Современное естествознание
Панорама современного естествознания. Тенденции развития.
Новые явления и процессы, имевшие место в развитии естествознания и техники в первой половине XX века (открытие цепной ядерной реакции - О. Ган, Ф. Штрассман, Л. Мейтнер и О. Фриш), подготовили уникальное событие, получившее наименование научно-технической революции (НТР), которая началась во второй половине XX века, когда совпали по времени и научная и техническая революции.
Первый этап НТР начался в 50х годах ХХ в.
1) В 1953 году была раскрыта структура дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК), что послужило началом интенсивных исследований в химии и биологии.
2) В 1954 году была построена первая в мире атомная электростанция в Обнинске.
3) Появилась кибернетика. Электронно-вычислительная техника.
4) Космические исследования. Ракетно-космическая техника.
Второй этап НТР начался со второй половины 70х годов и продолжается до сих пор.
1) В последние десятилетия биология достигла грандиозных успехов, когда сумела заглянуть внутрь живой клетки и понять биологические механизмы на уровне молекулярных взаимодействий. Генная инженерия. Расшифровка генома человека.
2) Новые технологии: гибкие автоматизированные производства, лазерная технология, биотехнология и др.
3) Информатизация общества на основе персональных компьютеров. Интернет.
4) Нанотехнологии, оптоэлектроника, электроника высоких скоростей.
Корпускулярная и континуальная концепции описания природы. Корпускулярно-волновой дуализм.
Поле – сплошная среда, имеющая различные параметры (поле скоростей, температур и т.д.)
Дискретность – «зернистость» – означает делимость пространства- времени, строения и форм движения (скачки). (Например, множество целых чисел).
Континуальность – непрерывность, целостность объекта. (Например, множество действительных чисел).
Луи де-Бройль: все микрообъекты обладают корпускулярными и волновыми свойствами. E = h?, E=mc2, ?=h/mv.
Порядок и беспорядок в природе. Хаос.
Существует различие между обратимыми и необратимыми процессами. Законы классической механики являются обратимыми.
Характер протекания процессов в природе определяется II началом термодинамики, согласно которому в природе возможны процессы, протекающие только в одном направлении – в направлении передачи тепла только от более горячих тел к менее горячим.
В обратимых процессах сохраняется некоторая физическая величина, названная Клаузиусом энтропией. В необратимых процессах энтропия возрастает. Людвиг Больцман связал энтропию S с натуральным логарифмом статистического веса W (или термодинамической вероятности макросостояния, то есть числом микросостояний, которыми может быть осуществлено каждое макросостояние). S = k lnW (k – постоянная Больцмана).
Энтропия – мера неупорядоченности системы (хаоса). Энтропия возрастает по мере увеличения беспорядка в системе. Любая изолированная физическая система обнаруживает с течением времени тенденцию к переходу от порядка к беспорядку.
По Эддингтону возрастание энтропии, определяющее необратимые процессы, есть «стрела времени».