Эволюционные проблемы в химии.

Эволюционная химия вошла в науку и практику сравнительно недавно — в 50-60-х годах. Если биологи к тому времени широко использовали эволюционную теорию Дарвина, то химики не про­являли активного интереса к происхождению видов, составляю­щему сущность эволюционной теории. Не без оснований счита­лось, что получение любого нового химического вещества всегда было делом рук и достоянием разума человека: молекулы нового химического соединения конструировались по законам структур­ной химии из атомов и атомных групп, как здание строится из кирпичей или блоков. Живые же организмы подобным образом собрать нельзя. Но, несмотря на это, назревали эволюционные проблемы и для химических объектов, связанные с самопроиз­вольным (без участия человека) синтезом новых химических со­единений — более сложных и высокоорганизованных продуктов по сравнению с исходными веществами. В этой связи эволюцион­ную химию считают предтечей биологии — наукой о самоорганиза­ции и саморазвитии химических систем.

Истоки эволюционной химии уходят в далекое прошлое. Они связаны с давнишней мечтой химиков, освоить опыт ла­боратории живого организма и понять, как из неорганической материи возникает органическая, а вместе с нею и жизнь. Первым ученым, осознавшим важность исключительно высокой упорядоченности, организованности и эффективности процессов в живых организмах, был один из основателей органической химии, шведский ученый Якоб Берцелиус (1779—1848). Именно он впервые установил, что основой лаборатории живого организма является катализ, а точнее, биокатализ. Идеально совершен превращения посредством катализа способна производить лаборатория тория живого организма — так считали немецкий ученыйЮ. Либих (1803—1873), французский естествоиспытатель М. Бертло(1827—1907) и многие другие химики XIX в.

Современные химики считают, что на основе изучения химии организмов можно разработать новое управление химическими процессами, а это позволит более экономично использовать имеющиеся в природе материалы и извлекать из них большую пользу. Для решения проблемы биокатализа и использования его результатов в промышленных масштабах химическая наука раз­работала ряд методов — изучение и использование приемов жи­вой природы, применение отдельных ферментов для моделиро­вания биокатализаторов, освоение механизмов живой природы, развитие исследований с целью применения принципов биоката­лиза в химических процессах и химической технологии. В эволюционной химии существенное место отводится про­блеме «самоорганизации» систем. Теория самоорганизации «от­ражает законы такого существования динамических систем, ко­торое сопровождается их восхождением на все более высокие уровни сложности в системной упорядоченности, или матери­альной организации».

Для того чтобы начала действовать биологическая эволюция, природа на Земле создала необходимые химические элементы. Они возникают при очень высоких температурах при протекании ядер­ных реакций синтеза химических элементов. В начале образуются ядра протия (протоны), потом ядра гелия, бериллия, углерода, азо­та, кислорода и далее в определенной последовательности при соответствующих условиях другие элементы.

При температуре около 10¹⁰ степени по Кельвину возрастает и кинетическая энергия частиц звездной массы до такой степени, что силы гравитации не в состоянии удержан, частицывещества вместе и происходит взрыв звезды и ее последующее охлаждение. В этих условиях большая часть возникших элементовне может участвовать в ядерных реакциях, и они остаются стабильными. При понижении температуры Земли ниже 5000 градусовпо Кельвину вступает в силу химическая эволюция, которая дает различныехи­мические соединения образовавшихся химических элементов.

В процессе самоорганизации предбиологических систем шел отбор необходимых элементов для появления ЖИЗНИи се функ­ционирования. Из более 100 химических элементом, открытых к настоящему времени, многие принимают участие и жизнедеятель­ности живых организмов. Наука же считает, что только шесть эле­ментов — углерод, водород, кислород, азот, фосфор и сера — составляют основу живых систем, из-за чего они и получили назва­ние органогенов. Весовая доля этих элементов в живом организме составляет 97,4%. Кроме того, в состав биологически важных ком­понентов живых систем входят еще 12 элементов: натрий, калий, кальций, магний, железо, цинк, кремний, алюминий, хлор, медь, кобальт и бор. Еще около 20 элементов участвуют в жизнедеятель­ности живых систем в зависимости от среды обитания и состава питания.

