Конспект лекций доцента Шабанова М.Ф. по курсу «Естественнонаучная картина мира»

Конспект лекций доцента Шабанова М.Ф. по курсу «Естественнонаучная картина мира»

Приложения к лекциям М.Ф. Шабанова. Лекция №1

Введение, назначение курса, государственный стандарт, научные методы, краткая история мировоззрения и естествознания

Введение, назначение курса, государственный стандарт

Целямиосвоения дисциплин ЕНКМ и КСЕ являются: формирование у студентов научного мышления и материалистического мировоззрения, целостного представления о материальном мире, его фундаментальных закономерностях и принципах. Формирование ясного представления о естественнонаучной картине мира путем изучения и понимания сущности конечного числа фундаментальных законов природы, к которым сводится множество частных закономерностей физики, химии и биологии, информатики, геологии и других наук. Осознание глобальных проблем современного человека и земной цивилизации в связи с ускоряющимся развитием естественных наук и новых глобальных технологий.

В результате изучения курса студент должен знать важнейшие законы, принципы и формулы, уметь провести простые расчеты по прямому применению формул. Представлять историю развития естествознания и современную естественнонаучную картину мира. Иметь представление о современном состоянии естественных наук и глобальных проблемах современного человека и земной цивилизации на этапе перехода биосферы в ноосферу.

Главной задачей является обеспечение будущему специалисту фундаментальной подготовки, позволяющей самостоятельно анализировать научную и техническую информацию, необходимую для решения профессиональных задач.

Основным содержанием курса должны быть фундаментальные законы естествознания, в их строгой формулировке. Недопустимо сводить курс ЕНКМ к одной из наук, которую хорошо знает преподаватель, и формировать однобокую картину естествознания. Требуются глубокие знания физики для представления механистической, тепловой, электромагнитной, астрономической и современной физической картины мира. Именно физика с ее разделами химфизики, биофизики, геофизики, астрофизики, атомной и ядерной физики, теорией относительности и квантовой механики с физическими основами современных технологий составляют основу курса. Революционные изменения идут в биологии. Генетика и биотехнологии могут существенно изменить условия жизни для населения Земли. Нетрадиционные разделы естествознания – системы и общесистемные законы для них, законы кибернетики для социально-экономических систем, законы синергетики и методы информационного управления человеком и общественными системами имеют важное значение для современного человека. Они должны быть понятно и полно представлены в целостной естественнонаучной картине мира.

Новый стандарт предписывает компетентностную модель образования. По определению ФГОС ВПО компетенция – это способность применять знания, умения и личностные качества для успешной деятельности в определенной области и является новой нормой качества образования. Компонентами данной модели являются знания, умения, навыки, и опыт их использования на практике. Общекультурные компетенции (ОК) различны для каждого направления подготовки, а прфессиональные компетенции (ПК) и специальные (СК) – для каждой специализации. Поэтому для каждой специализации нужно разрабатывать новый курс, формирующий эти компетенции.

Автор совместно с профессором Зеленевым В.М. и доцентом Кустовым А.И. в ВГПУ разработали новые учебные программы по естественнонаучной картине мира (ЕНКМ), и концепции современного естествознания (КСЕ) для естественнонаучных и гуманитарных факультетов по направлению подготовки «Педагогическое образование». По направлению подготовки 050100 Педагогическое образование должны быть сформированы следующие компетенции:

Общекультурные – ОК

ОК-1 – владеет культурой мышления, способен к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей ее достижения ;

ОК-2 – способен анализировать мировоззренческие, социально и личностно значимые философские проблемы ;

ОК-4 – способен использовать знания о современной естественнонаучной картине мира в образовательной и профессиональной деятельности, применять методы математической обработки информации, теоретического и эмпирического исследования.

Профессиональные – ПК

ПК-4 – способен использовать возможности образовательной среды, в том числе информационной, для обеспечения качества учебно-воспитательного процесса. По каждой специальности этого направления добавляться еще специальные компетенции.

Решение выше поставленных задач курса рассчитано на 72 часа аудиторной подготовки и 72 часа самостоятельной работы студента. За 36 аудиторных и 36 часов самостоятельной работы, как отводится в некоторых учебных планах, нельзя сформировать цельную картину естествознания, студент успевает усвоить только мозаику этой картины.

Предлагаемый курс лекций рассчитан на безусловное выполнение стандарта и более полное изучение законов природы в физике, биологии, химии, геофизике, астрономии, кибернетики в информационном управлении человеком и общественными структурами. Коренные отличие данного курса КСЕ состоит в том, что в лекциях широко применяется математический подход к описанию законов и закономерностей. Вместо длинных философских рассуждений о законе мы приводим формулу для него, тщательно разъясняя студентам значение всех переменных в формуле, значения важнейших мировых констант и единиц измерения. Даем словесную формулировку закона и требуем от студента умения сформулировать словесную формулировку по написанной формуле. Учим студента использованию формулы в решении простейших задач по применению изучаемых законов. Такой конструктивный («физикалистский « по меткому определению академика Н.Н.Моисеева) подход требует от преподавателя более глубоких знаний законов естествознания и умения решать задачи по их практическому применения. Курс становится более сложным для освоения студентов гуманитариев, для которых математика и физика всегда казались трудными и непонятными. Им приходится более напряженно работать в семестре, разбираясь в сути законов, а не зубрить готовые словесные определения. Конечно, мы даем законы и формулы, редко выходящие за рамки требований Единого Государственного Экзамена (ЕГЭ) по окончанию средней школы, но более широко и полно, как требуется человеку с высшим гуманитарным образованием. Таким образом, мы повышаем уровень знаний по естественным наукам, для будущих специалистов гуманитариев. Ведь все высшее образование по естествознанию, как правило, заканчивается курсом ЕНКМ. Для студентов естественных факультетов курс ЕНКМ завершает формирование целостной научной картины мира.

Многолетний опыт чтения курса показал его эффективность. Оказывается, даже студенты с гуманитарным мышлением запоминают формулы лучше, чем словесные формулировки. Особенно если они применяли их для решения практических задач. Ведь формулы короче словесных формулировок и позволяют непосредственно решать задачи. В то время как заученная словесная формулировка не обеспечивает решение простейших задач и быстро забывается. Такой метод открывает многим студента дорогу к естественным наукам, после многолетнего непонимания их в школе. Известное правило изучения естественных наук «Примеры, часто полезнее правил в изучении естественных наук» хорошо подтверждается нашим курсом.

Определения и термины для научных методов

- единый определяющий замысел, ведущая мысль художественного произведения или научного труда.   Естествознание –система знаний о природе, отрасли наук изучающих окружающий мир как он есть, в его естественном…

Краткая история развития мировоззрения и естествознания на Земле

Позднее появились тотемы– обожествление животных растений, небесных и земных объектов и поклонение им.Тотем нужно было всячески оберегать и… Затем появились магии. Магии вредоносная самая древняя, как и лечебная и… Позднее появились культы племенные, родовые земные и небесные, культ матери родительницы и другие. Каждый из этих…

Древнегреческая натурфилософия

Вот имена и заслуги древнегреческих ученых и философов: Фалес Милетский (625-574 гг. до н.э.). Обучался в Египте. По длине тени измерил высоту пирамиды, чем привёл в восторг фараона. Он заметил, когда длина тени…

Архимедова механика. Наука в эпоху с 1-го по 15-й век. Введение в математику, математика как язык естественных наук

Приложения к лекциям М.Ф. Шабанова. Лекция № 3

 

3.1 Архимедова механика

Архимедова механика, которой пользовались древние греки и после них до наших дней.

Вывод золотого правила механики – Во сколько раз проигрываем в расстоянии, во столько раз выигрываем в силе –основывается на законе сохранения энергии, точнее на равенстве совершаемой работы. Работа есть произведение силы на путь А = F * S Если в системе нет потерь энергии то F1 *S1 = F2*S2 = A (1)

1. Правила рычага.Работа совершаемая обоими концами рычага ровна, из формулы (1) следует F2 = F1*S1/S2, это и есть золотое правило механики!

 

 

На РИС1 и РИС2 приведены два простейших способа использования рычага. Заметим, что во

втором случае сумма сил будет ровна весу подвешенного груза, а давление на опоры, обратно

пропорционально расстоянию до точки подвески.

Правило клина.

Из формулы следует, что

чем меньше высота клина, тем больше его

R

боковое усилие при равной длине клина и силе F1.

3.Правило винта, домкрата.

F2 = F1*S1/S2

S1 = 2 p *R – Путь конца рукоятки за один оборот винта.

S2 = h – Шаг винта, перемещение груза за один оборот.

Подставим эти значения: F2 = F1*2 p *R / h

Это и есть формула для винта или домкрата.

4. Правила ворота и лебедки.

F2 = F1*S1/S2 =F1*2 p R1/2 p R2=F1*R1/R2 F2=F1*R1/R2

Выигрыш в силе пропорционален отношению радиусов для ручки

и вала.

Правила ременной, цепной и зубчатой передачи.

Для ременной, цепной и зубчатой передачи выигрыш в силе на ведомом

валу определяется передаточным числом, определяемым отношением

радиуса ведомого вала – к радиусу ведущего вала – и

пропорционален отношению числа оборотов в минуту ведущего вала

к числу оборотов ведомого вала F2 = F1*R2/R1

Или по отношению числа зубьев шестерен ведомой Z2 и ведущей –Z1 F2=F1*Z2/Z1

Правило подвижных блоков и наклонной плоскости.

На РИС.7 показан подъем груза по наклонной плоскости

под углом -а к горизонту, с помощью 2-х подвижных

блоков.

 

Естествознание в период с 1-го до 15-го века. Эпоха возрождения, становление современных научных методов, открытия в естествознании в15-17 веках.

Циклическое развитие естествознания в этот период свойственно Ближнему Востоку, Индии и Китая. Непрерывно шло развитие математики, прежде всего,… .. Математики Ближнего Востока продвигали и развивали труды древне греческих… Хорошая хронология научных открытий в математике дана в очерке истории математики Д.Я. Стройка и в справочнике по…

Введение в математику, математика как язык и основа естественных наук.

Математика - наука исследующая количественные, логические, функциональные, геометрические (топологические) свойства окружающего мира.

Алфавит математики включает некоторые латинские, греческие и русские буквы. Каждая буква может обозначать константу, переменную или функцию.… F(x)= Fo/x^2, где F(x) - воздействие поля на расстоянии х, Fo-воздействие на… Геометрические образы отражают пространственные характеристики реального мира и базируются в математике на нескольких…

Во всех системах законы математики и результаты вычислений неизменны, меняется только вид записи чисел.

Согласно правилам построения разрядной сетки в первом разряде значение стоящей в нем цифры умножается на основание в нулевой степени, во втором разряде на основание в первой степени (это будет само основание), в третьем разряде на основание во второй степени и так далее. В таблице приведены эти цифры для трех разрядов нескольких систем счисления. Поскольку любое число в нулевой степени по определению равно единице, то это разряд единиц во всех системах. Однако в этом разряде может стоять только 0 или 1 в двоичной, 0,1,2 – в троичной, любая цифра от 0 до 9 в десятичной системе и от 0 до 15 (F) в шестнадцатеричной. Во втором разряде имеем те же числа как в 1-ом разряде умноженные на основание в первой степени. Это будет 2 в двоичной, 3 в троичной, 8 в восьмеричной, 10 в десятичной и 16 в шестнадцатеричной. В третьем разряде тоже умножается на вторую степень основания (см. таблицу 1).

Т А Б Л И Ц А 1

Отметим, что в таблице 1 мы отмечали умножение звездочкой, а возведение в степень стрелкой вверх. В последнем столбце дана запись числа 21 в каждой… 234= 2*10^2+3*10^1+4*10^0 = 2*100 + 3*10 + 4*1 = 200+30+4 = 234; Развернем теперь двоичное число 10101 и убедимся, что это 21.

На ЭВМ используется двоичная система, которая более удобна для вычислений в электронных схемах. Требуется всего один сигнал для представления 1, а цифру 0 можно представить отсутствием сигнала. В привычной нам, десятичной системе требуется девять сигналов для представления цифр от 1 до 9, что снижает надежность ЭВМ, работающей в десятичной системе, и усложняет вычисления, с таким большим набором сигналов.

Одно из величайших достижений человека 20-го века состоит в том, что он сумел описать весь многообразный, красочный, шумящий и быстроменяющийся мир с помощью простейшего алфавита из 2-х символов, 0 и 1 в двоичной системе. В этой системе на ЭВМ обрабатываются тексты, изображения, звуки, создаются красочные виртуальные миры, Решаются разнообразные задачи и проблемы Человечества.

 

Развитие математики часто определяется потребностями других наук и технологий в количественном, кратком и четком описании. Так потребности физики заставили Ньютона, а позднее Лейбница разработать дифференциальное и интегральное исчисление, описанное ниже. Теперь оно получило дальнейшее развитие и используется во всех естественных и гуманитарных науках. Появление ЭВМ вызвало быстрое развитие новых разделов математики, таких как дискретная математика, алгоритмизация, программирование, теория автоматов и других. Решение задач в математике сводится к преобразованию информации из одной формы представления в другую, по строго определенным правилам и алгоритмам. С развитием ЭВМ средства представления и преобразования информации получили большое развитие. ЭВМ решает многие задачи и обрабатывает информацию в миллионы раз быстрее, чем человек. Одна из проблем завтрашнего дня состоит в том, что ЭВМ становится умнее человека и может управлять им, что смертельно опасно для Человечества.

