 |
Тема 1-04-03. Принцип возрастания энтропии
|
|
|
|
Формы энергии: тепловая, химическая, механическая, электрическая
Первый закон термодинамики можно рассматривать как закон сохранения энергии при ее превращениях
Первый закон термодинамики можно рассматривать как утверждение о невозможности вечного двигателя первого рода
Второй закон термодинамики можно рассматривать как принцип возрастания энтропии в изолированных системах. Изолированные системы составляют тела, которые не обмениваются с телами не входящими в систему ни веществом, ни энергией.
Кроме того, второй закон термодинамики можно рассматривать как
- принцип направленности теплообмена (от горячего к холодному)
- утверждение о невозможности вечного двигателя второго рода
- принцип нарастания беспорядка и разрушения структур
Энтропию можно рассматривать как меру молекулярного беспорядка и как меру информации о системе
Энтропия открытой системы: производство энтропии в системе, входящий и выходящий потоки энтропии (Изменение энтропии открытой системы можно представить состоящим из двух частей, одна из которых обусловлена взаимодействием с окружающей средой, а вторая самопроизвольным протеканием необратимых внутренних процессов)
Термодинамика жизни: добывание упорядоченности из окружающей среды
Тема 1-04-04. Закономерности самоорганизации. Принципы универсального
эволюционизма
Синергетика — теория самоорганизации, имеет междисциплинарный характер.
Самоорганизация в природных и социальных системах – самопроизвольное возникновение упорядоченных неравновесных структур.
Примеры самоорганизации в простейших системах: ячейки Бенара, реакция Белоусова-Жаботинского, спиральные волны
|
|
|
Необходимые условия самоорганизации: открытость, неравновесность и нелинейность системы
Признак неравновесности системы: протекание потоков вещества, энергии, заряда и т.д.
Самоорганизация связана с диссипацией энергии. Диссипация в неравновесной системе – рассеяние энергии в окружающую среду. Поэтому неравновесная упорядоченная структура, возникшая в результате самоорганизации, называется также диссипативной структурой. Самоорганизация носит пороговый характер и идет через точки бифуркации.
Точка бифуркации может рассматриваться как момент кризиса, потери устойчивости. В этой точке возможно несколько вариантов развития системы.
В системе при самоорганизации происходит понижение энтропии. При этом одновременно происходит повышение энтропии окружающей среды.
Универсальный эволюционизм как научная программа современности, его принципы:
- всё существует в развитии;
- развитие как чередование медленных количественных и быстрых качественных изменений (бифуркаций);
- законы природы как принципы отбора допустимых состояний из всех мыслимых;
- фундаментальная и неустранимая роль случайности и неопределенности;
- непредсказуемость пути выхода из точки бифуркации (прошлое влияет на будущее, но не определяет его);
- устойчивость и надежность природных систем как результат их постоянного обновления
Панорама современного естествознания
Тема 1-05-01.Космология (мегамир)
Космология – наука о Вселенной в целом, ее строении и эволюции
Космологические представления Аристотеля: шарообразная неоднородная Вселенная
Геоцентрическая система мира Птолемея (см. лекции или рекомендуемую литературу)
Гелиоцентрическая система мира Коперника (см. лекции или рекомендуемую литературу)
Ньютоновская космология: безграничная, бесконечная, однородная и неизменная Вселенная
|
|
|
Общая теория относительности – теоретическая основа современной научной космологии
Вселенная Эйнштейна: однородна, изотропна и равномерно заполнена материей, преимущественно в форме вещества
Космологическая модель Фридмана: Вселенная нестационарна
В очень больших масштабах наблюдаемая Вселенна однородна. Наблюдательное подтверждение нестационарности Вселенной: красное смещение в спектрах галактик, возникающее благодаря эффекту Доплера при их удалении от наблюдателя (разбегание галактик)
Закон Хаббла: скорость разбегания галактик пропорциональна расстоянию до них. Коэффициент пропорциональности называется постоянной Хаббла
Возраст Вселенной — понятие (время, прошедшее с момента начала расширения) и современные оценки (12–15 млрд. лет)
Понятие о космологической сингулярности (модель Большого взрыва, см. лекции или рекомендуемую литературу)
Тема 1-05-02.Общая космогония (структуры мегамира)
(данная тема только для специальностей, в ГОС которых отсутствует биологический уровень организации материи)
Космогония — наука о происхождении и развитии космических тел и их систем
Основной космогонический сценарий: гравитационная конденсация рассеянного вещества
Основные методы звёздной космогонии:
- построение теоретических моделей строения и эволюции звёзд
- наблюдение большого числа звёзд, находящихся на разных стадиях эволюции
Процессы, обеспечивающие свечение звёзд: гравитационное сжатие, термоядерный синтез, охлаждение горячих недр
Основные характеристики звёзд: спектр излучения, температура поверхности, светимость, размер, масса (см. лекции или рекомендуемую литературу)
Диаграмма Герцшпрунга—Рессела (см. лекции или рекомендуемую литературу), основные области на ней:
- главная последовательность
- гиганты и сверхгиганты
- белые карлики
Основные этапы эволюции звезды:
- гравитационное сжатие (протозвезда)
- термоядерное «горение» водорода (звезда главной последовательности)
- потеря устойчивости после исчерпания запасов водорода в центре звезды (раздувание и сбрасывание внешних слоёв, гравитационный коллапс, вспышка Сверхновой)
Конечные стадии эволюции звёзд: белые карлики, нейтронные звёзды, чёрные дыры
|
|
|
Солнце – нормальная звезда главной последовательности, его возраст (точнее — время его существования на главной последовательности), оценённый с помощью компьютерных моделей звёздной эволюции, равен приблизительно 4,57 миллиарда лет.
Солнечное излучение, солнечный ветер (поток ионизированных частиц (в основном гелиево-водородной плазмы), идущий от Солнца со скоростью 300—1200 км/с в окружающее космическое пространство.)
Происхождение химических элементов (Согласно многочисленным исследованиям, после рождения Вселенной, она была заполнена только лёгкими веществами, в основном водородом и гелием. Все остальные химические элементы могли образоваться только в процессе горения звёзд и взрывов сверхновых.)
|
|
|
