Клетка как фундаментальная модель живой материи на микроуровне. Жизненный цикл клетки. Единство и многообразие клеточных типов

Клетка – основная единица строения и развития всех живых организмов, наименьшая единица живого. Клетка любого организма представляет целостную живую систему. Она состоит из трех связанных между собой частей: оболочки, цитоплазмы и ядра. Клетки животных и растений различаются по строению. Растительная клетка состоит из оболочки, пластиды, вакуоли, цитоплазмы и ядра. Животная клетка – из оболочки, ядрышка, аппарата Гольджи, хромосом, вакуоли, ядра, цитоплазмы, митохондрий и включения. Загадочным во многом остается и запрограммированный генетически алгоритм ее жизни, названный жизненным циклом клетки (клеточным циклом). Жизненный цикл клетки начинается с момента ее образования после деления родительской клетки и заканчивается либо новым делением,. Большинство клеток продолжает делиться. Им свойственен клеточный цикл, состоящий из периодически повторяющихся стадий: так называемой интерфазы (1) – этапа подготовки к делению и непосредственно процесса деления – митоза (2). К этапам дифференцировки (3) и функционирования специализированной клетки. Продолжительность жизненного цикла однотипных клеток в нормальных условиях практически одинакова. Рождение. Отправным моментом жизни любой клетки (кроме половой, для которой характерен мейоз) считают деление материнской клетки с образованием двух идентичных дочерних – митоз (от греческого mitos – нить). Во время митоза основная задача материнской клетки – поровну передать равноценный в количественном и качественном отношении генетический материал дочерним клеткам. Созревание. В этот период происходит дифференцировка клеток и становление ключевых ферментных систем. Клетка готовится выполнять предназначенные природой функции, постепенно активизируя свой обмен веществ. Активное функционирование. Интенсивность реакций метаболизма и сопряженного с ним энергетического обмена в это время максимальны.Процессы в клетке направлены на обеспечение постоянства внутренней среды и выполнение специфических функций: нейрон воспринимает и передает нервный импульс, эритроцит переносит кислород и так далее. Угасание (старение). Этот процесс запрограммирован генетически и, в первую очередь, проявляется уменьшением выработки и активности ферментов в клетке. При этом замедляются биохимические реакции, тормозится метаболизм и энергетический обмен.Естественная гибель клетки (апоптоз)

Бактериальные клетки могут быть округлыми, палочковидными, изогнутыми или скрученными. Клетки шарообразных бактерий (кокков) способны склеиваться друг с другом, образуя пары, комочки, пленки или длинные цепи. Палочковидные бактерии (бациллы) могут образовывать пары или цепочки, но чаще живут как одиночные клетки. Клетки настоящих водорослей и наземных растений, грибов и животных имеют оформленное ядро и называются эукариотическими. Огромное число эукариотических организмов существуют как отдельные клетки: одноклеточные водоросли (хлореллы), одноклеточные грибы (дрожжи) и одноклеточные животные (амебы, инфузории). Клетки многоклеточных растений и животных могут выглядеть совершенно по-разному.

25. Второй этап в развитии электромагнитной картины мира. Представление об общей теории относительности

Принимая законы электродинамики в качестве основных законов физической реальности, А. Эйнштейн ввел в электромагнитную картину мира идею относительности пространства и времени. Общая теория была опубликована Эйнштейном в 1916г. Основные принципы общей теории относительности (ОТО) сводятся к следующему:

1) принцип постоянства скорости света специальной теории относительности (СТО) ограничен областями, где гравитационными силами можно пренебречь;

2) принцип относительности СТО распространяется на все движущиеся системы.

Из ОТО был получен ряд важных выводов.

1. Свойства пространства-времени зависят от движущейся материи

2. Луч света, обладающей инертной, а, следовательно, и гравитационной массой, должен искривляться в поле тяготения

3. Частота света под действием поля тяготения должна смещаться в сторону более низких значений.

ОТО рассматривает мир как четырехмерный: к трем пространственным измерениям добавляется время. Все четыре измерения неразрывны, образуют четырехмерный пространственно-временной континуум (пространство-время). Поэтому речь идет уже не о пространственном расстоянии между объектами, как это имеет место в трехмерном мире, а о пространственно-временных интервалах между событиями.