Дифференциальная форма формул Ньютона

Мгновенные значения. V =lim DS /Dt ( при Dt®0) = dS/dt;

a = dV/dt = dS/dt; F = m *dV/dt

Интегральные формулы для пути –S, скорости-V, импульса –P, работы -A.

S =V dt; V =a dt; P =F dt; A =F ds;

Формулы для дифференцирования и интегрирования.

- произведения (f1(x) * f2(x))’ = f1’(x) * f2(x) + f1(x) * f2’(x)) - деления (f1(x) / f2(x))’ = (f1’(x) * f2(x) - f1(x) * f2’(x))/ f2(x) Интеграл суммы и разности двух функций f1(x) +-f2(x) dx =

Ниже приведена таблица производных и интегралов часто используемых функций.

Таблица 2Часто используемые в физике производные и интегралы.

ФУНКЦИЯ	ПРОИЗВОДНАЯ	ИНТЕГРАЛ
а (константа)		ах
х		х/2
х	nx	x/(n+1)
1/x	-1/x	lnIxI
1/x	-n/x	-1/(-n+1)(x)
	-1/	n /(n+1)
e	e	e
a	aln a	aln a
ln x	1/x	x ln x -x
logx	1/x ln a	(x ln x –x) ln a
sin x	cos x	-cos x
cos x	-sin x	Sin x
Tg x	1/cosx	-lnIcos xI
Ctg x	-1/sinx	ln Isin xI

 

Дальнейшее развитие всех наук ведет к более полному применению в них математических методов и ЭВМ, что в свою очередь приводит к появлению новых разделов математики и развитию вычислительной техники.

Введение в физику. Наука о движении кинематика и ее законы. Динамика, законы Ньютона, как основа механистической картины мира.

Приложения к лекциям М.Ф. Шабанова. Лекция № 4

4.1 Введение в физику

Физика от греческого физис – природа. Так назвал свое главное сочинение Аристотель, где описал все известные в 111 веке до н.э. сведения по геометрии, астрономии, земледелию, медицине, ботанике и т.д. Это основа всех этих и других наук (химия, биология, география). Теперь каждая из этих наук имеет свою физику; физхимия, биофизика, физгеография, астрофизика, агрофизика и другие. Физика основа всех прикладных наук. Физика изучает все происходящие во Вселенной процессы и изменения. Она изучает свойства основных, фундаментальных составляющие нашего мира – МАТЕРИИ, ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И ЭНЕРГИИ .

МАТЕРИЯ- МИКРОМИР - элементарные частицы, кванты, атомы, молекулы, плазма; МАКРОМИР - физические тела твердые, жидкие, газообразные; МЕГОМИР – планеты, спутники, звезды, звездные системы, скопления звезд, галактики, скопления галактик, Вселенная размером около 15 млрд. световых лет. Физические поля – ГРАВИТАЦОННЫЕ, ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ, МАГНИТНЫЕ.

Международная система единиц – СИ включает семь основных единиц: Длинна – метр, Масса – кг, Время –сек, термодинамическая температура Кельвина – градус Кельвина-К, сила электрического тока - Ампер –А, Сила света – кандела-кд, количество вещества – моль.

Все измерения в физике делаются, в какой либо системе координат. Наиболее распространены прямоугольная и сферическая системы координат. В прямоугольной системе координат положение любой точки М(хуz), где х,у,z проекции положения этой точки на оси координат Х,У и Z (см. рис. 9). Координаты М(Rah) в сферической системе (например светил на небосводе) определяются расстоянием до нее от центра, или радиусом – R, направлением на эту точку по горизонтали или по сторонам света - угол –а, который называется азимутом, и высотой точки над горизонтом, угол –h (см. рис.9)

Y

 

 

Рис. 9 Прямоугольная и сферическая системы координат

ПРАВИЛО РАЗМЕРНОСТЕЙ: В правой и левой части физических уравнений размерности должны быть одинаковыми. Не могут километры ровняться килограммам в физических формулах

Скалярные величины не имеют направления, например масса, заряд, температура, твердость и другие. Векторные величины имеют направление воздействия, это сила, скорость, ускорение и др. Пример Распределение плотности вещества в неком объеме это скалярная величина, а распределение скоростей движения молекул или частиц этого же вещества – вектор имеющий определенное направление.

Сложение векторов путем совмещения конца предыдущего вектора с началом следующего и результат от начала первого до конца второго. Вычитание тоже, но вычитаемый вектор направляется в противоположную сторону. На правом рисунке показаны векторы сил парусной лодки движущейся против ветра.

Рис.10Сложение векторов и сложение сил двигающих лодку.

Наука о движении - кинематика и ее законы

Обозначения и единицы измерения.

S – Путь; метр км, см, мм V – Скорость; метр/сек, км/час

а – Ускорение линейное метр/сек; t - Время; сек, часы

D - Приращения; любые единицы, смотря, что приращивается

d – Дифференциал, это бесконечно малое приращение

g - Ускорение силы тяготения. Для Земли g = 9,8 м/сек

So, Vo, ao, to, – начальные значения пути, скорости, ускорения, времени.

Средние значения.

S = So + V * (t –to) ; V=(S –So)/(t –to); a = ao + V/t;

S = So+ Vo * t + a *t/ 2

Если начальные значения равны нулю: So=0, Vo=0, и т.д. То они исключаются из формул и формулы укорачиваются. Например, для свободно падающего тела в поле тяготения с высоты ho: a =g; V = g *t; S = h = ho – g *t/2.

Общие законы движения

1 Закон. Если на тело не действуют другие тела, оно сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения. Это закон инерции, первый закон Ньютона.

Закон. Все движения происходят одинаково в покоящихся системах отсчета, или движущихся относительно друг друга с постоянной скоростью. Это принцип одинаковости или равнозначности инерциальных систем отсчета или принцип независимости Галилея.

3 Закон. Все движения материального тела происходят независимо друг от друга и складываются как векторные величины. Так любое тело на земле одновременно участвует в движении Солнца с планетами вокруг Центра Галактики со скоростью около 200 км./сек, в движении Земли по орбите со скоростью около 30 км/сек, во вращении Земли вокруг своей оси со скоростью до 400 м /сек и возможно в других движениях. Получается весьма замысловатая криволинейная траектория!

Если тело брошено с начальной скоростью Vo, под углом a к горизонту то дальность полета –S вычисляется по формуле:

S = 2 V*SIN(a) * COS(a) / g = V*SIN(2a) / g

Максимальная дальность при a =45 градусов. Максимальная высота полета –h вычисляется по формуле :

h = V* SIN(a)/2g

Обе эти формулыможно получить, если учесть, что вертикальная составляющая Vo*SIN(a),а горизонтальная Vo* COS(a), V =g*t, t =V/g.

Cделаем подстановку в основную формулу для высоты

h = g t/2 = g* (V/g)/2 = V/2g = V* SIN(a)/2g.

Это и есть нужная формула. Максимальная высота при бросании вертикально вверх, при этом

a =90 градусов, SIN(a) =1; h = V*/2g

Для вывода формулы дальности полета нужно горизонтальную составляющую умножить на удвоенное время падения с высоты h. Если учитывать сопротивление воздуха, то путь будет короче. Для снаряда, например, почти вдвое. Одной и той же дальности будут соответствовать два разных угла бросания.

 

Рис.11 Траектории полета тела брошенного под углом к горизонту. Рисунок справа движение по окружности.

Движение тела по окружности.

b -Угловое положение вращающегося тела; радианы или градусы относительно оси. Радиан это угол под которым видна из центра окружности дуга равная… а-угловое ускорение измеряется в рад/сек2 b = bо + w * t,Угловое перемещение отbо.

Дифференциальная форма кинематических формул

V =lim DS /Dt ( при Dt®0) = dS/dt; a = dV/dt = dS/dt;

Интегральная форма для пути и скорости.

S =V dt; V =a dt

Точно такие же дифференциальные и интегральные формулы для вращательного движения с точностью до обозначений.

 

Переход к новой системы координат, движущейся по оси Х со скоростью V

  4.3 Динамика, законы Ньютона, как основа механистической картины мира. Механика основывается на 4-х законах Исаака Ньютона

Кроме этих законов важное значение имеют законы сохранения. В системе нет сторонних сил действующих на ее тела (такая система называется замкнутой) сохраняются масса , энергия и количество движения или импульс (произведение массы тела на скорость)

Динамика, обозначения и единицы измерения.

F -Сила , ньютон, кг, грамм; m - Масса, кг, грамм.

а – Ускорение линейное метр/сек; t - Время; сек, часы.

P – Импульс, кг*м/сек; Е - Энергия джоуль. Эрг

G - Гравитационная постоянная, 6,67 10м

S – Путь; метр, км, см, мм . V – Скорость; метр/сек, км/час

w - Угловая скорость вращающегося тела; радиан / сек

b -Угловое положение вращающегося тела; радианы или градусы от начала отсчета.

r - Расстояние между телами, м, см, км; R - Радиус Земли, других планет, км.

Дифференциальная форма формул Ньютона

a = dV/dt = dS/dt; F = m *dV/dt Интегральная формулы для пути –S, скорости-V, импульса –P, работы -A. S =V dt; V =a dt; P =F dt; A =F ds;

Прировняв потенциальную и кинетическую энергию тела, найдем вторую космическую скорость, при которой тело преодолевает тяготение Земли, становится спутником Солнца, т.е. планетой.

m V/ 2= mgR, Отсюда V=2 g*R, или V = = 11,2 км/сек

На основе закона сохранения количества движения основано реактивное движение. Уравнения реактивного движения тел с переменной массы И.В. Мещерского для задачи К.Э. Циолковского показывают, что максимальная скорость, приобретаемая ракетой –V определяется формулой

V = Vr * Ln(Mo/Mн).Где Vr–скорость истечения реактивной струи, Ln(Mo/Mн) – натуральный логарифм отношения полной массы Мо к массе полезной нагрузки Мн.

Максимальная высота -H достигаемая ракетой в поле тяготения Земли:

H = (Ln(Mo/Mн) * Vr) ^2 / 2 g ( Обозначения см. выше)

При этом предполагается, что все топливо сгорит мгновенно и подниматься будет только полезная нагрузка. Естественно, что значительная часть топлива будет израсходовано на подъем самого топлива и оболочки ракеты, и реально достигаемая высота будет значительно меньше. Интересно отметить, что при отношении стартового веса ракеты к полезной нагрузке не менее 50 , скорость истечения реактивной струи должна быть 2-5 раз быстрее пули, чтобы запустить спутник Земли!

 

Приложения законов механики, гидродинамика, колебания и волны.

Приложения к лекциям М.Ф. Шабанова. Лекция № 5

 

Гидродинамика, стационарное и турбулентное течение, капилляры.

S1v1=S2v2=const Рассмотрим идеальную (невязкую) жидкость, стационарно текущую в трубе или по… ∆mv22/2+∆mgh2 = ∆mv12/2+ ∆mgh1 где h -высота

ТУРБУЛЕНТНОЕ ТЕЧЕНИЕ ЖИДКОСТИ ЧИСЛО РЕЙНОЛЬДСА.

S1V1S2V2 Число Рейнольдса это число получается в задаче обтекания жидкостью с… При R ‹ 1 поток огибает цилиндр, течение стационарное.

Давление искривленной поверхности жидкости, капилляры.

Рис 14 Форма поверхности жидкости в трубке со смачиваемыми стенками -2 и не смачиваемыми -1, стрелкой показано направление силы давления, натянутой…   В случае 1 не смачиваемые стенки трубки и выпуклая поверхность жидкости давления увеличивается. При смачивании стенок…

Колебания. волны, звук

Гармоническими называются колебания происходящие по закону синуса или косинуса. Таковым будет движение по кругу или колебания маятника. так как , , где t- время, w-угловая скорость, T-период полного колебания f-частота колебаний -фаза колебаний, их взаимосвязь

Сложение перпендикулярных колебаний с одной частотой.

1. Возможны 3 случая Разность фаз φ2- φ1= 0, 2π - Это…

Энергетика колебаний.

В математическом маятнике идет постоянное преобразование потенциальной энергии тяготения – Ep =mgh , в кинетическую энергию движения шарика – Ekтак , что сумма этих энергий является величиной постоянной Ek + Ep = const

Полная энергия гармонических колебаний пропорциональна массе, квадрату амплитуды и квадрату частоты.

Затухающие колебания.

Силы трения приводят к затуханию колебаний. Для поддержания гармонических колебаний нужна вынуждающая сила, синхронная колебаниям. Иначе колебания установятся с частотой вынуждающей силы. Интересен случай совпадения частоты вынуждающей силы с частотой собственных колебаний системы. Это порождает резонанс когда амплитуда колебаний стремится к бесконечности.

f=f₀sinωt – сила вынуждающая колебания.

Мост или конструкция может обрушиться, если собственная частота колебаний конструкции совпадет с частотой вынуждающей силы.