Не менее важно и то обстоятельство, что все элементы, участ­вующие в построении живых систем и их функционировании, распределены по всей поверхности Земли. Таким образом, жизнь возникала в любом месте на Земле, где для этого создавались бла­гоприятные условия. В космосе же преимущественно господству­ют два элемента — водород и гелий, а остальные существуют в виде примесей и составляют ничтожно малую массу.

Особая роль отведена природой углероду. Этот элемент спосо­бен организовать связи с элементами, противостоящими друг дру­гу, и удерживать их внутри себя. Атомы углерода образуют почти все типы химических связей. На основе шести органогенов и еще около 20 других элементов природа создала около 8 млн. различ­ных химических соединений, обнаруженных к настоящему вре­мени; из них 96% приходится на органические соединения.

Из такого количества органических соединений в строительст­ве биомира задействованы природой всегонесколько сотен. «Из 100 известных аминокислот в состав белков входит только 20; лишь по четыре нуклеотида ДНК и РHKлежат в основе всех сложных полимерных нуклеиновых кислот, ответственных за на­следственность и регуляцию белкового синтеза в любых живых организмах».

Химики стремятся открыть секреты природы. Как она из та­кого ограниченного количества химических элементов и химиче­ских соединений образовала сложнейший высокоорганизованный комплекс — биосистему? Ответ на этот вопрос может дать воз­можность из имеющихся в избыткехимических продуктов полу­чать необходимые, дефицитные, например из загрязняющего ат­мосферу СО₂ — сахар и т.д.

Поиски различного рода природных катализаторов позволяют химикам сделать ряд выводов (к лому различными путями при­шли также геология, геохимия, космохимия, термодинамика, хи­мическая кинетика):

1) на ранних стадиях химической эволюции мира катализ отсутствовал. Условия высоких температур — выше 5000 градусов по Кельвину, электрических разрядов и радиации препятствуют образованию конденсированного состояния;

2) первые проявления катализа начинаются при смягчении условий ниже 5000 градусов по Кельвину и образовании первичных тел;

3) роль катализатора возрастала по мере того, как физические условия (главным образом температура) приближались к земным.

Но общее значение катализа (вплоть до образования более или менее сложных органических молекул) все еще не могло быть высоким;

4) появление таких даже относительно несложных систем, как СН₃ОН; СН₂ = СН₂; НС = СН; Н₂СО; НСООН; НС = N, а тем более оксикислот, аминокислот и первичных Сахаров, было свое­ образной некаталитической подготовкой старта для большого катализа;

5) роль катализа в развитии химических систем после достижения стартового состояния, т.е. известного количественного минимума органических и неорганических соединений, начала возрастать с фантастической быстротой. Отбор активных соединений происходил в природе из тех продуктов, которые получались относительно большим числом химических путей, и облада­ли широким каталитическим спектром.

Функциональный подход к объяснению предбиологической эво­люции сосредоточен на исследовании процессов самоорганизации материальных систем, выявлении законов, которым подчиняются такие процессы. Это в основном позиции физиков и математиков. Крайняя точка зрения здесь склоняется к тому, что живые системы могут быть смоделированы даже из металлических.

В 1969 г. появилась общая теория химической эволюциии биогенеза, выдвинутая ранее в самых общих положениях профес­сором Московского университета А.П. Руденко. Используя ра­циональность субстратногои функционального подходов, она отвечает на вопросы о «движущих силах и механизме эволюци­онного процесса, отборе элементов и структур и их причинной обусловленности, о высоте химической организации и иерархии химических систем как следствии эволюции».

Пока только эта теория в состоянии определить новую кон­цептуальную систему, которая выходит за пределы учения о со­ставе, структурной химии и учения о химических процессах. «Сущность этой теории состоит в том, что химическая эволюция представляет собой саморазвитие каталитических систем и, сле­довательно, эволюционирующим веществом являются катализа­торы». В основе этой теории лежит утверждение о том, что про­цесс саморазвития химических катализаторов двигался в сторону их совершенствования, шел постоянный отбор все новых катали­заторов с большей реактивной активностью.

Открытый А.П. Руденко основной закон химической эволю­ции гласит, что эволюционные изменения катализатора происхо­дят в том направлении, где проявляется его максимальная актив­ность. Саморазвитие, самоорганизация и самоусложнение каталити­ческих систем происходят за счет энергии базисной реакции. По­этому эволюционируют каталитические системы с большей энерги­ей. Такие системы разрушают химическое равновесие и в результа­те являются инструментом отбора наиболее устойчивых эволю­ционных изменений в катализаторе.