Согласно ОТО, гравитация – это следствие деформации («искривления») пространства-времени под воздействием массы. При этом, чем массивнее, тяжелее тело, тем сильнее пространство-время деформируется вокруг него. То, что нам кажется силой тяжести, на самом деле является внешним проявлением искривления пространства-времени.

26. Обмен веществ и энергии в клетке как модель классической динамики живых объектов.

Обмен веществ и энергии, или метаболизм, – это совокупность химических реакций, происходящих в организме. Процесс, который лежит в основе всех явлений жизни.

В ходе превращения веществ в клетках образуются конечные продукты обмена, которые могут быть токсичными для организма и выводятся из него (например, аммиак). Таким образом, все живые организмы постоянно потребляют из окружающей среды определенные вещества, преобразуют их и выделяют в среду конечные продукты.

Совокупность химических реакций, происходящих в организме, называется обменом веществ или метаболизмом. В зависимости от общей направленности процессов выделяют катаболизм и анаболизм.

Катаболизм (диссимиляция) — совокупность реакций, приводящих к образованию простых соединений из более сложных. К катаболическим относят, например, реакции гидролиза полимеров до мономеров и расщепление последних до углекислого газа, воды, аммиака, т. е. реакции энергетического обмена, в ходе которого происходит окисление органических веществ и синтез АТФ.

Анаболизм (ассимиляция) — совокупность реакций синтеза сложных органических веществ из более простых. Сюда можно отнести, например, фиксацию азота и биосинтез белка, синтез углеводов из углекислого газа и воды в ходе фотосинтеза, синтез полисахаридов, липидов, нуклеотидов, ДНК, РНК и других веществ.

Синтез веществ в клетках живых организмов часто обозначают понятием пластический обмен, а расщепление веществ и их окисление, сопровождающееся синтезом АТФ, — энергетическим обменом. Оба вида обмена составляют основу жизнедеятельности любой клетки, а следовательно, и любого организма и тесно связаны между собой. С одной стороны, все реакции пластического обмена нуждаются в затрате энергии. С другой стороны, для осуществления реакций энергетического обмена необходим постоянный синтез ферментов, так как продолжительность их жизни невелик

27. Импульс, момент импульса и энергия как мера движения. Законы сохранения.

Количеством движения, или импульсом, называют произведение скорости на массу движущегося тела: p = mv. Эта физическая величина позволяет найти изменение движения тела за какой-нибудь определенный промежуток времени.

Закон сохранения импульса:

► Если сумма внешних сил равна нулю, импульс системы тел остается постоянным при любых происходящих в ней процессах.

Законы сохранения - фундаментальные физические законы, согласно которым при определенных условиях некоторые физические величины не изменяются с течением времени

Закон сохранения и превращения энергии - общий закон природы, согласно которому:

- Энергия любой замкнутой системы при всех процессах, происходящих в системе, остается постоянной.

- Энергия может только превращаться из одной формы в другую и перераспределяться между частями системы.

Для незамкнутой системы увеличение/уменьшение ее энергии равно убыли/возрастанию энергии взаимодействующих с ней тел и физических полей.

Закон сохранения импульса - закон механики, в соответствии с которым:

Векторная сумма импульсов тел в замкнутой системе остается постоянной при любых взаимодействиях этих тел между собой и может только перераспределяться между частями системы.

Закон сохранения массы - закон классической механики, в соответствии с которым при любых процессах, происходящих в системе тел, ее масса остается неизменной.

Закон сохранения механической энергии - физический закон, в соответствии с которым: в замкнутой системе, в которой не действуют силы трения и сопротивления, сумма кинетической и потенциальной энергии всех тел системы остается величиной постоянной.

Закон сохранения момента импульса - физический закон, в соответствии с которым момент импульса замкнутой системы относительно любой неподвижной точки не изменяется со временем.

Закон сохранения момента импульса есть проявление изотропности пространства.

Закон сохранения электрического заряда - физический закон, в соответствии с которым в замкнутой системе взаимодействующих тел алгебраическая сумма электрических зарядов (полный электрический заряд) остается неизменной при всех взаимодействиях.

Закон сохранения энергии - физический закон, в соответствии с которым:

Полная механическая энергия системы тел сохраняется в процессе их движения, если внешние и внутренние силы, действующие на систему тел, являются потенциальными.