 

Волновой процесс.

Если в упругую среду поместить колеблющееся тело, то частицы среды придут в колебательное движение, которое будет распространяться с определенной скоростью.

Волна называется продольной, если частицы среды колеблются вдоль прямой распространения волны, если поперек, то поперечной. Продольные волны могут распространяться в газе, жидкости и твердых телах. Поперечные волны могут распространяться только в твердых телах обладающих упругостью сдвига, газы и жидкости не имеют упругости сдвига.

Стоячие волны

Возникает стоячая волна, которая не переносит энергии. В точках узлов нет колебаний, в пучностях по обе стороны узла колебания в противоположных…   Фронт волны может быть плоским, сферическим. Для плоской волны рассеяние энергии связано с трением и другими причинами…

Принцип Френеля.

Звук, звуковые волны Звуковыми акустическими волнами называются волны в упругой среде,… Скорость.В газах 0,2 – 1,2 км/сек, в жидкостях 1,2-2 км/сек, в твердых телах 2-5 км/сек.

Закон Вебера-Фехнера.

L = 10 lg(I/I0) и уровень громкости будет измеряться в децибелах. Шепот – это около 10 дб,… Техническое применение находят ультра звуки. Дельфины слышат на расстоянии до 30 км, а летучие мыши до 100 км. На нем…

Теплофизика и термодинамика. Основные положения молекулярно-кинетической теории вещества, законы для идеальных и реальных газов

Приложения к лекциям М.Ф. Шабанова. Лекция № 6.

 

Теплофизика и термодинамика

P-Даление, паскаль, атм.; V- Обьем, куб. метр (м), см Ет – тепловая энергия (кол-во теплоты) –калория, ккал.; А - работа, кал, ккал, джоуль

Другая формулировка. Нельзя достичь температуры абсолютного нуля посредством реальных конечных процессов. Значит нельзя создать машину, охлаждающую тело до абсолютного нуля.

Эффект Джоуля – Томсона сжижения газов при расширении в пустоту, если температура ниже критической также не способен достичь абсолютного нуля.

Тепловое расширение твердых тел

Формула линейного расширения ℓ=ℓ0(1+α) α=– коэффициент линейного расширения. Объемное расширение v=V0(1+3αТ)=V0(1+βТ), β– коэффициент объемного расширения.

Уравнение теплопроводности Фурье

Если имеется в среде неоднородность температур, то тепло будет передаваться по градиенту от более нагретой области к менее нагретой.

∆Q=–хили более точно в дифференциальной форме =–(х·dt/dx)ds

Это и есть уравнение теплопроводности Фурье.

Коэффициент теплопроводности вещества –х равен количеству теплоты, которое передается при ∆S=1 м2, ∆t=1 сек., ∆T/∆х=–1… Теплопроводность не зависит от давления сил. Средняя длина свободного пробега… Сила трения слоев газов и жидкостей, движущихся с разными скоростями

Уравнение переноса или диффузии газа

∆m=–Д·∆S·∆t или более точно где Д – коэффициент диффузии, знак микро показывает, что направления диффузии… количество переносимого вещества в единицу времени пропорционально градиенту и площади площадки, перпендикулярной к…

Газовые законы для идеального газа

Идеальным газом называется такой, молекулы которого ничтожно малы (материальные точки), упруги и не связаны межмолекулярными силами.

Закон Бойля - Мариотта 1662 – 1667 гг.

Для данной массы газа при постоянной температуре t = const давление газа изменяется обратно пропорционально объему . PV = сonst.

Рис. 18 Графики давления и объема газа для закона Бойля-Мариотта (слева) и Гей Люссака

Зависимость между объемом –V и давлением - Р в законе Бойля =Мариотта. Справа зависимость объема –V и давления -Р от температуры -Т

Законы Гей-Люссака 1802 г.

Для данной массы газа при постоянном давлении (P = const) объем увеличивается пропорционально росту температуры. То же самое при постоянном объеме давление увеличивается с ростом температуры.

V=V₀ (1 + αT) P = P₀ (1 + αT)Оказалось, что α =1/273,16 К = 1/ 277 К^-1, где

Т – температура по шкале Кельвина Т = t_c - 273.16, где t_c– температура по шкале Цельсия.

Из закона Гей - Люссака следует V/V₀ = T/T₀ = P/P₀

Уравнения Клаперона-Менделеева

В 1834 году Клайперон объединил закон Бойля – Мариотта и Гей-Люссака и получил уравнение PV/T = β = const

В 1875 г. Д.И. Менделеев, исходя из законов Клайперона и Авогадро получил общее выражение уравнения состояния газа, связывающее объем – V, давление Р, температуру Т, массу – м и молекулярную массу – М.

PV = m/M RT, где R – 8,32 дж/моль – газовая постоянная. Она равна работе по расширению газа при нагревании на 1˚К.

Связь между скорости движения молеку с температурой и давлением газа

f = m/a ∑Vi2 = m/a N′u2, где u2 – средне квадратичная скорость молекул, a – сторона куба или P = 2/3 n0 mu2/2 = 1/3 n0Ek Это уравнение Клаузиса Давление газа прямо пропорционально средней кинетической энергии поступательного движения молекул, содержащихся в…

Уравнения Ван-дер-Ваальса для молекул реального газа, у которого часть объема молекул занято самими молекулами газа.

(Р+a/V² м) (Vм–в)=RТ

Всякое вещество может быть газообразным, жидким и твердым.

Р   Vм

Если сжимать жидкость, то можно получить состояние растянутой жидкости – ав, насыщенного пара – вd и парообразное состояние – dc. Для каждого вещества существует такая температура, выше которой газ не может превращаться в жидкость ни под каким давлением. Эта температура называется критической. Рис.19 График зависимости давления и объема для реального газа.

Для земной атмосферы, находящейся в поле тяготения Земли, закономерно уменьшение температуры в среднем на –6,5 градуса при подъеме на 1км. В результате на высоте 10 км температура падает от +15 до –50 градусов. Далее падение температуры замедляется и на высоте несколько десятков км начинается повышение температуры с высотой. При том мизерном давлении это не ощутимо для человека и летательного аппарата. Просто молекулы воздуха носятся с большой скоростью, подгоняемые солнечным излучением и потоком частиц от Солнца (солнечный ветер), редко сталкиваясь и достигая скоростей нескольких км/сек. А повышение скорости дает повышение температуры, в соответствии с выше приведенной формулой Больцмана. При этом самые легкие атомы воздуха достигают второй космической скорости и убегают из атмосферы Земли, становясь микро планетами, заполняющими окрестности Солнца.

Давления с высотой уменьшается по барометрической формуле для Земли:

h = 8000*lg(Po/Ph)где h высота в метрах, Po, Ph – давление на уровне моря и заданной высоте. Таким образом, измерив, давление на возвышенности можно определить ее высоту, что на много проще чем пытаться измерить ее в метрах. В справочниках по Земной атмосфере приводятся более точные данные по изменению температуры и давления с высотой.

Циклы Карно, тепловые машины

Работа газа при расширении Р   V   dA=р·dv; А=р·dv Работа совершается газом при расширении… Процесс называется адиабатическим, если нет теплообмена системы с окружающей средой по первому началу терморегуляции.…

Химия наука о веществе, химических реакциях и химических системах.

 

Материя существует в виде вещества и физических, энергетических полей.

Химические реакции - образование новых веществ, закономерности протекания в различных условиях. Химические системы – растворы, сплавы, физико-химические и биохимические формы… Физические свойства вещества –агрегатное состояние ( газ, жидкость, твердое тело, плазма), плотность, твердость или…

Органическая химия

1. Атомы в молекулах соединены друг с другом в определенной последовательности, согласно валентности элементов. 2. Свойства веществ зависит от состава и количества атомов, от… Изучение атомного строения вещества уточнило, объяснило и расширило в ХХ-ом веке эту теорию. Установлено, что все…

Приложение к лекциям Шабанова М.Ф. Лекция № 7.

 

Трудами выдающихся ученых была создана электромагнитная картина мира. Срели них; М,В. Ломоносов 1711-1765 гг, Луиджи Гальвани 1737-1798гг., Огюст Кулон 1736-1806гг., Александрио Вольт 1745-1827гг., Андре Ампер 1775-1836гг., Ганс Эрстед 1777-1851гг., Георг Ом 1787-1854гг., Майкл Фарадей 1791-1867гг., Эмиль Ленц 1804-1865гг., Густав Кирхгоф 1824-1887гг., Джеймс Максвелл 1831-1879гг. Генрих Герц 1857-1894гг., Александр Попов 1859-1906гг., Томас Эдисон 1847-1931гг., Макс Планк 1858-1947 гг., Николо Тесла 1856-1943гг, и другие.

Особенности электромагнитной картины мира.

В отличии от механистической картины мира, основанной на применении законов механики, в электромагнитную картину мира входят неизвестные в механике положения и законы. Вот важнейшие из них.

1. Понятие материи включает электрические, магнитные и гравитационные поля, обладающие массой, энергией взаимодействием на малых и больших расстояниях.

2. Существуют положительные и отрицательные электрические заряды. Каждый заряд создает вокруг себя электрическое поле, напряженность которого убывает пропорционально квадрату расстояния от заряда.

3. Электрические заряды взаимодействуют между собой по закону Кулона. Перемещение зарядов в электрическом поле требует затрат энергии пропорционально величине заряда и напряженности поля.

4. Движение электрических зарядов создает электрический ток, который порождает магнитное поле.

5. Не существует магнитных зарядов. Магнитные поля порождаются электрическим током или переменными электрическими полями.

6. Электрические и магнитные поля взаимосвязаны магнитной индукцией. Переменное магнитное поле или движение проводника поперек магнитных силовых линий порождает в проводнике электрический ток.

7. Электромагнитные поля и взаимодействия между ними распространяется со скорость света. Скорость света в вакууме ровна 299793 км /сек, является предельной скоростью перемещения любой массы или физического тела. Она достижима только для квантов электромагнитного излучения.

8. Возможно превращение массы в излучение, реакция аннигиляции и появление материальной частицы при столкновении квантов, реакция матерелизации. Масса и энергия способны к взаимопревращению, что противоречит механистическому закону их сохранения, но подчиняется более общему закону сохранения массы и энергии.

 

7.1 Электростатика

Обозначения. q-величина заряда, кулон. e - диэлектрическая проницаемость. . m - магнитная проницаемость. r–расстояние между телами, метр, см. u -напряжение, разность потенциалов между двумя точками, вольт. Е-напряженность электрического поля, вольт/метр. H -напряженность магнитного поля, гаусс, эрстед. R -сопротивление электрической цепи, ом. I –сила тока в цепи, ампер. С- скорость света =299793 км/сек в вакууме.

Закон Кулона. F = q1*q2/e *r- сила взаимодействия электрических зарядов q1, q2 на расстоянии –r, равна произведению зарядов деленному на квадрат расстояния между ними.

Вокруг электрического заряда возникает электрическое поле. Оно характеризуется напряженностью –Е, Плотностью энергии-W Работой по переносу заряда –А, по формулам;

Ен = q /e * r- напряженность электрического поля заряда –q на расстоянии –r.

W =e Е/ 8*p -плотность энергии электрического поля .

А = (u2 –u1) *q – работа при переносе заряда - q от напряжения u1 до u2

Силовые линии положительного, отрицательного одиночных зарядов и электрического диполя состоящего из положительного и отрицательного зарядов, расположенных на некотором расстоянии –d, двух одноименных зарядов и заряженной пластины показаны на рис.22

Рис. 22 Силовые линии одиночных зарядов и электрического диполя и конденсатора.

Каждое тело может хранить только определенный заряд при повышении напряжения.

Электрическая емкость тела –С, с зарядом-q и напряжением -U, определяется по формуле :

C=q/U -измеряется в фарадах.

В электротехнике используются специальные устройства для хранения зарядов - конденсаторы. В простейшем случае это две проводящие пластины, разделенные воздушным зазором и заряженные положительным и отрицательным зарядом от полюсов батареи. Обозначение конденсатора показано на схеме ниже. Емкость конденсатора определяется площадью пластин деленной на расстояние междуними. Конденсаторы имеются почти во многих электрических устройствах, особенно в радиосхемах и микросхемах.

 

Электрический ток, электрические цепи

Движение электрических зарядов порождает электрический ток –I

I =q /t - сила тока это изменении заряда-q по времени -t.Если в одну секунду заряд изменяется на один кулон то сила тока один ампер. В замкнутой электрической цепи, где имеется источник тока с напряжением –U вольт и сопротивление –R ом, сила тока определяется законом Ома. Сила тока в цепи равна напряжению –u деленному на сопротивлении –R.