Теория развития каталитических систем открывает следую­щие возможности: выявлять этапы химической эволюции и на этой основе классифицировать катализаторы по уровню их орга­низации; использовать принципиально новый метод изучения катализа; дать конкретную характеристику пределов химической эволюции и перехода от химогенеза (химического становления) к биогенезу, связанного с преодолением второго кинетического предела саморазвития каталитических систем.

Набирает теоретический и практический потенциал новейшее направление, расширяющее представление об эволюции химиче­ских систем, — нестационарная кинетика.На ее основе разраба­тывается теория управления нестационарными процессами. Уже наработанные в этой области эмпирические материалы приводят исследователей к выводу, что стационарность режима катализа­торов является лишь частным случаем нестационарности. Появ­ляются сведения о том, что нестационарные режимы создаются искусственно и способствуют интенсификации реакций в катали­заторах.

Развитие химических знаний позволяет надеяться на разреше­ние многих проблем, которые встали перед человечеством в ре­зультате его наукоемкой и энергоемкой практической деятельно­сти. Предполагается значительное ускорение химических превра­щений за счет освоения катализаторов будущего на принципиаль­но новой основе, бережное и полное использование всех видов углеводородного сырья, а не только нефти, создание полностью безотходных производств.

Химическая наука уже имеет предпосылки для получения во­дорода из воды как самого высокоэффективного и экологически чистого топлива, для организации промышленного производства по получению широкого спектра органических продуктов из уг­лекислого газа, а также для промышленного производства раз­личных материалов, где вместо углеводорода будут использовать­ся фторуглероды. Химическая наука ставит своей целью создание самых экономичных и экологически чистых производств и уже имеет для этого определенный потенциал.

На своем высшем эволюционном уровне химическая наука углубляет представления о мире. Концепции эволюционной хи­мии, в том числе о химической эволюции на Земле, о самоорга­низации и самосовершенствовании химических процессов, о переходе от химической эволюции к биогенезу, являются убеди­тельным аргументом, подтверждающим научное понимание про­исхождения жизни во Вселенной.

Химическая эволюция на Земле создала вес предпосылки для появления живого из неживой природы. А Земля оказалась в таких специфических условиях, что эти предпосылки смогли реализо­ваться. Жизнь во всем ее многообразии возникла на Земле само­произвольно из неживой материи, она сохранилась и функциони­рует уже миллиарды лет. Жизнь полностью зависит от сохранения соответствующих условий ее функционирования, а ЭТО ВО многом зависит от самого человека. Видимо, одним из проявленийприро­ды стало и появление человека как самосознающей себя материи. На определенном этапе он может оказывать ощутимое воздействие на среду собственного обитания, причем как позитивное, так и не­гативное.

 

6 Химическая экология.

Проблема окружающей среды включает вопросы не только чисто научного плана, но и экономического, политического, право­вого, социального, эстетического. Термины «охрана окружающей среды», «охрана природы», «защита окружающей среды стали на сегодня обыденными, но они отражают лишь отдельные стороны реально существующей и сложной проблемы, названной пробле­мой окружающей среды.

Основная суть проблемы окружающей среды выражается в том, что человечество благодаря своей трудовой деятельности превра­тилось в столь мощную природопреобразующую силу, что дейст­вие этой силы стало проявляться много быстрее, чем ход естест­венной эволюции биосферы. Другими словами, в век научно-тех­нического прогресса воздействие человека на окружающую среду стало настолько соизмеримым с мощными силами природы, что* сама природа.уже не в состоянии справляться с нарушениями экологического равновесия, которые приняли угрожающий размах. Химические аспекты проблемы окружающей среды составляют самостоятельный и важный раздел современной химии, названный химической экологией. Химическая экология включает вопросы, связанные с химическими процессами, протекающими в системе «человек и биосфера», с химическим загрязнением биосферы и его влиянием на экологические равновесия, с характеристикой основ­ных химических загрязнителей и способов определения степени загрязнения, с химическими методами борьбы с загрязнением окружающей среды, с изысканием новых экологически чистых источников энергии.

 

7 Контрольные вопросы

 

1. В чем сущность способа определения свойств вещества, предложенного Р. Бойлем?

2. Кто и когда предложил теорию химического строения вещества?