28.Нуклеиновые кислоты. Днк- основа генетического материала. Структура днк

Нуклеиновые кислоты. ДНК- основа генетического материала. Структура ДНК нуклеиновые кислоты — биополимеры, а их функция заключается в хранении, реализации и передаче генетической (наследственной) информации в живых организмах.Дезоксирибонуклеи́новая кислота́ (ДНК) — макромолекула,обеспечивающая хранение, передачу и реализацию генетической программы развития и функционирования живых организмов. ДНК содержит информацию о структуре различных видов РНК и белков. ДНК данного организма содержит в себе информацию о всех признаках вида и особенностях индивидуума — его генотип — и передает эту информацию потомству, воспроизводя определенную последовательность оснований в строении индивидуальных ДНК. В природе ДНК содержатся во всех организмах за исключением РНК-содержащих вирусов. ДНК являются типичным компонентом клеточного ядра, в котором они находятся в комплексе с белками. ДНК обнаружена также в хлоропластах растительной клетки и в митохондриях животных и растений, в которых она кодирует часть белков этих структур, благодаря чему они обладают некоторой автономией и лишь частично зависят от ДНК ядра.

Химически ДНК представляют собой высокомолекулярные полимеры монодезоксирибонуклеотидов (мононуклеотидов), являющиеся мономерами, из которых построены молекулы ДНК. Нуклеотиды,входящие в состав ДНК,содержат дизоксирибозу,остаток фосфорной кислоты и одно из четерыех азотистых оснований:аденин,гуанин,цитозин и тимин В ДНК разных организмов имеется некоторое количество так называемых, минорных оснований, например 5-метил-цитозина, частично заменяющего цитозин. У высших животных и человека содержание этого основания достигает 1,5%, у высших растений 5--7%, у бактерий — не более 0,6%. В ДНК бактерий встречается также 6-метиладенин и иногда другие метилированные азотистые основания

29. Становление квантово-полевой картины мира. Тепловое излучение и гипотеза Планка.

Квантово-полевая картина мира.

1. Диалектическое единство дискретности и континуальности материи. Вещество и физическое поле – два основных вида материи, которой присущ корпускулярно-волновой дуализм.

2. Существуют 4 вида движения:

• Механическое движение – изменение положения тела относительно других тел с течением времени

• Тепловое движение – хаотическое движение больших совокупностей частиц, происходящее по статистическим законам

• Электромагнитное движение – движение заряженных частиц (электрический ток) или электромагнитных полей (электромагнитные волны)

• Взаимопревращения элементарных частиц

3. Пространство и время относительны, взаимосвязаны и зависят от материи и ее движения.

4. Существуют 4 фундаментальных взаимодействия, осуществляемых по принципу близкодействия:

• Гравитационное взаимодействие

• Слабое взаимодействие

• Электромагнитное взаимодействие

• Сильное взаимодействие.

Гипотеза Планка — гипотеза, выдвинутая 14 декабря 1900 года Максом Планком и заключающаяся в том, что при тепловом излучении энергия испускается и поглощается не непрерывно, а отдельными квантами (порциями). Каждая такая порция-квант имеет энергию E пропорциональной частоте ν излучения:

где h или — коэффициент пропорциональности, названный впоследствии постоянной Планка.

Выдвижение этой гипотезы считается моментом рождения квантовой механики.

Тепловое излучение — электромагнитное излучение с непрерывным спектром, испускаемое нагретыми телами за счёт их тепловой энергии.

Примером теплового излучения является свет от лампы накаливания.

Равновесное излучение — тепловое излучение, находящееся в термодинамическом равновесии с веществом.

Основные свойства теплового излучения.

§ Тепловое излучение происходит по всему спектру частот от нуля до бесконечности

§ Интенсивность теплового излучения неравномерна по частотам и имеет явно выраженный максимум при определенной частоте

§ C ростом температуры общая интенсивность теплового излучения возрастает

§ C ростом температуры максимум излучения смещается в сторону больших частот (меньших длин волн)

§ Тепловое излучение характерно для тел независимо от их агрегатного состояния

§ Отличительным свойством теплового излучения является равновесный характер излучения. Это значит что если мы поместим тело в термоизолированный сосуд, то количество поглощаемой энергии всегда будет равно количеству испускаемой энергии.