Закон Ома I =u / R

Электрические цепи содержат множество элементов. Наиболее часто употребляемы показаны на таблице 1 с их условными обозначениями. Эти элементы электрических цепей можно включать последовательно и параллельно, как показано на рис 2

 

Таблица 1 Некоторые условные обозначения в схемах электрических цепей и приборов

Элемент гальванический или аккумуляторный или	Выключатель, контакт замыкающий
Батарея элементов	Сопртивление – (Резистор) постоянный
Генератор электромеханический постоянного тока Лампа газоразрядная осветительная	Резистор переменный
	Предохранитель плавкий
Амперметр и вольтметр	Лампа накаливания осветительная
	Конденсатор постоянной емкости Катушка индуктивности
Диод полупроводниковый

 

 

На рис.23 Изображена простая разветвленная цепь состоящая и двух последовательно соединеных батарей, напряжение на которых измеряет параллельно присоединеный вольтметр. Далее последовательно соединено сопротивление R1 далее параллельно соединение сопротивления R2, R3, R4 и R5, R6, в которых и происходит ветвление токов, и наконец амперметр для измерения силы тока. Буквой J обозначено сила тока, а произведение силы тока на сопротивление J*R дает падение напряженияна на этом сопротивлении

 

 

Рис. 23 Простая разветвленная цепь состоящая из двух батарей, шести сопротивлений,

амперметра и вольтметра.

 

Работа совершаемая в цепи электрического тока определяется формулой Джоуля-Ленца:

A = I*U*t где А-Работа тока, I-сила тока, U-напряжение, t-время действия

Если ток переменный, то действующее значение напряжения-Ud равно максимальному напряжению – Umax деленному на корень из 2-х. Такая же формула для тока.

Ud =Umax */, Id =Imax/,

Работа переменного тока определяется по формуле

A = Ud Id cos (j) *t, где -j есть разность фаз между напряжением и током.

Если в цепи нет других электроприемников, кроме сопротивлений, как на рис 2, то работа идет на нагрев сопротивлений, а батареи будут разряжаться

 

Правила Кирхгофа для разветвленной электрической цепи.

Расчет разветвленных цепей упрощается, если пользоваться правилами Кирхгофа. Первое правило относится к узлам цепи. Узлом называется точка, в которой сходится более чем два тока. Токи, текущие к узлу, считается имеют один знак плюс, от узла - минус. Первое правило Кирхгофа является выражением того факта, что в случае установившегося постоянного тока ни в одной точке проводника и ни на одном его участке не должны накапливаться электрические заряды и формулируется в следующем виде:

Алгебраическая сумма токов, сходящихся в узле, равна нулю

Второе правило Кирхгофа является обобщением закона Ома на разветвленные электрической цепи.

В любом замкнутом контуре произвольной разветвленной электрической цепи, алгебраическая сумма падений напряжений (произведений сил токов на сопротивление) соответствующих участков этого контура равна алгебраической сумме эдс входящих в контур.

 

Сопротивление может быть простым, омическим, зависящим от температуры –Т по формуле: Rt= Ro (1-k*T) где Rt,Ro текущее и начальное сопротивление, Т –разность температур, k -кoэффициент роста сопротивления с повышением температуры

R = R1+R2 +R3 –сложение 3-х сопротивлений в цепи при последовательном соединении.

Сложение проводимостей при параллельном соединении сопротивлений

1/R = 1/R1 +1/R2+1/R3

Для переменного тока с частотой-f, катушка намотанная на железный сердечник с индуктивностью –L, будет иметь индуктивное сопротивление по формуле: Ri = f * L.

Для емкости -С емкостное сопротивление-Rc, определяется по формуле Rc =С /f .

На рис.24 показана простая демонстрация наличия магнитной энергии вокруг катушки по которой течет ток. Если разомкнуть

ключ К,на схеме слева получим схему справа, где нет источника тока. Но лампочка ярко вспыхнет и затем медленно погаснет, израсходовав энергию магнитного поля катушки.

Рис.24 Простая схема демонстрации энергии магнитного поля

в катушке с током, при его отключении.

 

Закон Фарадея. Ток в растворах электролитов обусловлен движением положительных ионов металла к отрицательному электроду, где они оседают. Масса чистого металла, полученного в электролизе –М определятся силой тока -I, временем когда ток течет- t, атомным весом вещества-А, его валентностью-w, и постоянной Фарадея –F, по формуле:

Формула Фарадея для электролитов M =A*I*t /F*w

Движущиеся электрические заряды, постоянный и переменный ток порождает магнитное поле. В природе не существует магнитных зарядов и магнитное поле всегда связано с электрическим током. Силовые линии магнитного поля вокруг проводника с током спирально наматываются на него, по траектории ручек буравчика который вворачивается по направлению тока. Как и электрическое поле, магнитное характеризуется напряженностью, плотностью энергии и другим характеристиками.

H = 2*I / C*r -напряженность магнитного поля проводника с током I, на расстоянии –r.

F = 2 m * I1 I2 l /r C- сила магнитного взаимодействия двух проводников с токами -I1, I2, длинной l, на расстоянии – r. m-магнитная проницаемость среды, С-скорость света.

W=m*H/ 8*p -плотность энергии магнитного поля.

 

Рис. 25 Показаны силовые линии магнитного поля постоянного магнита

и катушки по которой течет электрический ток.

 

Опыты Фарадея показали , что при движении проводника поперек силовых линий магнитного поля, или при пересечении проводника переменным магнитным полем в нем возникает электродвижущая сила и по нему течет ток. Сила генерируемого тока и напряжение на концах проводника определяется изменением магнитного потока -Ф. Связь между напряженностью магнитного поля - H, магнитной индукцией-B, магнитным потоком-Ф, током-I и напряжением в катушке-U с числом витков-n, площадью одного витка катушки- S, определяется формулами:

B = m *H; B =m * n*I/ r; Ф =В*S = m H S, U = -D Ф*n /Dt

На рис.26 представлено геомагнитное поле Земли. Видно что геомагнитная ось не совнападает с осью вращения Земли и геомагнитные полюса не сопадают с полюсами Земли. Геомагнитное поле препятствует падению заряженных частиц на Землю, поперек силовых линий поля. Без сопротивления частицы падают на землю только на геомагнитных полюсах, двигаясь вдоль силовых линий.

 

 

Рис.26 Геомагнитное поле Земли.

 

Проникновение в электромагнитную картину мира дало Человечеству очень удобный вид энергии – электричество. Конец 19 –го века и первая половина 20-го века это век электричества. Электроэнергия освещаются и обогреваются наши дома, движутся многие машины и агрегаты. Человек научился превращать электрическую энергию в механическую и наоборот. На этой основе создана новая технология 20-го века.

Электромагнитные устройства проникли во все сферы человеческой жизни, существенно изменив их. Возросло технологическое могущество человека, теперь жизнь человека без электричества не мыслима. Потребности электромагнитных технологий стимулировали дальнейшее развитие электромагнитной теории, проникновение в глубь материи в атомное строение вещества и ядерную физику.

Электромагнитное излучение и его измерение.

· γ-излучение λ≤0,01нм; · рентгеновское излучение 0,01-10 нм; · далекий ультрафиолет 10-310 нм;

Спектральные свойства излучения.

Где h=6,63*10-27 Эрг*с; 6,63*10-27 дж*с; -Постоянная Планка; к=1,38*10-16 эрг/град =1,38*10-23 Дж./K – постоянная Больцмана; с=3,00*1010 См/сек…  

Эффект Доплера

где - радиальная скорость по лучу зрения, с – скорость света. Если источник приближается, то сдвиг будет в коротковолновую часть, если… Половина расстояния между точками профиля линии, где интенсивность спадает в раз называется доплеровской шириной…

Рис А Рис В Рис С

 

Рис.30 Законы геометрической оптики, Рис.А –закон отражения лучей, Рис.В – закон преломления прозрачной пирамидой, Рис.С – построение изображения предмета АВ линзой.

 

Закон преломления. На границе двух сред ( например, воздух и вода) лучи света преломляются и распространяются в другой среде под другим углом к вертикали линии раздела сред. Коэффициент преломления – n = SIN(угла падения) / SIN (угла преломления).В треугольной пирамиде и в линзе, (которую можно представить как две призмы соединение друг с другом основаниями) луч дважды преломляется в сторону основания (см. Рис В)

Правило построения изображения линзой. Для построения изображения предмета АВ нужно из точки В провести два световых луча. Один из них пойдет через центр линзы –О (см. Рис С), второй пойдет параллельно оптической оси АА1 и перпендикулярно плоскости линзы. Этот луч после преломления в линзе пройдет через фокус линзы – F и пересечется с первым лучом в точке В1. Это и будет изображение точки В предмета. Для всех остальных точек предмета изображение строится также и можно сразу нарисовать изображение предмета А1В1 от оптической оси до точки В1. (см. Рис С).

Формула линзы. Расстояние от предмета до центра линзы АО (см. Рис С) и от центра линзы до изображения ОА1, по оптической оси АА1, связаны с фокусом линзы -ОF, формулой:

1/OF = 1/OA1 - 1/AO

Точка F, где собираются все лучи параллельные оптической оси линзы называется фокусом линзы, а расстояние от центра линзы до фокуса –OF (см. Рис С) называется фокальным расстоянием линзы и обозначается -f.

Апертурой или светосилой оптической системы, называется отношение диаметра линзы, или входного отверстия оптической системы -D, к фокальному расстоянию A =D/f.

Увеличение оптической системы –У определяется как отношение тангенса угла зрения на предмет через оптику – tg(a1), к тангенсу угла зрения на предмет глазом человека -tg(a2):

У = tg(a1)/ tg(a2).

Увеличение одно-линзовой лупы вычисляется по формуле:

У = 250 / f,где f – фокусное расстояние лупы в мм, 250 мм расстояния наибольшего разрешения для глаза человека.

Увеличение микроскопа вычисляется по формуле:

У =400/(fob *fok) = d *250/(fob *fok),где fob, fok фокусы объектива и окуляра в мм, d- расстояние от заднего фокуса объектива до переднего фокуса окуляра.

Угловое разрешение телескопа диаметром D с фокусом F. в угловых секундах - d², вычисляется по формуле:

d² = 2,44 F/(D *206265), это диаметр первого дифракционного кружка,который виден в идеальных условиях, фактически разрешение телескопа определяется дрожанием звезд из за нестабильности атмосферы.

 

Световой поток, сила света и освещенность.

Обозначения: С- скорость света =299792 км/сек в вакууме, Ф- световой поток, люмен I – Сила света, свечи. Ео –освешенность, люкс. R –радиус, r – расстояние. W -телесный угол, стерадиан. h –постоянная Планка, E – энергия кванта . l - длинна волны света, d – толщина поглащающего слоя, m –масса, v – скорость, k – коэффициент поглощения.

I = Ф/W - сила света; Eo = Ф/S =I *cos(i) / r-освещенность поверхности S на расстоянии –r.

Eи = s * T- мощность излучения в зависимости от температуры (закон Стефана).

Основные составляющие мира.

Приложение к лекциям Шабанова М.Ф. Лекция № 8.

Структурные составляющие мира - МИКРОМИР, МАКРОМИР, МЕГАМИР.

МАКРОМИР -привычный для человека окружающий мир, доступный непосредственному восприятию зрением, слухом, обонянием, осязанием и вкусом. Познание… МЕГАМИР -Грандиозный по пространственным, временным, материальным,…

Основные, фундаментальные составляющие мира

Имеется 5 основных фундаментальных составляющих мира - МАТЕРИЯ, ПРОСТРАНСТВО, ВРЕМЯ, ЭНЕРГИЯ, ИНФОРМАЦИЯ. Для них нет точных определений. ибо это самые общие понятия и сущности.

МАТЕРИЯ это все тела и объекты твердые, жидкие, газообразные и плазменные, элементарные частицы, фотоны или кванты, физические поля (гравитационное, электрическое, магнитное). Все вышеперечисленные объекты микро, макро и мегамира состоят из материи. Ньтоновская масса - мера количества материи, постоянная величина для всякого тела. Вес всегда пропорционален массе, но различен на разных планетах. Измерить инертную массу проще всего по центростремительной силе, заставив тело двигаться по окружности на канате и измерив силу натяжения каната. При этом будут одинаковые показания на всех планетах. Диапазон измерения масс в физике: 9,1 10грамм – масса электрона, 1.67*10грамм – масса протона, 10грамм –пикограмм, 10грамм – нанограмм, 10микрограмм, миллиграмм, грамм, килограмм, центнер, тонна, 6*10тонн –масса Земли, 2*10тонн или 2*10грамм –массса Солнца. 10тонн масса метагалактики в созвездии Девы. Масса Вселенной 10Солнечных масс. Итого от массы Солнца до массы электрона 33 +28 = 61 порядок перекрытие известных и измеряемых современной наукой масс, что отражает достижения нашей Цивилизации!

Кроме наличия массы материя обладает свойством тяготения или создает вокруг себя гравитационное поле. Именно по притяжению, используя измеритель притяжения – гравиметр, можно обнаружить наличие невидимой массы. Закон сохранения материи - неизменность ее массы в любых физических, химических и биологических процессах, также важнейшее свойство материи. Однако при субсветовых скоростях, больших чем сто тысяч км./сек, масса зависит от скорости и может превращаться в энергию в соответствии с формулами Эйнштейна:

Формула (1) отражает рост массы – m от скорости v. Формула отражает зависимость энергии от массы тела. Обозначения в формулах:

m0 - масса тела в покое, m –масса движущегося тела

v –скорость движения, c- скорость света равная 299793 км/сек

Из формулы (1) следует, что при достижении скорости света v=c выражение под корнем становится равным нулю и масса m возрастает до бесконечности при любой ненулевой массе покоя –m0. На практике это означает, что ни одно материальное тело нельзя разогнать до скорости света. Эксперимент по ускорению электрона, на ускорителе элементарных частиц, подтвердил этот факт. Со скоростью света летают только фотоны или кванты, которые имеют нулевую массу покоя. Колоссальное количество энергии выделяется согласно формуле (2) только при реакции аннигиляции при столкновении вещества и анти вещества, когда все вещество превращается в излучение! Формулы (1) и (2) определяют границу применения законов классической Ньютоновой физики.

