Studrb.ru банк рефератов
Консультация и поддержка студентов в учёбе

Главная » Бесплатные рефераты » Бесплатные рефераты по концепции современного естествознания »

Концепции современной физики

Концепции современной физики [11.10.10]

Тема: Концепции современной физики

Раздел: Бесплатные рефераты по концепции современного естествознания

Тип: Контрольная работа | Размер: 19.71K | Скачано: 262 | Добавлен 11.10.10 в 22:05 | Рейтинг: +1 | Еще Контрольные работы

Вуз: ВЗФЭИ

Год и город: Владимир 2009


План:

Введение.

1. Сущность квантово - механической концепции описания микромира.

2. Взгляды М. Планка, Луи де Бройля, Э. Шредингера, В. Гейзенберга, Н. Бора и др. на природу микромира.

3. Особенности волновой генетики.

Заключение.

Список литературы.

 

Введение.

Естественные науки, начав изучение материального мира с наиболее простых непосредственно воспринимаемых человеком материальных объектов, переходя далее к изучению сложнейших объектов глубинных структур материи, выходящих за пределы человеческого восприятия и несоизмеримых с объектами повседневного опыта.

Применяя системный подход, не только выделяет типы материальных систем, а раскрывает их связь и соотношение.

В науке выделяют три уровня строения материи:

Микромир – мир предельно малых, непосредственно не наблюдаемых микрообъектов, пространственная разномерность которых исчисляется от

10-8 до 10-16 см, а время жизни – от бесконечности до 10-24 секунд.

Изучая микрочастицы, учёные столкнулись с парадоксальной, с точки зрения классической науки, ситуацией: одни и те же объекты обнаруживали как волновые, так и корпускулярные свойства.

Тот факт, что один и тот же объект проявляется и как частица и как волна, разрушал традиционные представления. Форма частицы подразумевает сущность, заключённую в малом объёме или в конечной области пространства, тогда как волна распространяется по его огромным областям. В квантовой физике эти два описания реальности являются взаимоисключающими, но равно необходимыми для того, чтобы полностью описать рассматриваемые явления.

Целью данной контрольной работы является:

 

  1. Сущность квантово – механической концепции описания микромира.
Теоретическое исследование свойств электромагнитных волн привели Максвелла к созданию электромагнитной теории света, в соответствии с которой свет представляет собой также электромагнитные волны.
 Электромагнитные волны были впервые обнаружены немецким физиком Г. Герцем (1857-1894), доказавшим,  что законы их возбуждения и распространения полностью описываются уравнениями Максвелла.
       Однако теория Максвелла не смогла объяснить процессы испускания и поглощения света, фотоэлектрического эффекта, комптоновского рассеяния и т.д. Теория Лоренца в свою очередь не смогла объяснить многие явления, связанные с взаимодействием света с веществом, в частности вопрос о распределении энергии по длинам волн при тепловом излучении абсолютно черного тела.
Перечисленные затруднения и противоречия были преодолены благодаря смелой гипотезе, высказанной в 1900 г. немецким физиком М. Планком, согласно которой излучение света происходит не непрерывно, а дискретно, т.е. определенными порциями - квантами. Сумма энергий этих мельчайших порций энергии определяется через число колебаний соответствующего вида излучения и универсальную естественную константу, которую М. Планк ввел в науку под символом h:
E = hy;
Теория Планка  объяснила тепловое излучение абсолютно черного тела и  положила начало формирования квантово - механической картины мира.

Первым физиком, который восторженно принял открытие элементарного кванта действия и творчески развил его, был Альберт Эйнштейн. В 1905 г. он перенёс гениальную идею квантового поглощения и отдачи энергии при тепловом излучении на излучение вообще и таким образом обосновал новое учение о свете.

Представление о свете как о дожде быстро движущихся квантов было

чрезвычайно смелым, почти дерзким, в правильность которого вначале поверили немногие. Прежде всего, с расширением квантовой гипотезы до квантовой теории света был не согласен сам М. Планк, относивший свою квантовую формулу только к рассматриваемым им законам теплового излучения чёрного тела.