3. Какие проблемы охватывает учение о химических про­цессах

4. Что представляет ковалентная связь?

5. Назовите основные виды химических реакций и дайте их характеристику.

6. Чем определяется скорость реакции?

7. Что такое константа равновесия?

8. Что лежит в основе структурной химии?

9. Какой принцип лежит в основе эволюционной химии?

10. Что понимают под состоянием системы?

 

8 Тестовые задания

1 Границы взаимопревращения веществ определяются:

 

a) составом химических веществ;

b) давлением;

c) температурой вещества;

d) нет правильного ответа.

 

2 Понятие о молекуле сформулировал:

 

a) Ломоносов;

b) П. Гассенди;

c) Лавуазье;

d) нет правильного ответа.

3 Идея, что при химическом взаимодействии происходит не просто
соединение или разъединение неизменных атомов, а появляются новые типы
соединений атомов, новые отношения между ними, принадлежит:

a) М.В. Ломоносову;

b) Дж. Дальтону;

c) Бойлю Р.;

d) нет правильного ответа.

 

4 Теория химического строения Бутлерова и Периодическая система
элементов Менделеева были разработаны на основе учения:

 

a) о валентности;

b) о химической связи;

c) о валентности и химической связи;

d) нет правильного ответа.

 

5 Химические реакции - это только:

 

a) процессы образования из простых по составу веществ более сложных;

b) переход одних веществ в другие;

c) разложение сложных веществ на более простые по составу вещества;

d) нет правильного ответа.

 

 

6 При протекании химических реакций образуются:

a) всегда новые вещества;

b) иногда новые вещества;

c) всегда только одно новое вещество;

d) нет правильного ответа.

 

7 Любые химические реакции всегда сопровождаются:

 

a) изменением агрегатного состояния реагентов;

b) поглощением и выделением энергии;
изменением окраски реакционной смеси;

c) нет правильного ответа.

8 В химических реакциях не могут образовываться:

 

a) тяжелые металлы;

b) галогены;

c) атомы новых элементов;

d) нет правильного ответа.

 

9 Простых веществ в природе:

 

a) столько, сколько существует химических элементов;

b) больше, чем в природе существует химических элементов;

c) меньше, чем в природе существует химических элементов;
нет правильного ответа.

 

10 Диаметр атома равен:

 

a) 10^-13 м;

b) 10^-15м;

c) 10^-10м;

d) нет правильного ответа.

11 Значение порядкового номера элемента в Периодической системе элементов Менделеева:

 

a) совпадает с значением заряда ядра атома того же элемента;

b) не совпадает с значением заряда ядра атома того же элемента;

c) для одних химических элементов такое совпадение наблюдается, а
для других - нет;

d) нет правильного ответа.

 

12 Большинство химических сложных веществ состоят из:

 

a) молекул;

b) атомов;

c) ионов;

d) нет правильного ответа.

 

13 Связь, осуществляемая за счет образования электронных пар, в
одинаковой мере принадлежащих обоим атомам, называется:

 

a) aметаллической;

b) ковалентной;

c) ионной;

d) нет правильного ответа.

14 Связь, осуществляемая за счет электростатического притяжения
между ионами, образованными путем полного смещения электронной пары к
одному из атомов, называется:

 

a) ионной;

b) металлической;

c) ковалентной;

d) гнет правильного ответа.

 

15 Металлическая связь - это:

 

a) связь между положительными ионами в кристаллах металлов, осуществляемая за счет притяжения электронов, свободно перемещающихся по кристаллу;

b) связь между атомами, находящимися в узлах кристаллической
решетки, осуществляемая за счет притяжения электронов, свободно перемещающихся по кристаллу;

c) связь между отрицательными ионами в кристаллах металлов,
осуществляемая за счет притяжения электронов, свободно перемещающихся по кристаллу;

d) нет правильного ответа.

 

16 Природа химической связи объясняется взаимодействием:

 

a) сильным;

b) электромагнитным;

c) гравитационным;

d) слабым.

17 При протекании химических реакций:

 

a) сумма атомов каждого элемента обязательно изменяется;

b) сумма атомов каждого элемента не изменяется;

c) в одних реакциях сумма атомов каждого элемента изменяется, а в
других - нет;

d) нет правильного ответа.

18 Система, состоящая из одной фазы, называется:

 

a) гетерогенной;

b) неоднородной;
гомогенной;

c) нет правильного ответа.