Пространство– бесконечное трехмерное пространство однородное и изотропное, с геометрией Евклида. Типовые размеры 10м -15 *10световых лет – радиус Вселенной, 10м до ближайшей Галактики Магелановы облака , 10м до центра нашей Галактики, 10м до ближайшей звезды, 10м радиус орбиты Плутона, 15* 10м радиус орбиты Земли (астрономическая единица), 64 *10радиус Земли. Мега метр, километр, метр, дециметр, сантиметр, миллиметр, микрон - 10– размер вируса. 10нанометр – размер атома, 10пикометр – размер ядра до 10. Перекрытие 42 порядка!

При субсветовых скоростях размеры пространства и любого тела уменьшаются с ростом скорости по формуле (3)

 

Где l – длина движущегося стержня, l0 – этого же стержня в покое, остальные обозначения те же, что в формуле (1). Видно, что при достижении скорости света, длина стержня становится нулевой, при любой исходной его длине! Это показывает на взаимосвязь пространства, времени и плотности материи в пространстве, в соответствии с теорией относительности. Как заметил Эйнштейн, в Ньютоновой физике, если удалить всю материю из Вселенной, время и пространство останутся неизменными, по современным представлениям, при удалении материи с ней исчезнут и пространство и время!

 

Время бесконечное равномерно текущее последовательность секунд, часов, минут, лет. Типовые времена. 15*10лет = 4,73*10сек Возраст Вселенной, 1.5*10-возраст Земли, 5 млн. лет появление человека, 100 лет =3,15 млрд. сек, 1год –31,5 млн сек, 1 день –86400 сек., 1 сек – удар пульса, миллисекунда, микросекунда, 10- наносекунда, 10-пикосекунда (свет походит 3 мм) период молекулярных колебаний, 10- период атомных колебаний, частота световой волны, 10сек свет проходит диаметр атома, 10период колебаний ядра, 10свет проходит диаметр ядра. Итого получается до 42 порядков для временных процессов.

В классической механике время абсолютно и обратимо. Так если нам известны координаты и скорости движения всех тел некоторой системы, то можно рассчитать состояние системы в прошлом и в будущем. Однако уже в классической термодинамике процессы идут необратимо, все горячие тела остывают и Вселенная стремится к тепловой смерти. В развитии всех объектов Вселенной и тем более живых существ четко прослеживается направленность (стрела) времени из прошлого через настоящее в будущее.

В теории относительности время является четвертой координатой в пространственно-временном континууме.Но и в классической механике два объекта не могут встретиться, если не установлено время встречи.Очевидно наш трех мерный пространственный мир скользит по оси времени. Время в системе отсчета движущейся с субсветовой скоростью замедляется в соответствии с формулой (4).

 

Где t – время в движущейся системе, t0 – этот же промежуток времени в покоящейся системе, остальные обозначения те же, что в формуле (1). Видно, что при достижении скорости света, время останавливается. Фотон летящий со скоростью света от границы Вселенной до Земли за 15 млрд лет не стареет ни на одну секунду. Для ракеты летящей со скоростью света не будет ни пространства ни времени!

ЭНЕРГИЯ

Всем видам материи свойственны энергетические характеристики. Согласно формуле Эйнштейна (формула (2)) любая масса содержит колоссальное количество энергии до 1800 мэв на один нуклон. Заметим, что эта энергия выделяется при реакции аннигиляции, когда все вещество превращается в излучение при столкновении материи и антиматерии. Энергетические процессы являются основополагающими во всех изменениях окружающего мира в его эволюции. По количеству используемой энергии оценивается уровень развития цивилизации. Количество энергии измеряется в джоулях. 1 дж. = 1вт*сек = 240 калорий = 10эрг= 6*10 миллионов электрон-вольт (Мэв),

Мощность излучения Солнц 2*10квт, из них на Землю попадает около 4 *10квт. Потребляемая мощность составляет в развитых странах около 1 квт на человека или 10квт на всех землян. Все человечество потребляет менее 0,1% от солнечной энергии падающей на Землю. Основные потребности в энергии удовлетворяются за счет нефти и угля, запасы которых закончатся через 50-100 лет. Запасы урана для атомной энергетики больше, вероятно на несколько столетий. Освоение термоядерных реакций на основе тяжелого водорода обеспечит потребности человека в энергии на тысячелетия. Ядерная энергетика наиболее чистая, но требует высокой культуры, дисциплины и недопустимости терроризма и вредительства, свойственных нынешней рыночной системе. Самой чистой и безопасной энергетикой является солнечная, основанная на преобразовании солнечного излучения в электроэнергию. Космические аппараты обеспечиваются энергией за счет солнечных батарей, преобразующих до 10% энергии солнечного излучения в электрический ток. Для обеспечения потребности человечества в электроэнергии нужно покрыть солнечными батареями площадь около 1000 квадратных километров в экваториальной зоне. Такой проект по силам уже нынешним возможностям нашей цивилизации! Дело только за объединением усилий Человечества для осуществления таких грандиозных проектов, а это уже социальная проблема!

 

Свойства и значение информации

ИНФОРМАЦИЯ – ЭТО ОТРАЖЕНИЕ МАТЕРИАЛЬНОГО МИРА С ПОМОЩЬЮ СИГНАЛОВ И ЗНАКОВ. Мы живем в океане информации. Среда обитания обрушивает на нас тысячи… Многообразны формы представления информации, такие как изображения, звуки, тексты, электромагнитное излучение и…

Особенности современной физики. понятие о строении материи.

Приложение к лекциям Шабанова М.Ф. Лекция № 9.

Ученые и развитие науки в ХХ-ом веке

Трудами выдающихся ученых была создана атомная физика, теория излучений и полей, ядерная физика, теория относительности, квантовая механика, релятивистская астрофизика и все величественное здание современной физики . Среди них;

Вельгельм Рентген 1845-1923 гг., Альберт Майкельсон 1852-1931 гг., Антуан Беккерель 1852-1908 гг., Гендрик Лоренц 1853-1928 гг., Макс Планк 1858-1947 гг., Пьер Кюри 1859-1906 гг., Чарльз Вильсон 1869-1959 гг., Эрнест Резерфорд 1871-1937 гг., Альберт Эйнштейн 1879-1955 гг., Абрам Фед. Иоффе 1880-1960 гг., Ганс Гейгер 1882-1945 гг., Нильс Бор 1885-1962 гг., Сергей Ив. Вавилов 1891-1951 гг., Луи де Бройль 1892-1979 гг., Петр Леонид. Капица 1894-1991 гг., Игорь Евген. Тамм 1895-1971 гг., Николай Ник. Семенов 1896-1983 гг., Ирен Жюлио Кюри 1897-1956 гг., Энрико Ферми 1901-1954 гг., Вернер Гейзенберг 1901-1976 гг., Игорь Вас. Курчатов 1903-1960 гг., Лев Давид, Ландау 1908-1968 гг., Короленв С.П. 1907-1966гг., Илья Мих. Франк 1908-1988 гг., Дмитрий Дмит. Иванченко 1904 –1988 гг, Лев Анд. Арцимович 1909-1973 гг., Ник. Генад. Басов 1922-1987 гг. и многие другие.

Среди этих великих имен значительную долю занимают советские ученые. В СССР за короткий срок выросла лучшая в мире школа физиков, математиков, химиков, биологов, авиа и ракетостроителей и других отраслей науки. Более трети мировой науки делалось в нашей стране. Именно потребности социализма, возможности плановой системы и общественной собственности, создали могучую советскую науку, технику и технологии. Ученый в СССР был уважаемым и хорошо оплачиваемым за свой труд. С переходом к рыночной экономике началось систематическое разрушение отечественной науки, она стала не нужна предпринимателям и капиталистам, государство имеет нищий бюджет, не способный оплачивать развитие науки. Печально, что разрушение научных школ идет необратимо и восстановить их обычно не удается. Пример тому Германия, где была мощная школа физиков, разрушенная Гитлером и войной. Страна восстановлена и заняла достойное место в мире, но нет более школы немецких физиков.

В ХХ –ом веке появились новые научные направления которые коренным образом изменили наши представления об окружающем мире и стали основой новых технологий и техники, Это век великих открытий в физике и астрономии, затем в биологии и химии. Это атомная физика, теория относительности, ядерная физика, электроника, кибернетика, информатика, астрофизика и исследования космоса, синергетика, генетика и биоинженерия, компьютерные технологии, химия создания новых материалов и биохимия. Трудами тысячи выдаюшихся ученых и миллиона научных сотрудников всех специальностей, новые открытия появляются каждый год, иногда месяц, а технологические новшества каждый день! Теперь трудно уследить за ними, тем более, что многие технологические новшества, засекречиваются по законам рыночной экономики, как сильное средство конкурентной борьбы, а односторонняя и лживая реклама искажает суть новых достижений и границы их применения. Ниже мы рассмотрим наиболее общие законы физики.

Законы сохранения в замкнутых системах и законы симметрии

Замкнутыми называются системы в которых не действуют посторонние силы, нет притока или потерь материи и энергии. Размер таких систем может быть любым от элементарной частицы до скопления галактик, свойства также могут быть различным, например живой организм или песчинка. Поэтому замкнутыми можно считать очень многие системы и любую систему можно сделать замкнутой добавив в нее те части с которыми она обменивается материей, энергией или силами. Для таких систем, при любых физических, химических, биологических и других процессах, протекающих со скоростями во много раз меньше скорости света, сохраняются:

1. Материя, масса М =м1 +м2 + м3 = constant

2. Энергия U = E кинет+ Eпотенц.+Eтепловая = constant

3. Импульс P=m*V =m1*V1 + m2*V2= constant

4. Заряд q =q1 + q2= constant

Другие характеристики, например момент вращения, спины частиц, четность и др

При субсветовых скоростях и в квантовой механике, где возможно взаимопревращения материи и энергии, сохраняется материя и энергия в их взаимосвязи.

m = mo / - зависимость массы от субсветовой скорости. Законы сохранения выглядят в более общей форме. Вообще говоря, в природе… Законы симметрии.

Приложение к лекциям Шабанова М.Ф. Лекция № 10.

Астрономические явления, связанные с вращением Земли и ее движением по орбите

  При глазомерной оценке высоты светила над горизонтом, мы всегда получаем… Положение видимого горизонта и его дальность зависят от высоты наблюдателя над земной поверхностью. В открытом море…

Таблица 2. Дальность горизонта.

H								1км.	5км.	10км	100км	200км
D	3,9	8,7	12,3	17,4	27,6		55,1

Таким образом радиус обозреваемой земной поверхности с высотой мачты корабля до 20 км., с горы-Н=5 км.-275 км., с самолета-Н=10 км. около 350 км. со спутника-Н=200км. около 1600км., с орбитальной станции Н=1000км. D=3400км.

Кроме того, понижение видимого горизонта-h в угловых минутах определяется преломлением света в земной атмосфере - рефракцией по формуле (3) :

(3)

 

Горизонтальная система координат не удобна для наблюдений на больших телескопах с автоматическим отслеживанием положения светил (гидированием), так как при суточном вращении Земли одновременно меняется азимут-А и высота светила над горизонтом. Более удобна для астрономических наблюдений экваториальная система, в которой при суточном вращении изменяется одна координата-часовой угол -t, отсчитываемый от меридиана до круга склонения светила с юга на запад. Вторая координата-угол склонения-б, отсчитываемая от плоскости экватора, остается постоянной. Вместо часового угла –t часто используется угол прямое восхождение-a светила, отсчитывается от точки весеннего равноденствия-g в плоскости экватора к востоку до круга склонения светила.

Большой круг, проходящий через полюс и зенит, называется меридианом. При пересечении светилом меридиана с южной стороны оно будет находиться в верхней кульминации, на максимальной высоте над горизонтом. При пересечении светила меридиана с северной стороны , через двенадцать часов после верхней кульминации, оно будет находиться в нижней кульминации. Светила в нижней кульминации, как правило, скрыты за горизонтом, видны только светила находящиеся в околополярной области.

 

Рис. 31 Горизонтальная система . Рис. 32 Экваториальная система координат

Склонение светила можно определять по полярному расстоянию- p – это угол между направлением на полюс и на светило.
Воображаемая ось вращения Земли проходит через полюс-P. В настоящее время полюс расположен в направлении на Полярную звезду с точностью до 1°. Положение полюса медленно меняется из-за прецессии. Высота полюса над горизонтом определяется широтой места-j. Полярное расстояние и склонение связаны очевидной (см. рис.2) формулой(4):

(4) P+б=90° , Р=90°-б

Измерения времени, календарь

Тропическим годом называют промежуток между двумя последовательными прохождениями центра истинного Солнца через точку весеннего равноденствия.… Часовой угол точки весеннего равноденствия называется звездным временем.… (15) S=t+α, S=α в момент кульминации, S=α+12h в нижней кульминации.