Абсолютно черное тело — это физическая абстракция (модель), под которой понимают тело, полностью поглощающее всё падающее на него электромагнитное излучение

— для абсолютно черного тела Серое тело — это такое тело, коэффициент поглощения которого не зависит от частоты, а зависит только от температуры

— для серого тела

30. Климат на земле. Формирование и эволюция.

Климат – многолетний режим погоды, свойственный той или иной местности на Земле и являющийся одной из ее географических характеристик. При этом под многолетним режимом понимается совокупность всех условий погоды в данной местности за период в несколько десятков лет;

Погода — это ежедневное состояние атмосферы и является хаотичной нелинеарной динамической системой.

Климат — это усредненное состояние погоды и он, напротив, стабилен и предсказуем. Климат включает в себя такие показатели как средняя температура, количество осадков, количество солнечных дней и другие переменные, которые могут быть измерены в каком-либо определенном месте и определенное время.

На Земле выделяют следующие климатические пояса:

1. Экваториальный пояс: Экваториальный климат, Субэкваториальный пояс,Тропический муссонный климат, Муссонный климат на тропических плато

2. Тропический пояс: Тропический сухой климат, Тропический влажный климат,

3. Субтропический пояс:Средиземноморский климат, Субтропический континентальный климат, Субтропический муссонный климат, Климат высоких субтропических нагорий, Субтропический климат океанов

4. Умеренный пояс: Умеренный морской климат, Умеренно-континентальный климат, Умеренный континентальный климат

5. Умеренный резко континентальный климат, Умеренный муссонный климат

6. Субполярный пояс:Субарктический климат, Субантарктический климат,

7. Полярный пояс: Полярный климат, Арктический климат, Антарктический климат.

Исследования осадочных отложений, ископаемых остатков флоры и фауны, радиоактивности горных пород и др. показывают, что Климат Земли в различные эпохи существенно менялся.

Для характеристики Климат нескольких последних тыс. лет имеется обширный материал, полученный с помощью палеографических методов исследования (дендрохронология, палинологический анализ и пр.), на основании изучения археологических данных, фольклорных и литературных памятников, а в более позднее время — и летописных свидетельств.

Можно заключить, что за последние 5 тыс. лет Климат Европы и близких к ней районов (а вероятно, и всего земного шара) колебался в сравнительно узких пределах. Сухие и тёплые периоды несколько раз сменялись более влажными и прохладными. Примерно за 500 лет до н. э. осадки заметно увеличились и Климат стал более прохладным.

В начале н. э. он был сходен с современным. В 12—13 вв. Климат был более мягким и сухим, чем в начале н. э., но в 15—16 вв. опять произошло значительное похолодание и увеличилась ледовитость морей. За последние 3 столетия накоплен всё возрастающий материал инструментальных метеорологических наблюдений, получивших глобальное распространение. С 17 до середины 19 вв. Климат оставался холодными влажным, ледники наступали.

Со 2-й половины 19 в. началось новое потепление, особенно сильное в Арктике, но охватившее почти весь земной шар. Это так называемое современное потепление продолжалось до середины 20 в.

Изменения Климата имеют, таким образом, ритмический, колебательный характер. Климатический режим, господствовавший до антропогена, — тёплый, с малыми температурными контрастами и отсутствием полярных оледенений — был устойчивым. Напротив, Климат антропогена и современный Климат с оледенениями, их пульсациями и резкими колебаниями атмосферных условий — неустойчив.

31. Планетарная модель атома Резерфорда и ее особенности

В 1909–1911 годах английский физик Э. Резерфорд и его сотрудники Х. Гейгер и Э. Марсден исследовали структуру атома с помощью быстрых положительно заряженных частиц. В качестве таких частиц были использованы так называемые aльфа-частицы, возникающие при распаде радия и некоторых других радиоактивных элементов.

Заряд aльфа-частиц равен двум элементарным, а масса - примерно 4 а.е.м. Установка, использованная Резерфордом в этих опытах (рис. 33б), состояла из свинцового контейнера 1, содержащего крупицу радия, из которого вдоль узкого канала вылетал пучок a-частиц 2, падающий на лист тонкой металлической фольги 3. За фольгой был помещен полупрозрачный цилиндрический экран 4, покрытый кристаллами сульфида цинка, свечение которых под ударами a-частиц наблюдали с помощью микроскопа 5.