19 Полная энергия системы равна:

 

a)ее внутренней энергии;

b) сумме внутренней и кинетической;

c) сумме внутренней и потенциальной;

d) d) нет правильного ответа.

20 Внутренняя энергия системы зависит только от:

 

a) природы вещества;

b) параметров состояния системы;

c) массы системы;

d) нет правильного ответа.

21 Теплосодержание или энтальпия системы Н равна:

 

a)H = U;

b) H = U - PV;

c)H = U + PV;

d) нет правильного ответа.

 

22 Укажите последовательность в которой исторически развевалось химическое знание:

 

a) учение о составе;

b) учение о закономерностях химических процессов;

c) эволюционная химия;

d) структурная химия.

1) А- Б – В – Г; 2) Б – А – Г – В; 3) Г – А – Б – В; 4) А – г – Б – В.

 

23 Протекание эндотермического процесса при постоянном давлении сопровождается…

 

a) уменьшением энергии Гиббса;

b) ростом энтальпии системы;

c) ростом энтропии;

d) уменьшением энтальпии системы.

 

24 Вещество, которое изменяет скорость химической реакции, но не расходуется и не входит в состав продуктов, называется …

 

a) катализатором;

b) стабилизатором;

c) активатором;

d) регулятором.

 

10 Рекомендуемая литература

1. Дубнищева Т.Я. Концепции современного естествознания: Учебник /Под ред. акад. РАН М.Ф.Жукова. - Новосибирск: ООО «Издательство ЮКЭА», 1997;-832с.

2. Концепции современного естествознания: Учебник для вузов /Под ред. В.НЛавриненко, В.П.Ратникова. - М.: Культура и спорт, ЮНИТИ, 1997. -271с.

3. Горелов А.А. Концепции современного естествознания: Учебное пособие, практикум, хрестоматия для вузов. - М.: Гуманит. изд. центр ИПАДОС, 1993.-512С.

4. Потеев М.И. Концепции современного естествознания. - СПБ.: И-1Д-В0 «Питер», 1993. - 352с.

5. Концепции современного естествознания: Учебник для вузов /Под ред. В.Н.Лавриненко, В.П.Ратников. - М.: ЮНИТИ-ДАНА, 1999. -303с.

6. Рузавин Г.И. Концепции современного естествознания: Учебник для вузов. - М.: Культура и спорт, ЮНИТИ, 1999. - 228с.

7. Солопов Е.Ф. Концепции современного естествознания: Учебник для вузов. - М.: ВЛАДОС, 1999. - 232с.

8. Бабушкин А.Н. Современные концепции естествознания: Лекции но курсу. - СПб.: Изд-во «Лань», 2000. - 208с.

9. Карпенков С.Х. Концепции современного естествознания: Учебник для вузов. - изд. 2-е, испр. и доп. - М.: Академический Проект, 2000. - 639с.

10. Любичанковский В.А., Кучеренко М.Г., Белоусов Ю.Д., Горохов Л.А. Концепции современного естествознания: Учебное пособие для студентов гуманитарных факультетов университетов /Под. общей ред. В.А. Любичанковского. - 4-е изд., доп.— Оренбург: Изд-во ОГУ, 2000. — 166с.

11. Любичанковский В.А. Культурология: естественнонаучная составляющая культуры личности: Учебное пособие. — Оренбург: Изд-во ОГУ, 2001. 103с.

12. Найдыш В.М. Концепции современного естествознания: Учебное пособие для вузов. - М.: Гардарики, 2002. - 467с.

13. Солопов Е.Ф. Концепции современного естествознания: Учебное пособие для студ. высш. учеб. заведений. - М.: Гуманит. изд. центр ВЛАДОС, 2001.-232с.

14. Химическая энциклопедия: В 5т./Под ред. Н.С. Земфирова. М.: Советская энциклопедия – Большая Российская энциклопедия, 1988 – 1998.

 

 

По дисциплине «Концепции современного естествознания» рекомендуются следующие учебники и учебные пособия:

- Бабушкин, А.Н. Современные концепции естествознания. Лекции по курсу [Текст] / А.Н. Бабушкин. – СПб.: Изд-во «Лань», 2000. – 208с.

- Белкин, П.Н. Концепции современного естествознания: Учебное пособие для вузов [Текст] / П.Н. Белкин. - М.: Высшая школа, 20042. - 335с.

