На бирже курсовых и дипломных проектов можно найти образцы готовых работ или получить помощь в написании уникальных курсовых работ, дипломов, лабораторных работ, контрольных работ, диссертаций, рефератов. Так же вы мажете самостоятельно повысить уникальность своей работы для прохождения проверки на плагиат всего за несколько минут.

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ 

 

Здравствуйте гость!

 

Логин:

Пароль:

 

Запомнить

 

 

Забыли пароль? Регистрация

Повышение уникальности

Предлагаем нашим посетителям воспользоваться бесплатным программным обеспечением «StudentHelp», которое позволит вам всего за несколько минут, выполнить повышение уникальности любого файла в формате MS Word. После такого повышения уникальности, ваша работа легко пройдете проверку в системах антиплагиат вуз, antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru. Программа «StudentHelp» работает по уникальной технологии и при повышении уникальности не вставляет в текст скрытых символов, и даже если препод скопирует текст в блокнот – не увидит ни каких отличий от текста в Word файле.

Результат поиска


Наименование:


контрольная работа Структурные уровни организации материи

Информация:

Тип работы: контрольная работа. Добавлен: 27.06.2012. Сдан: 2011. Страниц: 6. Уникальность по antiplagiat.ru: < 30%

Описание (план):


 
 
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА  

по  дисциплине концепции современного естествознания 

Тема  №9
«Структурные  уровни организации  материи» 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

План:
Введение…………………………………………………………….……………..2
    Роль системных представлений в анализе структурных уровней организации материи……………….……………………………………2
    Структурные уровни живого……………………………………………..6
    Сущность макромира, микромира и мегамира………………………….7
    Микромир…………………………………………………..……………..8
    Макромир…………………………………………………..……………11
    Мегамир…………………………………………………………………12
    Анализ классического и современного понимания концепции макромира…………………………………………………………….…13
Заключение………………………………………………………….…………..17 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение.
     Все объекты природы (живой и неживой  природы) можно представить в виде системы, обладающей особенностями, характеризующей их уровни организации. Концепция структурных уровней живой материи включает представления системности и связанной с ней организацией целостности живых организмов. Живая материя дискретна, т.е. делится на составные части более низкой организации, имеющие определенные функции.     
Структурные уровни различаются не только классами сложности, но и по закономерности функционирования. Иерархическая структура такова, что каждый высший уровень не управляет, а включает низший. С учетом уровня организации можно рассматривать  иерархию структур организации материальных объектов живой и неживой природы.    Такая иерархия структур начинается с элементарных частиц и заканчивается живыми сообществами. Концепция структурных уровней впервые была предложена в 20-х годах нашего столетия. В соответствии с ней структурные уровни различаются не только по классам сложностью, но по закономерностям функционирования. Концепция включает в себя иерархию структурных уровней, в которой каждый следующий уровень входит в предыдущий. 

