Контрольная работа по концепции современного естествознания

       Установление  этого закона в основном связано  с именем немецкого врача Ю. Майера, который около 1842 г. впервые пришел к идее о возможности взаимного  превращения тепла и работы, английского физика Дж. Джоуля , который в 1843 г. первым вычислил механический эквивалент теплоты, и немецкого ученого Г. Гельмгольца, сформулировавшего в 1847 г. первый закон и понявшего его всеобщий смысл как закона сохранения энергии.² 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                     

____________________________

¹ Базаров И.П. «Термодинамика» - М.: Высш. шк., 1991г. с. 36

² Чуянов В.А. «Энциклопедический словарь юного физика» - М.: Педагогика, 1984 г. С. 270.

Современные представления о  пространстве и времени.

       Пространство  и время объективны и реальны, они существуют независимо от сознания людей и познания ими этой объективной реальности.

       Представления о пространстве и времени используют для количественного описания движения. Понятие пространство и время  возникло из очевидного существования  в природе физических тел.

       В философском словаре время определяется как «атрибут, всеобщая форма бытия  материи, выражающая длительность бытия  и последовательность смены состояний  всех материальных систем и процессов  в мире. Время не существует само по себе; точно также невозможно существование материальных систем и процессов, не обладающих длительностью, не изменяющихся от прошлого к будущему». Оно универсально.

       Всеобщим  свойством времени является необратимость, означающая однонаправленное изменение  от прошлого через настоящее к  будущему. Последние понятия для различных систем, например, в мега-, макро- и микромире оказываются относительными. Так, для объективно существующих систем настоящее время охватывает тот интервал времени, в течение которого они физически взаимодействуют путем обмена материей и энергией. В связи с тем, что скорость распространения воздействий всегда конечна и не превышает скорости света в вакууме, физически проявляющееся во взаимодействиях «настоящее» материальных систем охватывает тот временной интервал, в течение которого они способны провзаимодействовать. Для элементарных частиц это будут очень малые отрезки времени, для Галактики они возрастают до сотни тысяч лет. Внутри этого настоящего для больших систем могут укладываться события прошлого, настоящего и будущего малых систем, существующих намного меньшее время, например, жизни конкретных поколений людей.

       О пространстве в философском словаре  сообщается, что это «форма бытия  материи, характеризующая ее протяженность, структурность, существование и  взаимодействие элементов во всех материальных системах».

       Пространство  – это универсальная форма  существования материи. Важным свойством пространства является его трехмерность. Для определения положения объекта (материальной точки) в пространстве задаются его три координаты, т.е. долгота, широта и высота. Пространство обладает свойством однородности и изотропности. Это значит, что все точки и все направления пространства равноправны.

       Пространственными характеристиками являются положения  относительно др. тел (координаты тел), расстояния между ними, углы между различными пространственными направлениями (отдельные объекты характеризуются протяжённостью и формой, которые определяются расстояниями между частями объекта и их ориентацией).

       Однородность  пространства-времени означает, что в природе нет выделенных пространственно-временных мировых точек. Нет события, которое было бы абсолютным началом четырехмерной, пространственно-временной системы отсчета. В свете идей, изложенных Эйнштейном в 1905 г., четырехмерное расстояние между мировыми точками, т.е. пространственно-временной интервал не будет меняться при совместном переносе этих точек вдоль мировой линии. Это значит, что пространственно-временная связь двух событий не зависит от того, какая мировая точка выбрана в качестве начала отсчета, и что любая мировая точка может играть роль подобного начала.

       Представления о пространстве и времени, формулирующиеся  в теории относительности Эйнштейна, на сегодняшний день являются наиболее последовательными. Но они являются макроскопическими, так как опираются на опыт исследования макроскопических объектов, больших расстояний и больших промежутков времени. При построении теорий, описывающих явления микромира, эта классическая геометрическая картина, предполагающая непрерывность пространства и времени (пространственно-временной континуум), была перенесена на новую область без каких-либо изменений. Экспериментальных данных, противоречащих применению теории относительности в микромире, пока нет. Но саморазвитие квантовых теорий, возможно, потребует пересмотра представлений о физическом пространстве и времени.