В 1924 г. произошло одно из величайших событий в истории физики: французский физик Луи де Бройль выдвинул идею о волновых свойствах материи. В своей работе “ Свет и материя ” он писал о необходимости использовать волновые и корпускулярные представления не только в соответствии с учением А. Эйнштейна в теории света, но также и теории материи. Л. Бройль утверждал, что волновые свойства, наряду с корпускулярными, присущи всем видам материи: электронам, протонам, атомам, молекулам и даже микроскопическим телам.

Признание корпускулярно - волнового дуализма в современной физике стало всеобщим. Любой материальный объект характеризуется наличием как корпускулярных, так и волновых свойств.

 

  1. Взгляды М. Планка, Луи де Бройля, Э. Шредингера, В. Гейзенберга, Н. Бора и др. на природу микромира.

При переходе к исследованию микромира обнаружилось, что физическая реальность едина и нет пропасти между веществом и полем.

Первый шаг в этом направлении был сделан немецким физиком М. Планком. Как известно, в конце XIX в. в физике возникла трудность, которая получила название “ ультрафиолетовой катастрофы”. В соответствии с расчётами по формуле классической электродинамики интенсивность теплового излучения абсолютно чёрного тела должна была неограниченно возрастать, что явно противоречило опыту.

Представление о свете как о дожде быстро движущихся квантов было чрезвычайно смелым, почти дерзким, в правильность которого вначале поверили немногие. Прежде всего, с расширением квантовой гипотезы до квантовой теории света был не согласен сам М. Планк, относивший свою квантовую формулу только к рассматриваемым им законам теплового излучения чёрного тела.

Гипотеза о всеобщем дуализме частицы и волны, выдвинутая Луи де Бройлем, позволила построить теорию, охватывающую свойства материи и света в их единстве. Кванты света становились при этом особым моментом всеобщего строения микромира.
В конце XVII в. почти одновременно возникли две, казалось бы, взаимоисключающие теории света:
  • И. Ньютон предложил теорию, согласно которой свет представляет собой поток световых частиц (корпускул), летящих от светящегося тела по прямолинейным траекториям;
  • X. Гюйгенс (1629-1695) вдвинул волновую теорию, рассматривающую свет как упругую волну, распространяющуюся  в мировом эфире.
В течение ста с лишним лет корпускулярная теория имела гораздо больше приверженцев, чем волновая.
Однако в начале XIX в. французскому физику О.Ж. Френелю (1788-1827) удалось на основе волновых представлений выявить все известные в то время оптические явления.
        В результате волновая теория света получила всеобщее признание, а корпускулярная теория  была забыта почти на столетие.
В конце XIX - начале XX вв. ряд новых опытов заставил вновь вернуться к представлению об особых световых частицах - фотонах. Было установлено, что свет имеет двойственную природу, сочетая в себе как волновые свойства, так и свойства, присущие частицам.

В одних явлениях, таких как: интерференция, дифракция и поляризация, свет ведет себя, как волна, в других (фотоэффект, эффект Комптона) - как поток частиц (фотонов).

По современным представлениям свет имеет двойственную корпускулярно-волновую природу  (в связи с этим принято говорить о корпускулярно-волновам дуализме):  в одних случаях он ведет себя как электромагнитная волна, в других - как поток особых частиц или корпускул (фотонов).

Согласно современным представлениям электромагнитная природа света - это лишь одна разновидность проявления света. Другая разновидность характеризуется его квантовой природой.
В 1924 г. выдающийся французский физик Луи де Бройль (1892-1987) выдвинул смелую гипотезу о том, что двойственность не является особенностью одних только оптических явлений, но имеет универсальное значение.
По де Бройлю, движение электрона или какой-либо другой частицы связано с волновым процессом, характеризующимся длиной волны. Луи де Бройль  определил длину волны микрочастицы по аналогии с длиной волны фотона:
                                                                         