    Роль  системных представлений  в анализе структурных  уровней организации  материи.
   Весь  окружающий нас мир  представляет  собой  движущуюся материю  в  её бесконечно разнообразных формах  и  проявлениях,  со  всеми  её  свойствами, связями и отношениями. Рассмотрим подробнее, что же такое материя, а так  же ее структурные уровни.
   Материя  (лат.  Materia  – вещество),   «…философская   категория   для обозначения объективной реальности, которая дана человеку в ощущениях его, которая копируется,  фотографируется,  отображается   нашими   ощущениями, существуя независимо от нас».
   Материя – это бесконечное множество  всех существующих в мире объектов  и систем, субстрат любых свойств, связей, отношений и форм  движения.  Материя включает в себя не только все непосредственно  наблюдаемые  объекты  и  тела природы, но и  все те, которые в принципе могут  быть  познаны  в  будущем  на основе совершенствования средств  наблюдения и эксперимента.
   В современной науке в основе представлений  о строении материального мира лежит  системный подход, согласно которому любой объект материального мира (атом, организм, галактика и сама Вселенная) может быть рассмотрен как  сложное образование, включающее в  себя составные части, организованные в целостность.
Основные  принципы системного подхода:
    Целостность, позволяющая рассматривать одновременно систему как единое целое и в то же время как подсистему для вышестоящих уровней.
    Иерархичность строения, то есть наличие множества (по крайней мере, двух) элементов, расположенных на основе подчинения элементов низшего уровня элементам высшего уровня. Реализация этого принципа хорошо видна на примере любой конкретной организации. Как известно, любая организация представляет собой взаимодействие двух подсистем: управляющей и управляемой. Одна подчиняется другой.
    Структуризация, позволяющая анализировать элементы системы и их взаимосвязи в рамках конкретной организационной структуры. Как правило, процесс функционирования системы обусловлен не столько свойствами её отдельных элементов, сколько свойствами самой структуры.
    Множественность, позволяющая использовать множество кибернетических, экономических и математических моделей для описания отдельных элементов и системы в целом.
     Системность, свойство объекта обладать всеми признаками системы.
     Для обозначения целостности объектов в науке было выработано понятие  «система».     
       Система — это комплекс элементов,  находящихся во взаимодействии. В переводе с греческого это целое, составленное из частей, соединение.
  Понятие «элемент» означает минимальный, далее уже неделимый компонент в рамках данной системы. Система может состоять не только из однородных объектов, но и разнородных. Она может быть по своему строению простой и сложной. Сложная система состоит из элементов, которые в свою очередь образуют подсистемы разного уровня сложности и иерархии.
     Каждая  система характеризуется не только наличием связей и отношений между  образующими ее элементами, но и  неразрывным единством с окружающей средой.
Можно выделить различные  типы систем:
    по характеру связи между частями и целым — неорганические и органические;
    по формам движения материи — механические, физические, химические, физико-химические;
    по отношению к движению — статистические и динамические;
    по видам изменений — нефункциональные, функциональные, развивающиеся;
    по характеру обмена со средой — открытые и закрытые;
    по степени организации — простые и сложные;
    по уровню развития — низшие и высшие;
    по характеру происхождения — естественные, искусственные, смешанные;
    по направлению развития — прогрессивные и регрессивные.
   Совокупность  связей между элементами образует структуру  системы.
     Устойчивые  связи элементов определяют упорядоченность  системы. Существуют два типа связей между элементами системы – по «горизонтали» и по «вертикали».
       Связи по «горизонтали» - это  связи координации между однопорядковыми элементами. Они носят коррелирующий характер: ни одна часть системы не может изменяться без того, чтобы не изменились другие части.