Солнечная система.

Наша звезда Солнце.

  На Рис.33 представлен солнечный диск и на его фоне планеты солнечной системы.

Основные типы ядерных реакций, их энерговыделение.

1H + 1H → 2D + e+ + ν + 1.442 Мэв. 14· 1011 лет; 1D + 1H → 3He + γ + 5.94 Мэв. 6 сек; 3He + 3He → 4He + 1H + 1H + 12.860 Мэв 106 лет.

Планеты солнечной системы

Все планеты вращаются почти в одной плоскости эклиптики. Самый большой наклон плоскости орбиты к эклиптике у Плутона 17°,14 и Меркурий - 7°. Венера… .  

Образование солнечной системы, космогонические гипотезы.

По современным данным газопылевое облако могло появилось от взрыва сверхновой звезды, находящейся на расстоянии до 10 парсек. Ударная волна нагребла… Из нее образовались облака размером 10000 а. с., которые за 100 тыс. лет…    

Образование Вселенной, элементы космологии.

      Для галактик эта формула соблюдается во всех…  

Горячая Вселенная.

Экстраполируя назад нынешний закон расширения Вселенной прейдем к ее начальному моменту, который был свыше 10 млрд. лет назад. Тогда Вселенная была…

Адронная эра

10-35с; 1028; 1078; 10-5с; 3*1012; 1016;  

Биология. Основные понятия, классификации, законы биологии.

Приложение к лекциям Шабанова М.Ф. Лекция №11

 

Основные понятия, уровни биосистеми их составляющие

Биология наука о жизни, о ее возникновении и развитии, составе, структуре и функциях живых существ, способах существования и организации живых существ и их сообществ от вирусов до человеческого общества. Это одна из сложнейших наук, требующая глубоких знаний физики, химии, математики, кибернетики, палеонтологии и других естественных наук. Биоорганизмы и системы имеют сложную многоуровенную структуру, с множеством явных и неявных связей, многопараметрическое функционирование органов, организмов и популяций. По мнению академика Г. Иваницкого, возглавляющего институт Биофизики клетки РАН, математическое описание функционирования клетки потребует десятки лет напряженной работы биологов, математиков, физиков и химиков. Описание сложных организмов, включающих десятки миллиардов взаимодействующих клеток, задача еще более грандиозная. Современные физические, химические, математические т кибернетические методы это только начало решения задач биологии. Современная биология в основном только описывает явления живой природы и классифицирует их, часто без глубокого проникновения в суть жизненных процессов.

Основными методами биологии являются наблюдение, опыт, биологический эксперимент, сравнение и обобщение для построения гипотез и теорий. Исторический метод изучения развития, эволюции жизни на Земле. Моделирование на ЭВМ отдельных био процессов и явлений. Биология включает целый ряд обособленных наук – ботанику. Зоологию, экологию, генетику, биофизику, биохимию, микробиологию, эволюционное учение и другие.

Существует множество определений жизни, начиная от гениального определения Ф. Энгельса (Жизнь способ существования белковых тел …..) и заканчивая современными кибернетическими свойствами жизни. Но нет универсального определения, учитывая многообразие свойств и функций жизни. Отметим важнейшие отличия живых систем от не живых. Живая система самообновляющаяся, саморегулирующаяся и самовоспроизводящаяся, благодаря протекающему через нее потоку, веществ, энергии и информации. Это может служить одним из определений живой системы.

Биологические системы имеют несколько уровней по масштабам и функционированию.

1. Молекулярный уровень. Все живые существа состоят из 20 одинаковых аминокислот, 5 одинаковых азотистых оснований и 2 моносахарида, входящих в состав нуклеиновых кислот. 98% массы живых существ состоят из микроэлементов углерода, водорода, кислорода, азота , серы и фосфора. Около 1,9 % составляют микроэлементы серы, фосфора, хлора, калия, магния, натрия, кальция и железа. Живыми существами молекулярного уровня являются вирусы размером от 20 до 300 нм.

2. Клеточный уровень. Клетка является основой самостоятельно функционирующей биологической единицей. Согласно основных положений клеточной теории, созданной в 1838-39 гг. ботаником М. Шлейденом и зоологом Т. Швани, клетка:

Структурная единица строения одно и много клеточных существ.

Функциональная единица живого организма. На уровне клетки протекают все основные процессы жизнедеятельности организмов.

Репродуктивная единица. Это минимальная единица воспроизведения живых существ, бесполого или полового.

Клеточное строение основа единства органического мира.

В состав клетки входят органические вещества – белки , углеводы, жиры, нуклеиновые кислоты, АТФ и неорганические вода и минеральные соли.

3. Органный уровень. Это совокупность органов составляющих живой организм. Каждый орган выполняет определенную функцию питания, дыхания, метаболизма , передвижения, размножения и другие. Орган может существовать отдельно или входить в систему органов выполняющих определенные функции.

4. Организменный уровень. Организм как целое или особь, есть элементарная единица жизни. Вне ее жизни не существует. На земле насчитывается около 1 млн видов животных и 0,5 млн. видов растений.

5. Популяционно-видовой уровень. Популяция одного вида, состоящего из особей – первая макросистема в биологии.

6. Биогеоценотический уровень. Биоценоз это исторически сложившаяся на определенной территории устойчивое сообщество популяций разных видов, связанных между собой и окружающей средой обменом веществ, энергии и информации.

7. Биосферный уровень. Глобальная экосистема, включающая живое вещество, вместе с частями атмосферы, гидросферы и литосферы, способная трансформировать солнечную и другие виды энергии, вовлекая их в кругооборот вещества, энергии и информации.

Важнейшей составляющей клетки являются белки. Это молекулярные цепочки, уложенные в 3-х мерные структуры. в форме переплетенных шаров. Они выполняют следующие функции; сигнальная ( раздражимость), двигательная (белки мыщц), транспортная (гемоглобин), защитная (антитела), энергетическая (расщепление 1 г белка дает энергию 17,6 кДж)., регуляторная (гормоны) и строительная, как материал для структуры клетки. При вредных воздействиях происходит денатурация белков _ разрушение их 3-х мерной структуры, и они теряют многие жизненные функции. При подходящих условиях может происходить обратный процесс ренату рации белков.

Второй важной составляющей являются углеводы. Они состоят из цепочки молекул углерода, окруженных атомами водорода, кислорода и гидроксильной группы ОН. Например, химическая формула глюкозы С6 Н12 О6, причем атомы соединены между собой по определенной структурной формуле. Углеводы и жиры выполняют энергетические функции, хранят запасы питательных веществ и тепло изолируют организм (подкожный жир).

ДНК - дезоксирибонуклеиновая кислота, состоит полинуклеотидных цепочек, закрученных спиралью вправо. Это основной носитель закодированной информации о программе жизни организма,. Способный точно воспроизводить ее, для передачи следующим поколениям.. Путем репликации (копирования с удвоением) образуются две новых одинаковых молекул ДНК из одной материнской.

РНК – рибонуклеиновая кислота, все виды которой представлены одной полинуклеотидной цепочкой. Она передает информацию от ДНК к месту синтеза белка, транспортирует аминокислоты к месту синтеза белка. Рибосомная РНК обеспечивает функционирование и индивидуальность рибосом.

АТФ – аденозинитрофосфат, состоит из пурина, аденина, рибозы и трех фосфатных групп. Для синтеза АТФ требуется 30,6 кДж энергии на 1 моль. Это стандартная единица накопления энергии. При меньшой энергии АТФ не образуется, и энергия рассеивается в виде тепла. Избыток энергии, после образования АТФ, также рассеивается в виде тепла. Источниками энергии и питания живых организмов является солнечное излучение, за счет фотосинтеза или энергия химических связей, поглощаемых молекул – хемосинтез. При фотосинтезе фотон попадает на атом магния, находящийся в центре молекулы хлорофилла, и выбивает из нее электрон. Этот высокоэнергичный электрон отдает часть энергии для образования АТФ, через цепь переносчиков. Затем он соединяется с катионом водорода и порождает очень активный атом водорода. В свою очередь магний восстанавливается, отбирая электрон у гидроксильной группы ОН, которая становится очень активной. Процесс взаимодействия 4-х таких частиц порождает молекулу кислорода и две молекулы воды по химической формуле:

4 ОН > О2^ = 2 Н2О Полная формула фотосинтеза такова:

6 СО2 = 6 Н2О => C6Н12О6 + 6 О2

При этом из углекислого газа и воды синтезируются глюкоза и кислород.

 

Генетика, генетический код, одноклеточные организмы

Для построения белков в природе используется 20 различных аминокислот. Каждый белок представляет собой цепочку или несколько цепочек аминокислот в… Ген – участок молекулы ДНК, отвечающий за определенный признак. Генотип –… Изменчивость возникает в результате рекомбинации и мутации генов. Мутации бывают генные, хромосомные и геномные. Они…

Законы биологии и их возможные применения

Изучение микробиологии, вирусов и бактерий позволило разработать новые методы лечения вызываемых ими болезней, разработать новые медицинские… Большое число законов воспроизводства живых систем открыты генетиками.… По прогнозам некоторых ученых уже в ближайших десятилетиях биоинженерия станет доступна многим, как компьютеры в…

Литература.

1. Универсальный справочник школьника. Книга 2, «Биология» - СПб. ИД «Весь», 2004, 672 с.

2. Универсальный справочник школьника. Книга 1, «Экология» - СПб. ИД «Весь», 2004, 672 с.

3.Д. Эттенборо. Живая планета. –М. 1988. 320 с.

4. А.М. Гиляров, Биосфера. –М. Изд. «Наука», 1972, 364 с.

5. Б.М. Медников Биология: формы и уровни жизни. –М. «Просвещение», 1994, 321 с.

6. Рувинский А.О., Высоцкая Л.В., Глаголев С.М. и др Общая биология (учебное издание)..- М.:: Просвещение, 1993.- 544 с.

7. Основы микробиологии . М . “Медицина “ 1992, 310 с.

8, Каюмов М.К. Программирование продуктивности полевых кудьтур, Справочник – М.: Росагропромиздат,1989, 368с.

.

История Земли. Возникновение и развитие жизни на Земле

Приложение к лекциям Шабанова М.Ф. Лекция №12

 

Образование Земли и ее строение

По современным представлениям Земля образовалась около 4,6 млрд. лет назад. При этом процессы перехода ее в нынешнее состояние длятся до настоящего… Кроме гравитационной и кинетической энергии падающих тел, значительным… Формирование Земли проходило в условиях сильно отличающихся от современных, по составу атмосферы, температуре внутри и…

Происхождение и эволюция человека

У разных народов на разных континентах существует множество преданий о посещении их внеземными небесными существами. Их можно найти среди серьезных… Если говорить о шумерах, организовавших государство более пяти тысяч лет… Вполне возможно, что расцвет шумерской, египетской и других среднеземноморских цивилизаций был связан с…

Литература.

1. Монин А.С. История Земли. – Л. Изд-во «Наука», 1977, 238 с.

2. Эттенборо3.Д.. Живая планета. –М. 1988. 320 с.

3. Мухин Л. Планеты и жизнь.. -М:: Молодая гвардия, 1980.- 191 с

4.. Гиляров А.М, Биосфера. –М. Изд. «Наука», 1972, 364 с.

5. Опарин А.И. Жизнь ее природа, происхождение и развитие. –М. «Наука», 1960, 270 с.

6. Карпенков С.Х. Концепция современного естествознания. – М. «Юнити»2000, 240 с.

7. Рузавин Г.И. Концепция современного естествознания. – М. «Высшая школа»2000, 290 с.

8. Толстых А.В. Возрасты жизни. –М.:. « Наука», 1982, 230с

9. А.А.Зубов Дискуссионные вопросы антропогенеза ж-л, Человек –1997 , №1, с.5-18.

10. И.Л. Андреев Происхождение человека и общества - М. «Наука», 1988, 351 с.

11. Универсальный справочник школьника. Книга 1, «Экология» - СПб. ИД «Весь», 2004, 672 с.

12. Моисеев Н.Н. Судьба цивилизации. Путь разума. –М. Изд-во МНЭПУ 1998, 228с.

13. Ибраев Л.И. Предки человека – наяпитеки. Ж-л «Наука и жизнь», 1989,№9, с147-150.

14. Констебл Дж.. Неандертальцы. –М.: «Мир», 1978, 215 с.

15. И.С.Шкловский Вселенная, жизнь, разум, М. 1969,"Наука", 390 с.

Общесистемные законы, правила и свойства.Особенности системного анализа социально-экономических систем и возможности использования компьютеров в подготовке и принятии решений

Приложение к лекциям Шабанова М.Ф. Лекция №13

 

Общесистемные законы, правила и свойства для природных, технических, биологических и социально-экономических систем.

Система - множество взаимосвязанных элементов или компонентов, обладающая общими интегрирующими свойствами, отсутствующими у ее составляющих. Системы могут быть природными – солнечная система, атмосфера, моря, реки, молекулы, атомы и другие; биологические – биосфера, биоценоз, человек, животные, растения, бактерии, клетки и другие; социально-экономические системы (СЭС) - страны, корпорации, организации, общества и другие ; разнообразные технические и технологические системы, системы управления. Имеются также абстрактные системы в виде информационных, математических моделей и построений, существующих только теоретически или в виде компьютерных программ и виртуальных миров в сознании человека или памяти компьютера.