где m - масса частицы;
V - ее скорость;
h - постоянная Планка;                      
Принцип неопределенности.
    Познакомимся с важным принципом физики макромира - принципам неопределенностей Гейзенберга.
В классической механике состояние материальной точки (классической частицы) определяется заданием значений координат, импульса, энергии и т.д. Перечисленные величины называются динамическими переменными.
Строго говоря, микрообъекту не могут быть приписаны указанные динамические переменные.
 Однако информация о микрочастицах может быть получена путем наблюдения их взаимодействия с приборами, представляющими собой макроскопические тела. Поэтому результаты измерений, естественно, выражаются в терминах, разработанных для характеристики макротел, т.е. через значения динамических переменных. В соответствии с этим измеренные значения динамических переменных приписываются микрочастицам. Например, говорят о состоянии электрона, в котором он имеет определенное значение энергии и т.д.
Своеобразие свойств микрочастиц проявляется в том, что не для всех переменных получаются при измерениях определенные значения.  Так, например, электрон (и любая другая микрочастица) не может иметь одновременно точные значения  координаты х и импульса р.
Неопределенности координат и импульса удовлетворяют соотношению В. Гейзенберга (1927):
где ∆х и ∆р - неопределенности значений х и р, являющиеся среднеквадратичными отклонениями.
Это выражение  называется соотношением неопределенностей или принципом неопределенности.
Физический смысл принципа неопределенности состоит в том, что невозможно одновременно определить значения координаты и импульса частицы.
Следует отметить, что  когда речь идет о взаимодействиях и структуре микрочастиц, представления квантовой теории коренным образом отличаются от классических.
Если же квантовая теория верна, то нельзя надеяться на то, что с помощью классической физики можно изучить явления микромира и строение вещества.
Принцип дополнительности  Н. Бора.
Для описания микрообъектов Н. Бор сформулировал в 1927 г. принципиальное положение квантовой  механики - принцип дополнительности, согласно которому получение экспериментальной информации об одних физических  величинах, описывающих микрообъект (элементарную частицу, атом, молекулу), неизбежно связано с потерей информации о некоторых других величинах, дополнительных к первым.
Такими взаимно дополнительными величинами можно считать, например, координату частицы и ее скорость (или импульс).
В общем случае дополнительными друг к другу являются физические величины, которым  соответствуют операторы, не коммутирующие между собой, например, направление и величина момента импульса,
кинетическая и потенциальная энергия.
 
 
  1. Особенности волновой генетики.

Открытия, сделанные в квантовой механике, оказали плодотворное воздействие не только на развитие физики, но и на другие области естествознания, прежде всего на биологию, в рамках которой была разработана концепция волновой, или квантовой, генетики.

Когда в 1962 г. Дж. Уотсон, А. Уилсон и Ф. Крик получили Нобелевскую премию за открытие двойной спирали ДНК, несущей наследственную информацию, то генетикам показалось, что основные проблемы передачи генетической информации близки к разрешению. Вся информация записана в генах, совокупность которых в клеточных хромосомах определяет программу развития организма. Ставилась задача расшифровки генетического кода, под которым понималась вся последовательность нуклеотидов в ДНК.

Однако действительность не оправдала ожиданий ученых. После открытия структуры ДНК и детального рассмотрения участия этой молекулы в генетических процессах основная проблема феномена жизни — механизмы ее воспроизведения — осталась, по сути, нераскрытой. Расшифровка генетического кода дала возможность объяснить синтез белков. Классические генетики исходили из того, что генетические молекулы, ДНК, имеют вещественную природу и работают как вещество, представляя собой вещественную матрицу, на которую записан вещественный генетический код. В соответствии с ним нарабатывается плотский, вещественный и материальный организм. Но вопрос о том, каким образом в хромосомах кодируется пространственно-временная структура организма, на основе знания последовательности нуклеотидов решить нельзя. Советскими учеными А.А. Любищевым и А.Г. Гурвичем еще в 20—30-е годы была высказана мысль о том, что рассмотрение генов как чисто вещественных структур явно недостаточно для теоретического описания феномена жизни.

А.А. Любищев в своем труде «О природе наследственных факторов», изданном в 1925 г., писал о том, что гены не являются ни кусками хромосомы, ни молекулами автокаталитических ферментов, ни радикалами, ни физической структурой. Он считал, что нужно признать ген как потенциальную субстанцию.