В опытах Резерфорда a-частицы сталкиваются с атомами фольги, и при каждом таком столкновении a-частица, пролетая через электрическое поле атома, изменяет направление движения (испытывает рассеяние). Электроны, имеющие гораздо меньшую массу, чем a-частица, не могут изменять направление движения a-частиц. Поэтому, изучая рассеяние a-частиц можно оценить размеры положительно заряженной части атома. Оказалось, что бóльшая часть a-частиц, несущихся со скоростью около 1/15 скорости света, проходит через тонкую фольгу почти не рассеиваясь, что соответствовало модели атома Томсона, в которой положительный заряд был равномерно распределён по объёму всего атома (рис. 33а). Однако очень малая доля a-частиц отклонялась на углы более 90°(см. рис. 33б), что было невозможно объяснить, пользуясь моделью Томсона, т.к. электрическое поле однородно заряженного шара недостаточно велико на его поверхности и убывает до нуля по мере приближения к центру шара.

Чтобы объяснить, почему некоторые a-частицы могут быть отброшены назад атомом, Резерфорд предложил принципиально новую модель атома, в которой весь положительный заряд атома и почти вся его масса сконцентрированы в теле очень малых размеров атомном ядре. Такую модель атома называют ядерной. Согласно оценкам Резерфорда диаметр атомных ядер должен составлять 10-14 – 10-15 м. Таким образом, размеры атома в 104-105 раз превышают размеры его ядра, а максимальная напряжённость электрического поля в ядерной модели атома превышает его напряжённость в модели Томсона в 108-1010 раз, что и делает возможным рассеяние быстрых a-частиц на большие углы.

Основываясь основе ядерной модели атома, Резерфорд предположил, что атом устроен подобно солнечной системе – вокруг ядра, как вокруг Солнца, обращаются электроны, как планеты (рис. 33в). При этом в нейтральном атоме суммарный отрицательный заряд электронов должен компенсировать положительный заряд ядра. Такая модель строения атома была названа планетарной. В планетарной модели электроны должны обращаться вокруг ядра, чтобы не упасть на него под действием кулоновских сил притяжения.

Квантовые постулаты Бора

Планетарная модель атома является внутренне противоречивой. Движущийся с ускорением заряд излучает электромагнитную волну. При этом энергия атома уменьшается: электрон должен упасть на ядро, а атом прекратить свое существование.

На самом деле атомы химических элементов представляют собой устойчивые структуры, существующие десятки тысяч лет без изменения. Поэтому модель атома Резерфорда была дополнена рядом положений, автором которых является датский физик Бор.

В 1913 году Бор показал, что несовпадение с экспериментом выводов, основанных на модели Резерфорда, возникла потому, что поведение микрочастиц нельзя описывать теми же законами, что и макроскопических тел.

Бор предположил, что величины характеризующие микромир, должны квантоваться, т.е. они могут принимать только определенные дискретные значения.

Законы микромира - квантовые законы! Эти законы в начале 20 столетия еще не были установлены наукой. Бор сформулировал их в виде трех постулатов. дополняющих (и "спасающих") атом Резерфорда.

Первый постулат:

Атомы имеют ряд стационарных состояний соответствующих определенным значениям энергий: Е1, Е2...En. Находясь в стационарном состоянии, атом энергии не излучает, несмотря на движение электронов.

Второй постулат: правило частот: При переходе атома из одного стационарного состояния в другое излучается или поглощается 1 фотон.

В стационарном состоянии атома электроны движутся по стационарным орбитам, для которых выполняется квантовое соотношение:

m·V·r = n·h/2·p

где m·V·r =L - момент импульса, n=1,2,3..., h-постоянная Планка.

Третий постулат:

Излучение или поглощение энергии атомом происходит при переходе его из одного стационарного состояния в другое. При этом излучается или поглощается порция энергии (квант), равная разности энергий стационарных состояний, между которыми происходит переход: e = h·u = Em-En

32. Эволюция форм жизни от анаэробных к аэробным

Возраст самых ранних следов жизни (остатков бактерий) – около 3,5 млрд лет.

Докембрий. Самая древняя эпоха развития жизни – докембрийская – длилась свыше 3 млрд лет.