       Связь пространства и времени с материей выражается не только в зависимости законов пространства и времени от общих закономерностей, определяющих взаимодействия материальных объектов. Она проявляется и в наличии характерного ритма существования материальных объектов и процессов — типичных для каждого класса объектов средних времён жизни и средних пространственных размеров.

        Одной из важных проблем пространства и времени является вопрос о направленности течения времени. В ньютоновой концепции это свойство времени считалось само собой разумеющимся и не нуждающимся в обосновании. У Лейбница необратимость течения времени связывалась с однозначной направленностью цепей причин и следствий. Современная физика конкретизировала и развила это обоснование, связав его с современным пониманием причинности. По-видимому, направленность времени связана с такой интегральной характеристикой материальных процессов, как развитие, являющееся принципиально необратимым.

       К проблемам пространства и времени, также обсуждавшимся ещё в древности, относится и вопрос о числе измерений пространства и времени. В ньютоновой концепции это число считалось изначальным. Однако ещё Аристотель обосновывал трехмерность пространства числом возможных сечений (делений) тела. Интерес к этой проблеме возрос в 20 в. с развитием топологии. Л. Брауэр установил, что размерность пространства есть топологический инвариант — число, не изменяющееся при непрерывных и взаимно однозначных преобразованиях пространства. В ряде исследований была показана связь между числом измерений пространства и структурой электромагнитного поля (Г. Вейль), между трехмерностью пространства и спиральностью элементарных частиц. Всё это показало, что число измерений пространства и времени неразрывно связано с материальной структурой окружающего нас мира.

       Кроме физического понятия пространства и времени, в современной науке  используются понятия биологического, психологического и социального пространства и времени. Своеобразие биологических систем обеспечивается особенностью пространственно-временных форм органической материи (белковых молекул), а именно, их молекулярной асимметрией (хиральностью), а также существованием собственных временных ритмов, синхронизацией их друг с другом и с внешними ритмами, в частности, сменой дня и ночи или сменой времени года. Формирование психологического пространства и времени происходит в результате становления человеческой психики. Психическая регуляция движений человека и его предметных действий происходит не только на уровне отражения внешнего физического пространства, но и на основе собственной телесной биомеханики и собственного пространства.  В обществе теперь тоже признается действие пространственно-временных отношений. К ним относятся собственные ритмы общественных систем и темпы изменения в различных сферах общественной жизни. Метрические (количественные) и топологические (качественные) свойства пространства и времени в таких объектах могут существенно различаться.

       Существуют  понятия жизненного и духовного  пространства. В нашем мире, будь то человек, животное или мир неживой  материи, все требует своего жизненного пространства. Понятие «жизненное пространство»  намного шире физического объема тел, и для живой материи оно включает в себя и пространство жизненных ресурсов, и проблему гармоничного пребывания человека на Земле. Свое жизненное пространство ищет и занимает косная материя. Например, когда внешние условия изменяются так, что вещество, находившееся в растворе, должно закристализироваться, никакие внешние силы не удержат объем тела прежним. Будет реализовываться то жизненное пространство кристалла, которое задано типом кристаллической решетки для данного вещества.

       Духовное  пространство ассоциируется с чувством свободы, простора, независимости и красоты. Это гармония внутреннего мира с внешним, видимым миром. Когда рождается духовная свобода, тогда человек может выбирать свой духовный путь, обретая свободу духовного волеизъявления.¹

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

______________________________

¹ Владимиров Ю.С. «Пространство-время: явные и скрытые размерности» - М.: Наука, 1989. С. 125.

Развитие  учения о составе  вещества.

       Вопрос  о том, из чего состоят вещества, почему они обладают разными свойствами и почему свойств так много, на разных этапах развития общества решался по-разному.