А.Г. Гурвич утверждал, что в генетике «необходимо ввести понятие биологического поля, свойства которого формально заимствованы из физических представлений». Главная идея А.Г. Гурвича заключалась в том, что развитие эмбриона происходит по заранее установленной программе и принимает те формы, которые уже имеются в его поле. Он первый объяснил поведение компонентов развивающегося организма как целого на основе полевых представлений. Именно в поле содержатся формы, принимаемые эмбрионом в процессе развития. Виртуальную форму, определяющую результат процесса развития в любой его момент, Гурвич назвал динамически преформированной формой и тем самым ввел в первоначальную формулировку поля элемент телеологии. Разработав теорию клеточного поля, он распространил идею поля как принципа, регулирующего и координирующего эмбриональный процесс, также и на функционирование организмов. Обосновав общую идею поля, Гурвич сформулировал ее как универсальный принцип биологии. Им было открыто биофотонное излучение клетки.

Идеи русских биологов А.А. Любищева и А.Г. Гурвича являются гигантским интеллектуальным достижением, опередившим свое время. Суть их мыслей заключена в триаде:

  • Гены дуалистичны — они вещество и поле одновременно.
  • Полевые элементы хромосом размечают пространство — время организма — и тем самым управляют развитием биосистем.
  • Гены обладают эстетически-образной и речевой регуляторными функциями.

Эти идеи оставались недооцененными вплоть до появления работ В.П. Казначеева в 60-е годы XX в., в которых экспериментально были подтверждены предвидения ученых о наличии полевых форм передачи информации в живых организмах.

Одновременно с экспериментами В.П. Казначеева китайский исследователь Цзян Каньчжен провел серию супергенетических экспериментов, которые перекликались с предвидением А.Л. Любищева и А.Г. Гурвича. Отличие работ Цзян Каньчжена в том, что он проводил эксперименты не на клеточном уровне, а на уровне организма. Он исходил из того, что ДНК — генетический материал — существует в двух формах: пассивной (в виде ДНК) и активной (в виде электромагнитного поля). Первая форма сохраняет генетический код и обеспечивает стабильность организма, а вторая в состоянии его изменить путем воздействия на него биоэлектрическими сигналами. Китайский ученый сконструировал аппаратуру, которая была способна считывать, передавать на расстояние и вводить волновые супергенетические сигналы с биосистемы-донора в организм-акцептор. В результате он вывел немыслимые гибриды, «запрещенные» официальной генетикой, которая оперирует понятиями только вещественных генов. Так появились на свет животные и растительные химеры: куро-утки; кукуруза, из початков которой росли пшеничные колосья, и т.д.

После экспериментальных работ В.П. Казначеева и Цзян Каньчжена, которые не могли быть объяснены в терминах традиционной генетики, возникла настоятельная необходимость в теоретическом развитии модели волнового генома, в физико-математическом и теоретико-биологическом осмыслении работы хромосомы ДНК в полевом и вещественном измерении.

Первые попытки решить эту проблему предприняли российские ученые П.П. Гаряев, А.А. Березин и А.А. Васильев, которыми были поставлены следующие задачи:

  • показать возможность дуалистической трактовки работы генома клетки на уровнях вещества и поля в рамках физико-математических моделей;
  • показать возможность обычных и «аномальных» режимов работы генома клетки с использованием фантомно-волновых образно-знаковых матриц;

•найти экспериментальные доказательства правильности предлагаемой теории.

В рамках теории, разработанной ими, получившей название волновой генетики, было выдвинуто, обосновано и экспериментально подтверждено несколько основных положений, которые значительно расширили понимание феномена жизни и процессов, происходящих в живой материи.

Гены — не только вещественные структуры, но и волновые
матрицы, по которым, как по шаблонам, строится организм.