     Связи по «вертикали» - это связи субординации, то есть соподчинения элементов. Они выражают сложное внутреннее устройство системы, где одни части по своей значимости могут уступать другим и подчиняться им. Вертикальная структура включает уровни организации системы, а так же их иерархию.
     Следовательно, исходным пунктом всякого системного исследования является представление  именно о целостности изучаемой  системы.                                                                                         
     Целостность системы означает, что все составные  части, взаимодействуя и соединяясь вместе, образуют уникальное целое, обладающее новыми системными свойствами.
     Свойства  системы – не просто сумма свойств  ее элементов, а нечто новое, присущее только системе в целом.
     Итак, согласно современным научным взглядам на природу, все природные объекты  представляют собой упорядоченные, структурированные, иерархически организованные системы.
     В естественных науках выделяют два больших  класса материальных систем: системы  неживой природы и системы  живой природы.
  К системам неживой природы относятся элементарные частицы и поля, физический вакуум, атомы, молекулы, макроскопические тела, планеты и планетные системы, звезды, галактики и система галактик – Метагалактика.
     К системам живой природы относятся  биополимеры (информационные молекулы), клетки, многоклеточные организмы, популяции, биоценозы и биосфера как совокупность всех живых организмов. 
       В природе все взаимосвязано,  поэтому можно выделить и такие  системы, которые включают в  себя элементы как живой, так  и неживой природы – биогеоценозы, и биосферу Земли.
    Структурные уровни живого.
   Структурный, или системный, анализ обнаруживает, что мир живого чрезвычайно многообразен, имеет сложную структуру. На основе равных критериев могут быть выделены различные уровни, или подсистемы, живого мира. Наиболее распространенным является выделение на основе критерия масштабности следующих уровней организации живого.
Биосферный – включающий всю совокупность живых организмов Земли вместе с окружающей их природной средой. На этом уровне биологической наукой решается такая проблема, как изменение концентрации углекислого газа в атмосфере. Используя это подход, ученые выяснили, что в последнее время концентрация углекислого раза возрастает ежегодно на 0,4%, создавая опасность глобального повышения температуры, возникновения так называемого «парникового эффекта».
Уровень биоценозов выражает следующую ступень структуры живого, состоящую из участков Земли с определенным составом живых и неживых компонентов, представляющих единый природный комплекс, экосистему. Рациональное использование природы невозможно без знания структуры и функционирования биогеоценозов, или экосистем.
Популяционно-видовой  уровень образуется свободно скрещивающимися между собой особями одного и того же вида. Его изучение важно для выявления факторов, влияющих на численность популяций.
Организменный и органно-тканевый уровни отражают признаки отдельных особей, их строение, физиологию, поведение, а также строение и функции органов и тканей живых существ.
Клеточный и субклеточный уровни отражают процессы специализации клеток, а также различные внутриклеточные включения.
Молекулярный  уровень составляет предмет молекулярной биологии, одной из важнейших проблем которой является изучение механизмов передачи генной информации и развитие генной инженерии и биотехнологии.
     Разделение  живой материи на уровни является, конечно, весьма условным. Решение конкретных биологических проблем, таких, как  регуляция численности вида, опирается  на данные о всех уровнях живого. Но все биологи согласны в том, что в мире живого существуют ступенчатые уровни, своего рода иерархии. Представление о них наглядно отражает системный подход в изучении природы, который помогает глубже понять ее.
      Фундаментальной основой живого мира, является клетка. Ее исследование помогает уяснить специфику  всего живого. 