Ниже представлены формулировки этих законов и наглядные примеры их применения. Первые 8 законов наиболее общие и применимы для всех систем, остальные для самоорганизующихся технических и природных систем и всех биологических и социально-экономических систем. Согласно закону 4 единства противоположностей, могут быть системы, для которых какой либо закон не выполняется, но это редкие исключения. Нумерация законов отражает их общность и важность, по мнению автора, но она не принципиальна для данной работы.

 

2. Важнейшие, фундаментальные общие системные законы и примеры их применения.

1.Закон целостности и появление системных свойств. Целая система больше чем сумма составляющих ее частей. Система всегда имеет свойства, отсутствующие у ее элементов, частей и подсистем. Не элементы порождают систему, а наоборот, членение системы порождает компоненты и элементы. Полный набор частей автомобиля еще не транспортное средство. Набор всех органов не имеет свойств живого организма. Все сотрудники, помещения и оборудование по отдельности это еще не организация, способная решать определенные задачи. Этот закон позволяет определить, является ли какое либо множество элементов системой, по наличию интегрирующих свойств.

Закон иерархичности систем. Всякая образующая система включается в качестве подсистемы в существующую или формирующуюся систему более высокого порядка (надсистему). Возможно деление сложной системы на целостные системы и уровни

Примером первой части закона может быть рождение человека, который сразу становится членом семьи и гражданином, появление новой организации или новой технологии, которые сразу включаются в соответствующие над структуры. Примером деления может быть раздел корпорации на отдельные предприятия, распад страны на независимые государства.

Закон изменения системных свойств, при изменении количественных характеристик системы (переход количества в качество). Во всех системах изменение количественных характеристик системы приводит к появлению нового качества, новых свойств, в том числе и системных.

Это один из важнейших законов материалистической диалектики свойственный не только системам. Так с ростом числа солдат появляются различные по системным свойствам военные формирования – отделение, взвод, рота, полк, дивизия, армия.

Закон единства и взаимодействия противоположностей. Всякая система содержит взаимодействующие противоположности, и это взаимодействие служит двигателем эволюции.

Все элементарные частицы являются одновременно корпускулами и волнами. В механике сила действия равна силе противодействия. В сложных, эволюционирующих системах обычно имеется целая цепочка противоположностей, и их взаимодействие является двигателем эволюции. Так в стабильном биоценозе растения поедают травоядные, которых поедают хищники, а останки растений и животных превращаются бактериями в органические вещества потребляемые растениями. Часто недостатки человека являются продолжением достоинств, а любовь сопровождает ненависть.

Иногда этот закон называют принципом дополнительности противоположных свойств в системах. Это также важнейший закон материалистической диалектики, свойственный не только системам. Мы намерено заменили слово «борьба» на «взаимодействие», ибо борьба есть антагонистическое взаимодействие, существующее не во всех системах. Так в системах торговли продавец и покупатель вовсе не борются.

Закон сохранения и взаимосвязи потоков материи, энергии и информации. Потоки материи, энергии и информации в любой системе сохраняются в определенных пределах и взаимоувязаны. Всякое изменение и нарушение взаимосвязи их приводит к изменению режима функционирования системы.

Этот закон является обобщением законов сохранения материи, энергии и информации. Каждая система имеет ограниченный диапазон живучести и сохранения равновесия с окружающей средой.Многие системы сохраняют жизнеспособность и устойчивость при изменениях потоков материи и энергии до 10% ( закон 10%). Особенно наглядно проявляется этот закон в технических и технологических системах, где изменение потоков материи, энергии и информации неминуемо приведет к изменению функционирования.

6.Закон лимитирующего фактора. Возможность существования системы, ее устойчивость, определяется фактором находящемся в минимуме, или имеющим наихудшее значение, «слабое звено».

Если хотя бы один фактор существования системы ухудшается, то именно этот фактор может стать причиной деградации системы, а благополучие других факторов не спасет ее. Из него следует, что необходимым условием прогресса является недопустимость ухудшения ни одного из важных для жизни системы факторов. Этот закон главнейшее положение для расчета возможного урожая. Он определяется количеством солнечной радиации, воды, тепла, элементами питания и дыхания. Каждую из этих составляющих нельзя заменить другой, и урожай определяется по той составляющей, которая дает минимальный урожай.

Закон согласования и различия частей системы, Индивидуальные характеристики подсистем, частей и элементов системы должны быть согласованы. между собой, но разнокачественные составляющие структурно не зависимы и границы между ними не стираются.

В соответствии с принципом увеличением идеальности, высказанным Г. Лейбницем, гармоничность отношений между частями системы по ходу истории увеличивается. Этот принцип верен для развивающихся систем, но может не выполнятся для деградирующих систем. Согласование не означает, что разница между составляющими системы должна стираться, а границы между ними исчезать, так как разнокачественные составляющие системы всегда структурно независимы. Так в стабильном биоценозе растения, травоядные, хищники и бактерии, связаны и взаимно согласованы и в то же время четко разделены, поскольку поедают друг друга.

Закон жизненного цикла и возможность наличия множества циклов в каждом периоде жизни системы. Всякая система имеет свой жизненный цикл, включающий зарождение, развитие, устойчивое состояние, старение, деградацию и разрушение системы. Цикличность на разных этапах существования свойственна большинству систем

При зарождении и развитии системы большая часть потребляемой материи, энергии и информации используется для создания подсистем и повышения разнообразия и эффективности системы. В зрелом возрасте система имеет максимальную устойчивость, эффективность и разнообразие. В период старения и деградации большая часть потребляемой энергии, материи и информации используется для поддержания системы в рабочем состоянии (эксплуатация старого автомобиля).

Старение и деградация самоорганизующихся системах идет, как правило, ускоренными темпами и его период во много раз короче, чем период развития и зрелого состояния. Старение заканчивается очередным быстротекущим кризисом системы, с которым она уже не может справиться и разрушается или гибнет. Этот закон легко прослеживается на примере жизненного цикла живых существ, и на истории развития могучих государств и цивилизаций, которые создавались и развивались века и тысячелетия, а разрушались в считанные годы. Классический пример, это жизненный цикл человека, его рождение, детство, юность, зрелые годы, старение и смерть.

Примерами циклов в жизни системы являются суточное вращение Земли и годовое обращения ее вокруг Солнца, приливы и отливы моря, четырехтактный цикл двигателей, разнообразные циклические процессы в технике, вдох и выдох живых систем, суточные, недельные, месячные и годовые циклы в жизни человека и социально-экономической системы.

 

Важнейшие общие системные законы для самоорганизующихся систем и примеры их применения.

9. Закон чередования спокойных и кризисных периодов развития. Эволюция всякой системы имеет спокойные периоды, где поведение системы предсказуемо и малые возмущения приводят к малым изменениям в системе, они как бы гасятся. И периоды кризисов или бифуркаций, когда система становится неустойчивой и ее дальнейшее развитие становится непредсказуемым. Малые возмущения могут вызвать большие изменения в системе и перевести ее на другую траекторию развития, где система будет развиваться по другим законам или разрушится.Это важнейшее положение синергетики. Наглядным примером может быть эволюция любой самоорганизующейся системы, например жизнь человека или история страны.

10. Закон необратимости эволюции. Система не может вернуться к пройденному ею состоянию, даже если она снова попадает в прежнюю среду обитания. В сложных самоорганизующихся системах часто наблюдается повторение пройденных этапов, но повтор делается не по кругу, а по спирали, каждый раз на новом уровне развития системы. Ни одна цивилизация или страна не может дважды проходить одинаковый этап развития, даже если условия ее существования остались неизменными. Повзрослевший человек, приехав в родной дом, где все осталось, как в детстве, уже не может вер

нуться в детство. Из-за смены воды в потоке нельзя дважды войти в одинаковую реку.

11.Закон самосохранения и устойчивости. Выживание как главная первоочередная цель системы. Всякая самоорганизующаяся система стремиться к самосохранению и поддержанию устойчивого равновесия с окружающей средой. Именно самосохранение и устойчивое существование в окружающей среде, есть главная, первоочередная цель всякой системы.Доказательством служит тот факт, что погибшим системам цели уже не нужны! Любой организм или саморегулирующаяся техническая система поддерживают устойчивое равновесие с окружающей средой для нормального функционирования.

12. Закон приоритетности общесистемных целей, законов и правил поведения над целями, законами, и правилами поведения для частей системы. Если части системы перестают подчиняться общесистемным законам и правилам или проявляют тенденцию существования по своим законам и правилам, то вся система разваливается.Примеры тому раковые клетки в живом организме, которые живут по своим законам, отравляют весь организм и гибнут вместе с ним. В обществе или стране это "парад суверенитетов" регионов, приводящий к хаосу или развалу страны, как единой системы. Отказ в работе части технической системы приводит к ее разрушению. Законы с 12, 18 и 19 подробнее рассмотрены автором в работе [2].

13. Закон наследственности и изменчивости. Всякая развивающаяся система имеет два типа подсистем с противоположными функциями. Первый тип подсистем стремиться сохранить, передать по наследству, достигнутое состояние системы. Второй, способствует изменению системы и способа ее функционирования для лучшего приспособления к изменениям окружающей среды. Эти подсистемы обеспечивают надежность и устойчивость системы в стабильной и изменчивой окружающей среде.Наследственность и изменчивость, основные факторы теории эволюции Дарвина. Все развивающиеся технические системы (компьютеры, транспортные средства, системы жизнеобеспечения и другие), наследуют структуру и функции предшественников и содержат новые структуры и функции, которых ранее не было.

14. Закон усложнения организации систем. Организация развивающихся систем в процессе эволюции усложняется за счет появления новых подсистем и новых функций. Усложнение организации системы приводит к увеличению возможных путей развития системы. Однако при усложнении системы возрастает число «болевых точек», воздействие на которые может привести к изменению функционирования системы или ее разрушению. Особенно наглядно это выполняется для социально- экономических систем и биологической эволюции жизни на Земле. Усложнение и появление новых функций характерно для всех развивающихся технических систем. Система защиты от поломки сложных систем, становится все более сложной и менее надежной.

15.Закон экспансии системы в окружающую среду и наличия опасного предела экспансии. Всякая развивающаяся система оказывает нарастающее давление на окружающую среду в процессе эволюции. Окружающая среда до некоторого предела выдерживает это давление без существенного изменения. При превышении этого предела среда начинает необратимо меняться, приобретая устойчивость к воздействиям системы. Система часто не может приспособиться к изменениям среды и разрушается или вынуждена переходить на другой путь развития.Эта закономерность особенно важна в экологии, как принцип запретной черты, или предела воздействия человека на природу, за которым окружающая среда начинает необратимо меняться и может стать непригодной для существования человека. Именно принципам и методам поиска и обнаружения таких запретных пределов посвящены последние работы академика Н.Н. Моисеева [1].

16. Закон ускорения развития самоорганизующихся систем. Темпы развития, скорость изменений в самоорганизующихся системах по ходу эволюции возрастает. Наглядным примером этого закона в развитии биосистем служит палеонтология. Периоды существования и появления новых видов животных резко сокращаются по ходу истории развития жизни на Земле. Еще больше видно это ускорение для социальных систем. Первобытно общинный строй существовал десятки тысяч лет, первые государства существовали тысячелетия. В настоящее время социальный строй и условия жизни меняются в течении жизни человека. В некоторых системах наблюдается ускоренное развитие в виде известного в синергетике режима обострения.

17. Эффект кооперативности. Объединение подсистем в систему, как правило, приводит к более экономному или более эффективному использованию материи и энергии, к повышению продуктивности системы. В биологии крупные животные более продуктивные, чем мелкие, в экономике крупные предприятия более эффективны и имеют более низкую себестоимость продукции по сравнению с мелкими предприятиями. Действия сплоченного взвода солдат будут более эффективными в решении многих задач, чем их действия по одиночке.

18. Закон запрета ввода в систему ложной информацию, для сохранения ее нормального функционирования и выживания. Недопустимо вводить в систему ложную информацию, так как это вызывает неадекватную реальным условиям реакцию системы и ее разрушение.

Внушение человеку ложной информации приводит к непониманию им реальной ситуации, чреватой многими бедами или его гибелью. Это опаснее заражения человека вирусами трудноизлечимых болезней! Еще опаснее "промывание" мозгов целому обществу с помощью телевидения, радио и печати, обман его предвыборными обещаниями, замалчивание негативных для существующей власти действительности, что может привести и много раз приводило к кризисам, с тысячам и миллионам человеческих жертв. Информационное управление человеком и обществом с помощью средства массовой информации и информационных технологий позволяет программировать поведение отдельного человека и общества, превращая людей в программируемых роботов [5]. Свободное распространение ложной информации мешающей выживанию, равносильно применению средств массового поражения людей и должно караться соответствующим образом.