Первые обитатели нашей планеты были гетеро-трофами (используют для своего питания готовые органические вещества.) и питались за счет органических веществ. Постепенно в первородном океане стали иссякать органические вещества, накопившиеся в нем абиогенным путем. Появление аутотрофных организмов(организмы, способные вырабатывать потребное для них количество органических веществ самостоятельно из веществ минеральных) обеспечило дальнейший непрерывный синтез органических веществ. Но аутотрофный синтез органических веществ сопровождался выделением кислорода в атмосферу. Накопление последнего изменило восстановительный характер атмосферы на окислительный, что привело к массовой гибели анаэробов. Это явление называют первым глобальным экологическим кризисом. Именно в это время и появились первые аэробные организмы, (способные использовать кислород для дыхания) Присутствие свободного кислорода в атмосфере под воздействием грозовых разрядов привело к образованию озона, который и составил известный защитный экран, блокирующий коротковолновое излучение.

Важным этапом нужно считать появление первых многоклеточных существ. К концу докембрия земные моря населяли разнообразные животные: медузы, плоские черви, губки, полипы. Все они были мягкотелыми, лишенными скелета. Возникновение у животных скелета раковин, панцирей и так далее обозначило начало новой геологической эры.

Палеозойская эра, начавшаяся 570 млн лет назад, длилась 340 млн лет. Ученые делят ее на шесть периодов. Самый ранний из них – кембрий (он продолжался 70 млн лет). В этот период у самых разнообразных животных начинает развиваться скелет.

За кембрием следует ордовик (60 млн лет). В море процветают трилобиты. Появляются первые позвоночные.

В следующем периоде – силуре (30 млн лет) – на сушу выходят первые растения (псилофиты). Вслед за ними на сушу начинают переселяться животные – многоножки, черви, пауки и скорпионы.

У позвоночных появляется новый, неизвестный прежде орган – челюсти, произошедшие из жаберных щелей бесчерепных, одновременно у рыб возникают парные плавники, увеличивающие маневренность.

Следующий период – девон (60 млн лет). Сушу заселяют плауны, папоротники, хвощи, мхи. В их зарослях уже живут первые насекомые. Происходит выход на сушу позвоночных. В девоне кистеперые рыбы дали начало первым земноводным – стегоцефалам.

Карбон, каменноугольный период (65 млн лет). Насекомые осваивают воздух. У растений появились семена вместо спор, у яиц рептилий – скорлупа.

Пермь (55 млн лет). Влажные леса из папоротников и плаунов исчезли. Широко разрослись хвойные. Земноводных теснят рептилии.

Мезозойская эра началась 230 млн лет назад и длилась 163 млн лет. Она делится на 3 периода: триас (35 млн лет), юру (58 млн лет) и мел (70 млн лет). Океаны Земли богаты моллюсками. Появляются цветковые. Мезозой, особенно юру, можно самом начале мезозоя появляются млекопитающие.

Кайнозойская эра. (67 млн лет назад). Она продолжается и сейчас. Ученые разделяют ее на 3 периода: палеоген, неоген и антропоген.

33 Особенности свойств микромира.Принцип неопределенности Гейзенберга

В конце XIX — начале XX вв. физика вышла на уровень исследования микромира, для описания которого концептуальные построения классической физики оказались непригодными.. Невидимый нам микромир состоит из мельчайших частиц материи — электронов, протонов, нейтронов,атомов и т.д. Свойства объектов этого мира совершенно не похожи на свойства привычного макромира. Свойства микрочастиц невозможно описать с позиций классической физики, поэтому возникла принципиально новая физика — квантовая механика.

Изучая микрочастицы, ученые столкнулись с парадоксальной, ситуацией: одни и те же объекты обнаруживали как волновые, так и корпускулярные свойства. Первый шаг в этом направлении был сделан немецким физиком М. Планком. В соответствии с расчетами по формуле классической электродинамики интенсивность теплового излучения абсолютно черного тела должна была неограниченно возрастать, что явно противоречило опыту. В процессе работы по исследованию теплового излучения,, Планк пришел к выводу о том, что в процессах излучения энергия может быть отдана или поглощена не непрерывно и не в любых количествах, а лишь в известных неделимых порциях — квантах. Сумма энергий этих мельчайших порций энергии — квантов определяется через число колебаний соответствующего вида излучения и универсальную естественную константу, которую М. Планк ввел в науку под символом h: E = hy, (где h — квант энергии, у — частота). Если введение кванта еще не создало настоящей квантовой теории, то все же 14 декабря 1900 г., в день опубликования формулы, был заложен ее фундамент... Изучение свойств света показал, что он обладает сложной природой, сочетающей в себе волновые и корпускулярные свойства. Такие явления как дифракция и интерференция объясняются волновыми свойствами, а фотоэффект — корпускулярными. В результате возник так называемый корпускулярно-волновой дуализм.