Взаимная передача информации между клетками происходит не только химическим путем, но и с помощью физических полей — электромагнитными и акустическими волнами и трехмерными голограммами, читаемыми лазерным хромосомным светом и излучающими этот свет, который трансформируется в радиоволны и передает наследственную информацию в пространстве организма. В качестве носителей полевых матриц выступают волновые фронты, задаваемые геноголограммами, и так называемые солитоны на ДНК — особый вид акустических и электромагнитных полей, продуцируемых генетическим аппаратом самого организма и способных к посредническим функциям по обмену стратегической регуляторной информацией между клетками, тканями и органами биосистемы.

В волновой генетике были подтверждены идеи Гурвича — Любищева — Казначеева — Цзян Каньчжена о полевом уровне геноинформации. Иными словами, дуализм совмещающего единства «волна — частица» или «вещество — поле», принятый в квантовой электродинамике, оказался применимым и в биологии, что и предсказывали в свое время АГ. Гурвич и АА. Любищев. Ген-вещество и ген-поле не исключают друг друга, но взаимно дополняют.

Живая материя состоит из неживых атомов и элементарных частиц, которые совмещают в себе фундаментальные свойства волны и частицы, но эти же свойства используются биосистемами в качестве основы для волнового энергоинформационного обмена. Иначе говоря,   генетические   молекулы   излучают   информационно-энергетическое поле, в котором закодирован весь организм, его физическое тело и душа.

Заключение.

Научное познание представляет собой процесс движения от незнания к более полному знанию предмета, к раскрытию всеобщих связей явлений природы, принципов их взаимодействия и развития.

 Этот процесс всегда имеет свое начало, но пока существует человечество, он не будет иметь завершения.

В общем процессе познания каждая из наук дает представление о какой-то одной из сторон какого-либо явления природы, и только на базе достижений всех наук складывается относительно объективный и системный взгляд на окружающую человека действительность.

Физика выявляет взаимосвязи между телами во всех трех мирах: микро- макро- и мегамире.

Раскрытие тайн микромира оказало плодотворное воздействие не только на развитие физики, но и на другие области естествознания, прежде всего на биологию.

Познание человеком законов взаимодействий микромира дало возможность использовать заключенные в нем огромные силы природы на благо человека. Однако односторонний, только «технократический» подход в использовании этих законов, игнорирующий представления гуманитарной культуры, как показывает человеческая практическая история, с неизбежностью ведет к негативным последствиям.

 

Список литературы:

  1. Концепции современного естествознания: под редакцией В.Н. Лавриненко и В.П. Ратникова – М., 2004 г.
  2. Концепции современного естествознания: под редакцией Издательство ЮНИТИ-ДАНА – 2000 г.
  3. Дорфман С. Всемирная история физики с начала 19 в. до середины 20 в. – М., 1979 г.
  4. Идлис Г. Революция в астрономии, физике и космологии. – М.
  5. Пахомов Б.Я. Становление современной физической картины.
  6. Горлев П.П. Волновой геном.

Внимание!

Если вам нужна помощь в написании работы, то рекомендуем обратиться к профессионалам. Более 70 000 авторов готовы помочь вам прямо сейчас. Бесплатные корректировки и доработки. Узнайте стоимость своей работы

Бесплатная оценка

+1
Размер: 19.71K
Скачано: 262
Скачать бесплатно
11.10.10 в 22:05 Автор:

Понравилось? Нажмите на кнопочку ниже. Вам не сложно, а нам приятно).


Чтобы скачать бесплатно Контрольные работы на максимальной скорости, зарегистрируйтесь или авторизуйтесь на сайте.

Важно! Все представленные Контрольные работы для бесплатного скачивания предназначены для составления плана или основы собственных научных трудов.


Друзья! У вас есть уникальная возможность помочь таким же студентам как и вы! Если наш сайт помог вам найти нужную работу, то вы, безусловно, понимаете как добавленная вами работа может облегчить труд другим.

Добавить работу


Если Контрольная работа, по Вашему мнению, плохого качества, или эту работу Вы уже встречали, сообщите об этом нам.


Добавление отзыва к работе

Добавить отзыв могут только зарегистрированные пользователи.


Похожие работы

Консультация и поддержка студентов в учёбе