19. Закон отставания развития системы управления от физических и технических возможностей управляемой системы. Прежде чем учиться управлять какой либо системой надо ее иметь или построить. На первом этапе освоения управления новой системой выполняются лишь самые поверхностные функции, до умелого, осмысленного и эффективного и безопасного управления сложной системой проходит значительный промежуток времени. Кроме того, система управления должна быть адекватна управляемой системе. Простейший пример, ребенок едва научившийся ползать, но не понимающий опасность падения с края дивана или стола. Человечество с появлением новых глобальных технологий подобно ребенка на краю пропасти, и пока оно поймет все опасности новой технологии, может погибнуть. По мнению многих исследователей именно собственные глобальные технологии становятся главной угрозой существования высокоразвитых цивилизаций. Примером неадекватности управления является перенос системы управления одной системы на другую подобную систему, но с другими свойствами. Печальным примером неадекватности системы управления обществом является попытка насадить демократию западного образца в исламских государствах.

20. Закон (принцип) неопределенности (свободы, случайности) выбора какого–либо параметра или пути развития системы. Большинство систем имеют свободу, неопределенность или случайность выбора, какого–либо параметра или пути развития системы с нарушением причинно-следственной связи.

Для микросистем это принцип неопределенности координат и импульса частицы, открытый Гейзенбергом. В момент кризиса в точке бифуркации выбор дальнейшего пути развития системы не предсказуем, причинно-следственная связь нарушается, и результат зависит от множества мелких возмущений, имеющих случайный характер. Часто осознанный выбор становится неопределенным и приводит к неожиданным результатам, если человек не знает всей информации для верного выбора. Поскольку каждый человек, как и любая система, владеет лишь малой частью бесконечного объема информации об окружающем мире, то вероятность случайного выбора в незнакомой ситуации близка к единице. Это одна из главных проблем верного выбора пути развития для каждого человека или общественной системы.

Заключение по системным законам

Вероятно, существуют и другие фундаментальные общесистемные законы и правила, которые нам не удалось найти и сформулировать. Законы кибернетики важные для социально-экономических систем рассмотрены автором в работе [2]. Законы самоорганизации представлены в работах [3,4]. Интересные применения некоторых общесистемных законов представлены в работе [5]. Есть еще не известные человечеству общесистемные законы, важные для нашего существования. Но уже описанные выше законы и правила дают большое число частных законов и правил для различных систем. Особенно много следствий из этих законов получается в биологии, экологии, для социально-экономических и общественных систем.

 

Особенности системного анализа социально-экономических систем (СЭС) и возможности использования компьютеров в подготовке и принятии решений

1.Сложная многоуровенная, структура системы большое разнообразие элементов и связей между ними. 2.Многообразные связи системы с внешней средой с другими системами, выше и… 3. Целостность – система больше чем набор элементов и имеет новые, неизвестные ее элементам свойства (неаддитивность).…

Системные исследования - форма научно-технической деятельности направленная на описание, изучение, конструирование и управление различного вида системами.

Для определения стратегии управления конкретной системой и принятия стратегических решений необходим системный анализ, который включает:

1.Определение целей, задач и показателей их достижения.

2.Целенаправленный сбор и обработка информации относящейся к исследуемой системе.

3.Определение структуры объекта, описание его свойств, организации и условий существования.

4.Определение цели жизнедеятельности СЭС. Построение гипотез и функций объекта.

5.Исследование объекта с помощью неформальных методов и моделей, определение перечня возможностей альтернативного управления. Уточнение целей и гипотез о механизме функционирования объекта.

6. Определение целей и задач компьютерного моделирования, разработка математического описания и программ для моделирования.

7.Исследование системы с помощью компьютерных моделей. Прогноз известных и неизвестных реализаций функционирования системы.

8.Уточнение и корректировки моделей и выбор наиболее рациональных альтернатив функционирования системы, уточнение основных характеристик и параметров.

Эффективное применение компьютерных технологий возможно при выполнении пп 2., 6,.7,8.

 

Управление СЭС всегда происходит в условиях неопределённости по трем причинам:

1. Принципиальная не определённость развития СЭС конкретный путь развития СЭС никогда не известен, прогнозируется общие направление развития. Это связано с наличием неизвестных целей и самоорганизации у людей входящих в СЭС, что может дать самые неожиданные и не предсказуемые результаты,

2. Неполная наблюдаемость процессов функционирования многие политические, социальные, экономические и другие процессы не наблюдаются, о них можно судить косвенно.

3. Применения людьми, особенно правящей элитой обмана, дезинформации и ложных маневров, В жестокой конкурентной борьбе часто правилом становится - нарушение всех запретов и правил!

В последнем случае система вообще становится не управляемой и в условиях современных технологий это может привести к крупномасштабной катастрофе, вплоть до ядерной войны. Этот случай четко показывает недопустимость в современных условиях так называемого свободного рынка с его постоянной конкуренцией и борьбой между людьми. Конкуренция и борьба должны находится в жестких рамках, и под постоянным контролем большинства населения, если оно желает выжить!

 

Возможности компьютерных методов разработки и принятия решений

С другой стороны мы уже сейчас не можем решать управленческие задачи без компьютеров. Самый талантливый руководитель не способен принять… В настоящее время имеются следующие возможности использования компьютеров в… 1. Компьютерное моделирование СЭС или отдельных их составляющих. С помощью моделирования на современных компьютерах…

Литература.

1. Медоуз Д.Х. Азбука системного мышления. –М: БИНОМ, 2011, 343с.

2. Свиридов В.В. Концепции современного естествознания. Учебное пособие. – Воронеж, Изд-во АОНО «ИММиФ», 2001, 304 с.

3. Компьютер обретает разум. Сб. М.1990, "Мир",240с.

4. Трояновский В.М. Математическое моделирование в менеджменте. Учебное пособие- М: Русская деловая лит-ра, 1999, 240 с.

5. Моисеев Н.Н. Судьба цивилизации. Путь разума. –М. Изд-во МНЭПУ 1998, 228с.

6. Попов Э.П. Экспертные системы: Решение неформализованных задач в диалоге с ЭВМ. - М.: Наука, 1987. - 284 с.

7.Цигичко В.Н. Руководителю о принятии решений – М.: “Инфра”, 1996, 272 с.

8. Свириденко С.С Информационные технологии в интеллектуальной деятельности М:Изд-во МНЭПУ, 1995, 240 с.

Законы кибернетики в приложении к управлению общественными системами

Приложение к лекциям Шабанова М.Ф. Лекция №14

 

Законы кибернетики в приложении к управлению социально экономическими системами

Кибернетика-наука об управлении, получении, передачи и преобразовании информации. Законы кибернетики распространяются на природные, технические, биологические и общественные системы.

Информация в кибернетике это прежде всего теория управления неисчерпаемым разнообразием систем различной природы. По предложению Н. Винера в теории управления рассматривается только та часть информации которая может использоваться для перспективного ориентирования, планирования, прогнозирования, управления и активных действий системы, для ее выживания, сохранения, развития и совершенствования.

Законы кибернетики и их следствия важные для выживания человека и человечества.

Решение задачи, сложного вопроса всегда можно разложить на множество простых вопросов с ответом ДА или НЕТ! Чем сложнее задача тем больше требуется… 2.Закон прогрессивного развития сложной системы и разрушение ее при регрессе.… 3.Закон обязательности цели(программы) для развития сложной системы. Управление и само существование общества и…

Cинергетика и информационное управление

Приложение к лекциям Шабанова М.Ф. Лекция №15

 

Синергетика и традиционное научное мышление

На основе синергетики формируется новое мировоззрение, которое часто противопоставляется традиционному научному мировоззрению. Приведем примеры… 1.1 Хаос более естественен, чем порядок. Порядок надо устанавливать, а хаос… 1.2 Порядок более естественен, чем хаос. Природе изначально присуще стремление к упорядоченности. В любой области…

Информационное управление человеком и общественной системой

Чтобы изменить поведение человека в новых для него условиях достаточно погрузить его в определенное информационное окружение и методично изменять… Целенаправленный развал плановой экономики вверг Россию в небывалый кризис,… Информационная агрессия США и НАТО, начатая еще в 50-х годах по известному плану шефа ЦРУ А. Даллеса, стала…

Методы информационного управления и информационной войны

1.Разрушение или поддержка определенных систем. Создание правдоподобных мифов их всестороннее обоснование, красочное оформление и многократное… 2. Метод комбинирования лжи и правды, извращение фактов для формирования у… 3. Отвлечение населения от насущных проблем и борьбы за свои права, путем организации многочисленных праздников,…

Литература.

1. Селезнев Г.Д. Принципы самоорганизации. Материалы международной конференции «Математика, образование, экология, гендерные проблемы» 26-30 мая 2003 г. т1, ВГУ, г. Воронеж

2. Кара-Мурза С.Г. Манипуляция сознанием. –М. ЭКСМО Пресс 2002, 832 с.

3. Капица С.П., Курдюмов С.П., Малинецкий Г.Г. Синергетика и прогнозы будущего, М. Наука, 1997.

4. Моисеев Н.Н. Судьба цивилизации. Путь разума. –М. Изд-во МНЭПУ 1998, 228с.

5. Моисеев Н.Н. Человек и ноосфера. М, Молодая гвардия, 1990, 352 с.

6. Г.В.Смолян Человек и компьютер, М. 1981, 192 с.

Социальная эволюция человека от каменного века до социализма. Учение

В.И. Вернадского о биосфере и ноосфере

Приложение к лекциям Шабанова М.Ф. Лекция №16

 

Социальная эволюция Человечества от каменного века до социализма

Второй кризис настал у поздних австралопитеков, когда они начали пользоваться каменным топором. Д. Лики обнаружил на их стоянке большинство скелетов… Третий глобальный кризис наступил 10-12 тыс. лет назад из-за отставания… Сначала объединившиеся племена создавали поселения и города, а затем и первые государства. Началось разделение труда –…

Научные прогнозы будущего, учение В.И. Вернадского о ноосфере.

К началу ХХI –го века земная цивилизация создала ряд глобальных проблем требующих быстрого разрешения. Вышеупомянутый закон вероятной гибели… Рыночная экономика развитых стран стала спекулятивной, слабо связанной с… Необходимый переход к новому экономическому порядку не может совершиться быстро и без проблем. Так одна из задач…

По мнению автора для выживания Человечества нужны новые заповеди человека 21-го века. Основа этих заповедей или правил поведения современного человека была разработана в СССР для решения проблемы воспитания человека коммунистического общества. Если из известного кодекса строителя коммунизма исключить преданность делу коммунизма, заменив их общечеловеческими ценностями и целями выживания Человечества, то можно получить нижеизложенные заповеди.

 

Заповеди человека 21 –го века, необходимые для выживания Земной Цивилизации.

Преданность делу выживания и гуманного развития Человечества, Земной Цивилизации, делу мира, дружбы, свободы и благосостояния народов Земли.

Любовь к колыбели нашей Цивилизации Земле, бережное отношение к ресурсам Земли, как общему достоянию всех землян.

Непримиримость к врагам мира, дружбы, свободы и благосостояния народов Земли. К господству, угнетению, эксплуатации, стяжательству, тунеядству, нечестности и карьеризму.

Высокое сознание общественного долга, забота каждого о сохранении и умножении общественного достояния, добросовестный труд на благо общества.

Бережное отношение к Природе, сохранение и приумножение жизненных ресурсов Земли для наших детей и следующих поколений.

Коллективизм и товарищеская взаимопомощь между людьми, каждый за всех и все за одного.

Гуманное отношение и взаимное уважение между всеми людьми, человек человеку друг, товарищ и брат.

Честность и правдивость, нравственная чистота, простота и скромность в общественной и личной жизни.

Любовь и взаимное уважение в семье, забота о воспитании детей, почет и уважение родителям, обеспечение достойной жизни стариков.

Повседневный труд по самосовершенствованию и достижению вершин знаний, искусства, творчества, умений, мудрости, доброты, целеустремленности, решительности, железной воли, божественной нравственности и других лучших черт выдающихся Сынов Земли.

Неисполнение этих заповедей большинством людей грозит Человечеству многими бедами, деградацией и вымиранием или скорым технологическим самоубийством.

 

Литература

 

1. Андреев И.Л. Происхождение человека и общества / И.Л. Андреев. - М. : «Наука», 1988. - 351 с.

2 . Моисеев Н.Н. Судьба цивилизации. Путь разума. –М. Изд-во МНЭПУ 1998, 228с.

3. Моисеев Н.Н.Человек и ноосфера, М. 1990, 352 с.

4. Кара-Мурза С.Г. Манипуляция сознанием. –М.; ЭКСМО Пресс, 2000, 832 с.

5. И.С.Шкловский Вселенная, жизнь, разум, М. 1969,"Наука", 390 с.

6. Вернадский В.И. Размышления натуралиста. Научная мысль как планетное явление. – М.: «Наука» 1977, 205 с.

7. Вернадский В.И. Несколько слов о ноосфере. –М.: 1977, 150 с.

8. Универсальный справочник школьника. Книга 1, раздел «Экология» - СПб. ИД «Весь», 2004, 672 с.

9. Баландин Р.К. Сто великих гениев. – М.:»Вече», 2004, 480 с.

10.Капица С.П. Синергетика и прогнозы будущего / С.П. Капица, С.П. Курдюмов, Г.Г. Малинецкий. - М. : Наука, 1997.