Принцип неопределённости в квантовой механике.

Этот принцип впервые сформулировал выдающийся немецкий физик Вернер Гейзенберг (1901—1976) в виде соотношения неточностей при определении сопряженных величин в квантовой механике, который теперь обычно называют принципом неопределенности. Суть его заключается в следующем: если мы стремимся определить значение одной из сопряженных величин в квантово-механическом описании, например, координаты х, то значение другой величины, а именно скорости или скорее импульса р = mv, нельзя определить с такой же точностью. Иначе говоря, чем точнее определяется одна из сопряженных величин, тем менее точной оказывается другая величина. Это соотношение неточностей, или принцип неопределенности, выражается следующей формулой:

где х — обозначает координату, р — импульс, h — постоянную Планка, а Δ — приращение величины.

Таким образом, принцип неопределенности постулирует:

Невозможно с одинаковой точностью определить и положение, и импульс микрочастицы. Произведение их неточностей не должно превышать постоянную Планка.

34.Происхождение и эволюция человека(по дарвину)

Отличительная черта человека – создание и применение орудий труда. С их помощью он изменяет среду обитания, сам производит необходимое; животные же используют лишь данное природой. Применение орудий труда резко уменьшило зависимость человека от природы, ослабило действие естественного отбора, В процессе труда (совместная охота, изготовление орудий) люди объединялись, что порождало необходимость общения и вело к возникновению речи как способа этого общения.

Под влиянием труда и речи «мозг обезьяны постепенно превратился в человеческий мозг, который при всем сходстве с обезьяньим далеко превосходит его по величине и совершенству». Предполагается, что общие предки человекообразных обезьян и человека – стадные узконосые обезьяны, жившие на деревьях в тропических лесах. Переход их к наземному образу жизни, вызванный похолоданием климата и вытеснением лесов степями, привел к прямо хождению.. Этапы становления человека. В эволюции человека (Homo) различают три этапа:

1. Древнейшие люди, к которым относятся питекантроп, синантроп и гейдельбергский человек (вид человек прямоходящий – Homo erectus).

2. Древние люди – неандертальцы (первые представители вида человек разумный – Homo sapiens).

3.. Современные (новые) люди, включающие ископаемых кроманьонцев и современных людей

Первые представители рода Homo появились около 2 млн. лет, а современный человек – не позднее 50 тыс. лет назад. Древнейшие люди жили 2 млн. – 500 тыс. лет назад.

Питекантроп «обезьяночеловек».Питекантропы ходили на двух ногах, объем мозга у них увеличился, они пользовались примитивными орудиями труда в виде дубин и слегка обтесанных камней. Низкий лоб, мощные надбровные дуги, полусогнутое тело с обильным волосяным покровом – все это указывало на их недавнее (обезьянье) прошлое.

Синантроп во многом сходен с питекантропом, это географический вариант человека прямоходящего. Синантропы уже умели поддерживать огонь.

Древние люди. К ним относятся неандертальцы. Неандертальцы жили в ледниковую эпоху 200 – 35 тыс. лет назад в пещерах, где постоянно поддерживали огонь, одевались в шкуры. Орудия труда неандертальцев много совершеннее и имеют некоторую специализацию: ножи, скребла, ударные орудия. Челюсти свидетельствовала о членораздельной речи.

Современные люди. Возникновение людей современного физического типа произошло относительно недавно, около 50 тыс. лет назад. Кроманьонцы обладали всем комплексом физических особенностей: членораздельная речь, на что указывал развитый подбородочный выступ; строительство жилищ, первые зачатки искусства (наскальные рисунки), одежда украшения, совершенные костяные и каменные орудия труда, первые прирученные животные – все свидетельствует о том, что это настоящий человек, окончательно обособившийся от своих звероподобных предков.