    Сущность  макромира, микромира  и мегамира.
   Структурные уровни материи образованы из определенного множества объектов какого-либо класса и характеризуются особым типом взаимодействия между составляющими их элементами.
Критерием для выделения  различных структурных  уровней служат следующие признаки:
    пространственно-временные масштабы;
    совокупность важнейших свойств;
    специфические законы движения;
    степень относительной сложности, возникающей в процессе исторического развития материи в данной области мира;
    некоторые другие признаки.
   Все объекты, которые исследует наука, относятся к трем «мирам» (микромир, макромир и мегамир), которые и представляют собой уровни организации материи.                                                                                                            


Микромир.
     Приставка «микро» означает отношение к  очень малым размерам. Таким образом, можно сказать, что микромир – это что-то небольшое.
Микромир  – это молекулы, атомы, элементарные частицы — мир предельно малых, непосредственно не наблюдаемых  микрообъектов, пространственная размерность  которых исчисляется от 10-8 до 10-16 см, а время жизни — от бесконечности до 10-24 секунд. 
 В философии в качестве микромира изучается человек, а в физике, концепции современного естествознания в качестве микромира изучаются молекулы.

Микромир имеет свои особенности, которые можно выразить так:
1) единицы измерения расстояния (м, км и т. д.), используемые человеком, применять просто бессмысленно;
2) единицы измерения веса человека (г, кг, фунты и т. д.) применять также бессмысленно.
  Демокритом в античности была выдвинута Атомистическая гипотеза строения материи, позже, в XVIII веке была возрождена химиком Дж. Дальтоном, который принял атомный вес водорода за единицу и сопоставил с ним атомные веса других газов.        
Благодаря трудам Дж. Дальтона стали изучаться физико-химические свойства атома. В XIX веке  Д. И. Менделеев построил систему химических элементов, основанную на их атомном весе. 
 В физику представления об атомах как о последних неделимых структурных элементах материи пришли из химии. Собственно физические исследования атома начинаются в конце XIX века, когда французским физиком А. А. Беккерелем было открыто явление радиоактивности, которое заключалось в самопроизвольном превращении атомов одних элементов в атомы других элементов.  
 История исследования строения атома началась в 1895 году  благодаря открытию Дж. Томсоном электрона - отрицательно заряженной частицы, входящей в состав всех атомов.    