- Горелов, А.А. Концепции современного естествознания: Учебное пособие, практикум, хрестоматия для вузов [Текст] /А.А. Горелов. - М.: Гуманит. изд. центр ВЛАДОС, 1993.-512с.

- Дубнищева, Т.Я. Концепции современного естествознания. Основной курс в вопросах и ответах: Учебное пособие для вузов [Текст] / Т.Я. Дубнищева. – Новосибирск: Сибирское университетское изд-во, 2003. – 407с.

- Дубнищева, Т.Я. Концепции современного естествознания. Учебник под ред. акад. РАН М.Ф.Жукова [Текст] / Т.Я. Дубнищева. - Новосибирск: ООО «Издательство ЮКЭА», 1997. - 832с.

- Карпенков, С.Х. Концепции современного естествознания: Учебник для вузов [Текст] / С.Х. Карпенков. – Изд. 2-е, испр. и доп. - М.: Академический Проект, 2000. - 639с.

- Концепции современного естествознания. Учебник для вузов /Под ред. В.Н.Лавриненко, В.П.Ратников [Текст]. - М.: ЮНИТИ-ДАНА, 1999. -303с.

- Любичанковский, В.А. Культурология: естественнонаучная составляющая культуры личности: Учебное пособие [Текст] / В.А. Любичанковский. – Оренбург: Изд-во ОГУ, 2001. – 103с.

- Любичанковский, В.А., Кучеренко, М.Г., Белоусов, Ю.Д., Горохов, А.А. Концепции современного естествознания. Учебное пособие для студентов гуманитарных факультетов университетов /Под. общей ред. В.А. Любичанковского [Текст] / В.А. Любичанковский, М.Г. Кучеренко, Ю.Д. Белоусов, А.А. Горохов. – 4-е изд., доп.– Оренбург: Изд-во ОГУ, 2000. – 166с.

- Найдыш, В.М. Концепции современного естествознания: Учебное пособие для вузов [Текст] / В.М. Найдыш. - М.: Гардарики, 2002. - 467с.

- Потеев, М.И. Концепции современного естествознания [Текст] / М.И. Потеев. - СПб.: Изд-во «Питер», 1993. - 352с.

- Рузавин, Г.Н. Концепции современного естествознания: Учебник [Текст] / Г.Н. Рузавин. – М.: ЮНИТИ, 2005. – 287с.

- Солопов, Е.Ф. Концепции современного естествознания: Учебник для вузов [Текст] / Е.Ф. Солопов. - М.: ВЛАДОС, 1999. - 232с.

- Солопов, Е.Ф. Концепции современного естествознания: Учебное пособие для студ. высш. учеб. заведений [Текст] / Е.Ф. Солопов. – М.: Гуманит. изд. центр ВЛАДОС, 2001. – 232с.

Студенты-заочники, как правило, по дисциплине «Концепции современного естествознания» пишут контрольную работу. Она выполняется в обыкновенной (12 листов) тетради от руки и обязательно подписывается. В конце работы указывается литература, использованная при ответах на вопросы. На титульном листе указывается номер варианта, номер зачетки, специальность и группа, ФИО студента полностью, ФИО преподавателя, проверяющего контрольную работу. Вопросы контрольной работы переписываются на первой странице. Ответ на каждый вопрос начинается с новой страницы. В конце работы ставится дата сдачи работы (число, месяц, год) в деканат заочного отделения. По контрольной работе проводится собеседование. По его итогам она засчитывается.

Данное методическое пособие содержит 10 вариантов контрольных работ. Обратите внимание, что они распределены по учебным годам и последней цифре номера зачетной книжки студента. Вариант работы менять нельзя.

Желаем Вам успеха в выполнении контрольной работы по дисциплине «Концепции современного естествознания»!

Варианты контрольных работ

 

Вариант 1

1 Дайте определение следующих понятий: фрактал, квазар, ковалентная связь, система отсчета, гипотеза

2 Ответьте на следующие пять вопросов:

2.1 Какая особенность наблюдения порождает его недостатки?

2.2 Какие величины в физике называются нефизическими?

2.3 Какие функции выполняют информационная, транспортная и высокомолекулярная РНК?

2.4 В каких системах выполняется второе начало термодинамики?

2.5 За счет чего светятся звезды?