       Демокрит (IV век до н.э.), Эпикур (III век до н.э.) – представители атомистической философии – высказывали гениальные догадки о том, что все тела состоят из атомов различной величины и формы, чем и объясняли различие тел. Аристотель (III век до н.э.) и Эмпедокл (IV век до н.э.) видимое разнообразие тел природы объясняли с антиатомистических позиций, посредством сочетания в телах различных элементов-стихий или элементов свойств: тепла и холода, сухости и влажности. В соответствии с представлениями Аристотеля о присущей первоматерии противоположности свойств, считали, что переход одних веществ в другие, связанный с появлением их новых специфических свойств и «форм», обусловлен стремлением к некоторому «выравниванию» свойств различных элементов.

       В эпоху эллинизма, благодаря быстро развивающейся торговле золото и  серебро превратились во всеобщий эквивалент производимых товаров. Трудность их получения привела к попыткам применить на практике положения Аристотеля о превращении одних веществ в другие, получить золото из более распространенных металлов – ртути, свинца и других. Так возникло учение о «трансмутации» (превращении), согласно которому можно, изменяя сочетание элементов, получать вещество с иными свойствами. Эта проблема оказалась в поле внимания алхимиков, став основной задачей их деятельности.

       Главной целью алхимия считала поиски «философского камня» для превращения  неблагородных металлов в благородные, получение эликсира долголетия, универсального растворителя и др. учение о трансмутации и деятельность алхимиков жестко преследовалось церковью. Положения алхимии в VIII веке были развиты арабскими учеными, которые предположили, что металлы могут получаться не при непосредственном соединении четырех элементов, а другим путем: вначале образуется «сера» из огня и воздуха и «ртуть» из земли и воды, а уже из них получаются различные металлы. Эта теория «серы» и «ртути» как основных элементов-качеств получила широкое распространение в Западной Европе в XIII – XIV в.

       Этой  теории придерживался Теофаст Парацельс (1493-1541 гг.), швейцарский ученый, который  в отличие от алхимиков, подчеркнул вещественный характер трех начал: «серы» - начала горючести», «ртути» - начала летучести, «соли» - начала огнепостоянства, считая, что каждый элемент Аристотеля должен состоять из этих начал. В «ртутно-серной» теории алхимиков первоэлементы Аристотеля обретают новую жизнь в виде телесных, химически обрабатываемых объектов. Парацельс ставит перед алхимией иную задачу, чем «делать серебро и золото». Он ставит задачу исследовать свойства веществ и найти новые соединения с более полезными для медицинских целей свойствами, чтобы помогать человеку от болезней, так как рассматривает человека состоявшим из тех же начал-элементов и нарушением их равновесия объясняет все заболевания. По мнению Парацельса, с помощью химических препаратов нарушение равновесия можно исправить. Он сам успешно применял препараты ртути против сифилиса. Вскоре медицинскую химию стали преподавать на медицинских факультетах университетов.

       Пытаясь решить поставленные задачи, алхимики нарабатывают огромный химический опыт: разрабатывают приемы лабораторной практики, способы получения практически  ценных продуктов.

       В 1660 г. Бойль создает теорию, по которой  окружающий нас мир построен из мельчайших частичек единой первоматерии, различных  по размерам, форме и массе. Эти  частицы, которые он назвал корпускулами, являются носителями движения. Они, объединяясь  и разъединяясь, образуют качественно различные тела «структурные формы вещества». Этой теорией он положил начало современному представлению собственно о химическом элементе как о «простом теле» или как о пределе химического разложения вещества, переходящем без изменения из состава  одного сложного тела в состав другого сложного тела. Среди этих тел Бойль называл воду, землю, железо, ртуть. Два последних элемента тогда были им отнесены к «структурным формам вещества». Бойль не смог на практике правильно решить проблему состава вещества, потому что в то время еще не знали ни одного химического элемента, а лишь стремились получить химические элементы как «простые тела» и пользовались при этом самым универсальным по тому времени методом разложения «сложных тел» - прокаливанием.