     Поскольку электроны имеют отрицательный  заряд, а атом в целом электрически нейтрален, то было сделано предположение  о наличии помимо электрона и  положительно заряженной частицы. Масса  электрона составила по расчетам 1/1836 массы положительно заряженной частицы. 
 Существовало несколько моделей строения атома. 
 В 1902 году  английский физик У. Томсон (лорд Кельвин) предложил первую модель атома — положительный заряд распределен в достаточно большой области, а электроны вкраплены в него, как «изюм в пудинг».  
           В 1911 году  Э. Резерфорд предложил модель атома, которая напоминала солнечную систему: в центре находится атомное ядро, а вокруг него по своим орбитам движутся электроны. 
 Ядро имеет положительный заряд, а электроны - отрицательный. Вместо сил тяготения, действующих в Солнечной системе, в атоме действуют электрические силы.       Электрический заряд ядра атома, численно равный порядковому номеру в периодической системе Менделеева, уравновешивается суммой зарядов электронов — атом электрически нейтрален.

Обе эти  модели оказались противоречивы. 
          В 1913 г. великий датский физик Н. Бор применил принцип квантования при решении вопроса о строении атома и характеристике атомных спектров. 
 Модель атома Н. Бора базировалась на планетарной модели Э. Резерфорда и на разработанной им самим квантовой теории строения атома. Н. Бор выдвинул гипотезу строения атома, основанную на двух постулатах, совершенно несовместимых с классической физикой: 
1) в каждом атоме существует несколько стационарных состояний. 
2) при переходе электрона из одного стационарного состояния в другое атом излучает или поглощает порцию энергии.

     В конечном итоге точно описать структуру атома на основании представления об орбитах точечных электронов принципиально невозможно, поскольку таких орбит в действительности не существует.
     Теория  Н. Бора представляет собой как бы пограничную полосу первого этапа  развития современной физики. Это последнее усилие описать структуру атома на основе классической физики, дополняя ее лишь небольшим числом новых предположений.  
Создавалось впечатление, что постулаты Н. Бора отражают какие-то новые, неизвестные свойства материи, но лишь частично. Ответы на эти вопросы были получены в результате развития квантовой механики. Выяснилось, что атомную модель Н. Бора не следует понимать буквально, как это было вначале. Процессы в атоме в принципе нельзя наглядно представить в виде механических моделей по аналогии с событиями в макромире. Даже понятия пространства и времени в существующей в макромире форме оказались неподходящими для описания микрофизических явлений. Атом физиков-теоретиков все больше и больше становился абстрактно-ненаблюдаемой суммой уравнений.

Макромир.
     Естественно, есть объекты, которые по своим размерам гораздо больше объектов микромира. Эти объекты и составляют макромир. Макромир «населяют» только те объекты, которые по своим размерам соизмеримы с размерами человека. К объектам макромира можно отнести и  самого человека
     Макромир имеет  довольно сложную организацию. Его  самый маленький элемент –  атом, а самая большая система  – планета Земля. В его состав входят как неживые системы, так  и живые системы различного уровня. Каждый уровень организации макромира  содержит как микроструктуры, так  и макроструктуры. Например, молекулы вроде бы должны относится к микромиру, поскольку они нами непосредственно не наблюдаются.       Но, с одной стороны, самая большая структура микромира – атом. А у нас есть сейчас возможность видеть с помощью микроскопов последнего поколения даже часть атома водорода. С другой стороны, есть огромные молекулы, чрезвычайно сложные по своему строению, например, ДНК ядра может быть длинной почти в один сантиметр. Подобная величина уже вполне сопоставима с нашим опытом, и если бы молекула была толще, мы бы ее увидели невооруженным глазом.
     Все вещества, находящиеся в твердом  или жидком состоянии, состоят из молекул. Молекулы образуют и кристаллические решетки, и руды, и скалы, и другие объекты, т.е. то, что мы можем почувствовать, увидеть и т.д. Однако, несмотря на такие огромные образования, как горы и океаны, - это все молекулы, связанные между собой. Молекулы – новый уровень организации, они все состоят из атомов, которые в этих системах рассматриваются как неделимые, т.е. элементы системы.
     Как физический уровень организации  макромира, так и химический уровень  имеют дело с молекулами и различными состояниями вещества. Однако химический уровень значительно более сложный. Он не сводится к физическому, рассматривающему строение веществ, их физические свойства, движение (все это было исследовано в рамках классической физики) хотя бы по сложности химических процессов и реакционной способности веществ. 
     На  биологическом уровне организации  макромира, кроме молекул, мы обычно не можем без микроскопа разглядеть и клетки. Но ведь есть клетки, которые  достигают огромной величины, например аксоны нейронов осьминогов длинной  в один метр и даже больше. Вместе с тем все клетки имеют определенные сходные черты: они состоят из мембран, микротрубочек, у многих есть ядра и органеллы. Все мембраны и  органеллы в свою очередь состоят  из гигантских молекул (белков, липидов  и др.), а эти молекула состоят  из атомов. Поэтому как гигантские информационные молекулы (ДНК, РНК, ферменты), так и клетки – это микроуровни биологического уровня организации материи, включающего и такие огромные образования, как биоценозы и биосфера. 

