
много времени.
Узнать стоимость
girl

Наши гарантии:

Финансовая защищенность
Опытные специалисты
Тщательная проверка качества
Тайна сотрудничества