Неандертальцы, кроманьонцы и современные люди образуют один вид – Homo sapiens – человек разумный; этот вид сформировался не позднее 100 – 40 тыс. лет тому назад.

35. Корпускулярно-волновой дуализм и принцип дополнительности

КОРПУСКУЛЯРНО-ВОЛНОВОЙ ДУАЛИЗМ - важнейшее универсальное свойство природы, заключающееся в том, что всем микрообъектам присущи одновременно и корпускулярные и волновые характеристики. Так, напр., электрон, нейтрон, фотон в одних условиях проявляются как частицы, движущиеся по классич. траекториям и обладающие определ. энергией и импульсом, а в других - обнаруживают свою волновую природу, характерную для явлений интерференции и дифракции частиц. В качестве первичного принципа К--в. д. лежит в основе квантовой механики и квантовой теории поля.

Принцип дополнительности — простая констатация этого факта. Согласно этому принципу, если мы измеряем свойства квантового объекта как частицы, мы видим, что он ведет себя как частица. Если же мы измеряем его волновые свойства, для нас он ведет себя как волна. Оба представления отнюдь не противоречат друг другу — они именно дополняют одно другое, что и отражено в названии принципа.

№ 36"Теория эволюции живых организмов. Возникновение и эволюция основных видов живых организмов по Дарвину»

Ответ:Под эволюцией понимают необратимое развитие живой природы, сопровождающееся изменением генетического состава популяций, формированием адаптаций, прогрессивным усложнением строения форм живого. Сам термин «эволюция» (от лат. evolutio – развертывание) впервые был использован в одной из эмбриологических работах швейцарским натуралистом Шарлем Боннэ в 1762 г.

Основные принципы эволюционной теории Ч. Дарвина Все живые организмы имеют индивидуальную наследственную изменчивость

Все живые организмы размножаются в геометрической прогрессии

Жизненные ресурсы для любого вида живых организмов ограничены.В условиях борьбы за существование выживают и дают потомство наиболее приспособленные особи. Поэтому возникает борьба за существование

Выживание и преимущественное размножение приспособленных особей Дарвин назвал естественным отбором.

В условиях борьбы за существование выживают и дают потомство наиболее приспособленные особи.

Потомки наследуют благоприятные свойства для данной среды

Дарвин выделил три основные формы борьбы за существование:

Внутривидовую – наиболее напряжённую, потому что особи одного вида живут в одинаковых условиях и имеют одинаковые потребности при ограниченности пищевых ресурсов;

Межвидовую – борьбу с особями других видов, в том числе с хищниками, паразитами;

Борьбу с неживой природой – засухой, наводнениями, сильными морозами.

Согласно учению Дарвина, движущими силами эволюции служат изменчивость, наследственность и естественный отбор, составляющие так называемую Дарвиновскую триаду.

№ 37 «Мегамир. «Горячее» рождение вселенной. Модели развития вселенной,

Неоднознач. сценария.»

Ответ: Между мегамиром и макромиром нет строгой границы. Обычно полагают, что он начинается с расстояний около 107 и масс 1020 кг. Опорной точкой начала мегамира может служить Земля (диаметр 1,28×10+7 м, масса 6×1021 кг. Поскольку мегамир имеет дело с большими расстояниями, то для их измерения вводят специальные единицы: астрономическая единица, световой год и парсек. Астрономическая единица (а.е.) – среднее расстояние от Земли до Солнца, равное 1,5×1011м. Световой год – расстояние, которое проходит свет в течение одного года, а именно 9,46×1015м. Парсек (параллакс-секунда) – расстояние, на котором годичный параллакс земной орбиты (т.е. угол, под которым видна большая полуось земной орбиты, расположенная перпендикулярно лучу зрения) равен одной секунде. Это расстояние равно 206265 а.е. = 3,08×1016 м = 3,26 св. г. Небесные тела во Вселенной образуют системы различной сложности. Так Солнце и движущиеся вокруг него 9 планет образуют Солнечную систему. Все планеты – остывшие тела, светящиеся отраженным от Солнца светом. В ясную ночь мы видим множество звезд, которые составляют лишь ничтожную часть звезд, входящих в нашу Галактику. Основная часть звезд нашей галактики сосредоточена в диске, видимом с Земли «с