Мегамир.
     Мегамир – это мир объектов, которые несоизмеримо больше человека.
Вся наша Вселенная – это мегамир. Ее размеры огромны, она безгранична и постоянно расширяется. Вселенную заполняют объекты, которые значительно больше нашей планеты Земля и нашего Солнца. Нередко бывает, что разница между какой-либо звездой за пределами Солнечной системы в десятки раз превосходит Землю.
     Мегамир, или космос, современная наука рассматривает как взаимодействующую и развивающуюся систему всех небесных тел. Мегамир имеет системную организацию в форме планет и планетных систем, возникающих вокруг звезд, звезд и звездных систем — галактик; системы галактик — Метагалактики.
Исследование  мегамира тесно связано с космологией и космогонией.
     Космогония  – это раздел науки астрономии, который изучает происхождение  галактик, звезд, планет, а также  других объектов. На сегодня космогонию можно разделить на две части:
1) космогония Солнечной системы. Эту часть (или вид) космогонии по-другому называют планетной;
2) звездная космогония.
   И хотя на всех этих уровнях действуют  свои специфические закономерности, микромир, макромир и мегамир теснейшим образом взаимосвязаны. 

    Анализ  классического и  современного понимания  концепции макромира.
   В истории изучения природы можно  выделить два этапа: донаучный и  научный.                                    Донаучный, или натурфилософский, охватывает период от античности до становления экспериментального естествознания в XVI-XVII веках. В этот период учения о природе носили чисто натурфилософский характер: наблюдаемые природные явления объяснялись на основе умозрительных философских принципов.
      Наиболее значимой для последующего развития естественных наук была концепция дискретного строения материи - атомизм, согласно которому все тела состоят из атомов -мельчайших в мире частиц.
      Исходными началами в атомизме выступали атомы и пустота. Сущность протекания природных процессов объяснялась на основе механического взаимодействия атомов, их притяжения и отталкивания.
      Поскольку современные научные представления о структурных уровнях организации материи были выработаны в ходе критического переосмысления представлений классической науки, применимых только к объектам макроуровня, то начинать исследование нужно с концепций классической физики.
     И. Ньютон, опираясь на труды Галилея, разработал строгую научную теорию механики, описывающую и движение небесных тел, и движение земных объектов одними и  теми же законами. Природа рассматривалась как сложная механическая система. Материя рассматривалась как вещественная субстанция, состоящая из отдельных частиц атомов или корпускул. Атомы абсолютно прочны, неделимы, непроницаемы, характеризуются наличием массы и веса.
     Движение  рассматривалось как перемещение  в пространстве по непрерывным траекториям  в соответствии с законами механики. Считалось, что все физические процессы можно свести к перемещению материальных точек под действием силы тяготения, которая является дальнодействующей
     Вслед за ньютоновской механикой были созданы гидродинамика, теория упругости, механическая теория тепла, молекулярно-кинетическая теория и целый ряд других, в русле которых физика достигла огромных успехов. Однако были две области - оптических и электромагнитных явлении, которые не могли быть полностью объяснены в рамках механистической картины мира.
     Разрабатывая  оптику, И. Ньютон, следуя логике своего учения, считал свет потоком материальных частиц – корпускул. В корпускулярной теории света И. Ньютона утверждалось, что светящиеся тела излучают мельчайшие частицы, которые движутся в согласии с законами механики и вызывают ощущение света, попадая в глаз. На базе этой теории И. Ньютоном было дано объяснение законам отражения и преломления света.
     Наряду  с механической корпускулярной теорией, осуществлялись попытки объяснить  оптические явления принципиально  иным путем, а именно - на основе волновой теории, сформулированной Х. Гюйгенсом. Главным аргументом в пользу своей  теории Х.Гюйгенс считал тот факт, что два луча света, пересекаясь, пронизывают друг друга без каких-либо помех в точности, как два ряда волн на воде.
     Согласно  же корпускулярной теории, между пучками  излученных частиц, каковыми является свет, возникали бы столкновения или, по крайней мере, какие-либо возмущения. Исходя из волновой теории Х. Гюйгенс успешно объяснил отражение и преломление света.
     Однако  против нее существовало одно важное возражение. Как известно, волны  обтекают препятствия. А луч света, распространяясь по прямой, обтекать препятствия не может. Если на пути луча света поместить непрозрачное тело с резкой гранью, то его тень будет иметь резкую границу. Однако это возражение вскоре было снято благодаря опытам Гримальди. При более тонком наблюдении с использованием увеличительных линз обнаруживалось, что на границах резких теней можно видеть слабые участки освещенности в форме перемежающихся светлых и темных полосок или ореолов. Это явление было названо дифракцией света.
     Волновая  теория света была вновь выдвинута  в первые десятилетия ХІХ века английским физиком Т. Юнгом и французским естествоиспытателем О. Ж. Френелем. Т. Юнг дал объяснение явлению интерференции, т.е. появлению темных полосок при наложении света на свет. Суть ее можно описать с помощью парадоксального утверждения: свет, добавленный к свету, не обязательно дает более сильный свет, но может давать более слабый и даже темноту. Причина этого заключается в том, что согласно волновой теории, свет представляет собой не поток материальных частиц, а колебания упругой среды, или волновое движение. При наложении друг на друга цепочек волн в противоположных фазах, где гребень одной волны совмещается с впадиной другой, они уничтожают друг друга, в результате  чего появляются темные полосы.
     Другой  областью физики, где механические модели оказались неадекватными, была область электромагнитных явлений. Эксперименты английского естествоиспытателя М.Фарадея и теоретические работы английского физика Дж. К. Максвелла окончательно разрушали представления ньютоновской физики о дискретном веществе, как единственном виде материи и положили начало электромагнитной картине мира. Явление электромагнетизма открыл датский естествоиспытатель Х.К.Эрстед, который впервые заметил магнитное действие электрических токов.
     Позже М. Фарадей пришел к выводу, что учение об электричестве и оптика взаимосвязаны и образуют единую область. Его работы стали исходным пунктом исследований Дж.К.Максвелла, заслуга которого состоит в математической разработке идей М.Фарадея о магнетизме и электричестве.
     Обобщив установленные ранее экспериментальным  путем законы  электромагнитных явлений (Кулона, Ампера) и открытое М.Фарадеем явление электромагнитной индукции, Максвелл чисто математическим путем нашел систему дифференциальных уравнений, описывающих электромагнитное поле. Эта система уравнений дает в пределах своей применимости полное описание электромагнитных явлений и представляет собой столь же совершенную и логически стройную теорию, как и система ньютоновской механики.
     Из  уравнений следовал важнейший вывод  о возможности самостоятельного существования поля, не «привязанного» к электрическим зарядам. В 
и т.д.................


Перейти к полному тексту работы


Скачать работу с онлайн повышением уникальности до 90% по antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru


Смотреть полный текст работы бесплатно


Смотреть похожие работы


* Примечание. Уникальность работы указана на дату публикации, текущее значение может отличаться от указанного.