3 Охарактеризуйте основные уровни организации живой материи.

4 Тестовые задания

4.1 Выбор между фридманскими моделями Вселенной зависит от:

a) средней плотности вещества во Вселенной;

b) наличия во Вселенной ионизированного гелия;

c) наличия во Вселенной ионизированного водорода;

d) нет правильного ответа.

4.2 Какой из ниже приведенных процессов, не относится к однофакторному эксперименту:

a) изотермический;

b) изохорический;

c) изобарический;

d) нет правильного ответа.

4.3 Химические реакции – это только:

a) процессы образования из простых по составу веществ более сложных;

b) переход одних сложных веществ в другие;

c) разложение сложных веществ на более простые по составу вещества;

d) нет правильного ответа.

4.4 Какому состоянию соответствует максимальный статистический вес системы:

* * *

а);;

 

b)

* * *

;

 

c)

* * *

;

 

4.5 Следствием однородности времени является закон сохранения:

e) энергии;

f) заряда;

g) импульса;

h) массы.

 

Вариант 2

1 Дайте определение следующих понятий: термодинамическая система, пульсар, ионная связь, условия познания в классической механике, наблюдение как метод научного познания

2 Ответьте на следующие пять вопросов:

2.1 Что является исходной характеристикой научного знания?

2.2 Для объяснения каких явлений были в физике введены сильное и слабое взаимодействие?

2.3 Что в принципе не может возникнуть в химических реакциях и почему?

2.4 Для каких систем сформулирован универсальный критерий эволюции Гленсдорфа-Пригожина?

2.5 Как расположены планеты Солнечной системы по мере их удаления от Солнца?

3 Раскройте суть вопроса «Нестационарные модели Вселенной».

4 Тестовые задания

4.1 В масштабах Метагалактики решающая роль согласно современной науке принадлежит взаимодействию:

a) гравитационному;

b) электромагнитному;

c) сильному;

d) слабому.

4.2 Какие ограничения характерны для наблюдения:

a) невозможность использования технических средств;

b) невозможность вмешательства в природу объекта;

c) невозможность воспроизводства исследуемого объекта;

d) нет правильного ответа.

4.3 Число степеней свободы механически движущейся материальной точки:

a) три;

b) шесть;

c) двенадцать;

d) нет правильного ответа.

4.4 Процессы самоорганизации могут иметь место только в системах:

a) с небольшим числом элементов, связи между которыми носят жесткий характер;

b) с большим числом элементов, связи между которыми носят жесткий характер;

c) с большим числом элементов, связи между которыми носят случайный характер;

d) нет правильного ответа.

4.5 Укажите правильную последовательность в структурной иерархии уровне организации живой материи (каждый предыдущий должен входить в последующий):

А) вид;

Б) клетка;

В) особь;

Г) популяция.

a) Г-А-В-Б;

b) Б-В-А-Г;

c) Б-В-Г-А;

d) В-Б-А-Г.

 

Вариант 3

1 Дайте определение следующих понятий: аттрактор, красный гигант, металлическая связь, интерференция, силовое поле

2 Ответьте на следующие пять вопросов:

2.1 Что общего между идеализациями и идеальными моделями?

2.2 Как задается состояние системы в классической и квантовой физике?

2.3 Совпадает ли число простых веществ в природе с числом химических элементов?

2.4 Чем отличаются фазовые переходы первого рода от фазовых переходов второго рода?

2.5 Какие постулаты лежат в основе моделей Вселенной?

3 Раскройте суть вопроса «Происхождение и эволюция звезд».

4 Тестовые задания

4.1 В моделировании начальных стадий эволюции Вселенной современная наука использует взаимодействие:

a) гравитационное;

b) сильное и гравитационное;

c) электромагнитное и гравитационное;

d) слабое, сильное, электромагнитное и гравитационное.

4.2 Логическая простота гипотезы заключается в:

a) простых математических выкладках;

b) охвате широкого круга изучаемых явлений без дополнительных искусственных построений;

c) нет правильного ответа.

4.3 Отметьте то, что характерно для поля:

a) конечное число степеней свободы;

b) бесконечное число степеней свободы;

c) локализация физических характеристик на отдельных материальных телах;

d) распределение физических характеристик по некоторой области пространства;

e) присущность эффекта интерференции;

f) присущность эффекта дифракции.

4.4 Энтропия неупорядоченной системы при организации в ней правильной структуры:

a) растет;

b) уменьшается;

c) не изменяется;

d) нет правильного ответа.

4.5 Совокупность генов, содержащихся в одинарном наборе хромосом живой или растительной клетки, носит название:

a) геном;

b) ген;

c) генофонд;

d) генотип.

 

 

Вариант 4

1 Дайте определение следующих понятий: бифуркационное состояние системы, черный карлик, популяция, механическое движение, парадигма

2 Ответьте на следующие пять вопросов:

2.1 По отношению к каким сторонам реальных объектов строятся идеальные модели?

2.2 С помощью каких параметров задается полное описание механического движения в классической механике?

2.3 Что занимает промежуточное место между живым и неживым?

2.4 Что такое синергетика и что она изучает?

2.5 На какую ошибку указал Фридман Эйнштейну?

3 Раскройте суть вопроса «Две концепции пространства и времени в естествознании».

4 Тестовые задания

4.1 Связь, осуществляемая за счет образования электронных пар, в одинаковой мере принадлежащих обоим атомам, называется:

a) металлической;

b) ковалентной;

c) ионной;

d) нет правильного ответа.

4.2 Автором книги «Структура научных революций» является:

a) Бор. Н;

b) Сноу Ч-П;

c) Борн М;

d) Кун Т.

4.3 Методы классической физики недействительны в микромире из-за:

a) малых размеров частиц;

b) хаотического движения частиц;

c) корпускулярно-волновой природы частиц;

d) нет правильного ответа.

4.4 Что не является примером фрактала:

a) пламя;

b) дерево;

c) климат;

d) нет правильного ответа.

4.5 Укажите правильную последовательность расположения биосферных оболочек в направлении от центра Земли:

a) внутреннее ядро, внешнее ядро, мантия, земная кора;

b) мантия, внутреннее ядро, земная кора, внешнее ядро;

c) внешнее ядро, внутреннее ядро, мантия, земная кора;

d) внутреннее ядро, внешнее ядро, земная кора, мантия.

 

Вариант 5

1 Дайте определение следующих понятий: статистический вес термодинамической системы, тепловое равновесие звезды, ген, инерциальная система отсчета, фундаментальное исследование в науке

2 Ответьте на следующие пять вопросов:

2.1 Каковы основные способы образования идеализации?

2.2 Когда задача в классической механике считается корректно сформулированной?

2.3 Какие царства живого выделяет современная наука?

2.4 Каковы основные условия образования самоорганизующихся структур?

2.5 На какие два вопроса в принципе не может дать ответа общая теория относительности Эйнштейна?

3 Раскройте суть вопроса «Второе начало термодинамики. Теорема квазивозврата А. Пуанкаре».

4 Тестовые задания

4.1 Выберите абстрактные понятия:

a) книга;

b) самолет;

c) теплопроводность;

d) энергия;

e) брусок;

f) масса.

4.2 К какому взаимодействию относится изотопическая инвариантность?

a) к сильному;

b) к слабому;

c) к электромагнитному;

d) к гравитационному.

4.3 Гены - это:

a) триплеты азотистых оснований молекул ДНК;

b) дублеты азотистых оснований молекул ДНК;

c) водородная связь, соединяющая две спаренные нити молекулы ДНК, закрученные в спирали;

d) нет правильного ответа.

4.4 В процессе самоорганизации нелинейная связь переменных приводит к:

a) ослаблению малых возмущений;

b) усилению малых возмущений;

c) не влияет на малые возмущения;

d) нет правильного ответа.

4.5 Согласно современным научным представлениям избыток протонов в первичном веществе привел к возникновению:

a) водорода;

b) гелия;

c) углерода;

d) нет правильного ответа.

 

Вариант 6

1 Дайте определение следующих понятий: равновесное состояние термодинамической системы, белый карлик, геном, уравнение состояния физической системы, гуманитарная составляющая культуры личности

2 Ответьте на следующие пять вопросов:

2.1 Что используется в качестве аргументов при доказательстве в естествознании?

2.2 Какие постулаты лежат в основе релятивистской механики Эйнштейна и в чем заключается их суть?

2.3 Каковы основные характерные черты живого?

2.4 Что понимается под диссипатией энергии?

2.5 Какая звезда считается стационарной и какие условия должны выполняться, чтобы она была стационарной?

3 Раскр