 |
Тема 1-03-03. Структуры микромира
|
|
|
|
Элементарные частицы
Фундаментальные частицы – по современным представлениям, не имеющие
внутренней структуры и конечных размеров (например, кварки, лептоны)
Частицы и античастицы
Классификация элементарных частиц:
- по массе: с нулевой массой (фотон); лёгкие (лептоны); тяжёлые (адроны)
- по времени жизни: стабильные (протон, электрон, нейтрино), нестабильные (свободный нейтрон (живет не более 10 минут, затем распадается на протон, электрон и антинейтрино)) и резонансы (нестабильные короткоживущие)
Взаимопревращения элементарных частиц (распады, рождение новых частиц при столкновениях, аннигиляция)
(к лептонам относятся электрон и нейтрино, к адронам – протоны и нейтроны, протоны и нейтроны состоят их 3х кварков)
Возможность любых реакций элементарных частиц, не нарушающих законов сохранения (энергии, заряда и т.д.)
Вещество как совокупность корпускулярных структур (кварки — нуклоны — атомные ядра — атомы с их электронными оболочками)
Размеры и масса ядра в сравнении с атомом (масса ядра составляет большую часть массы атома, размеры ядра малы по сравнению с размерами атома)
Тема 1-03-04. Химические системы
Атом (наименьшая химическая частица, состоит из ядра и электронной оболочки)
Изотопы (атомы одного и того же химического элемента, ядра которых содержат одинаковое число протонов, но разное число нейтронов)
Невозможность классического описания поведения электронов в атоме (возможно только вероятностное описание)
Дискретность электронных состояний в атоме (энергия электронов в атоме имеет дискретные значения)
Организация электронных состояний атома в электронные оболочки
Переходы электронов между электронными состояниями как основные атомные процессы (возбуждение и ионизация)
|
|
|
Химический элемент (разновидность атома с определенным зарядом ядра)
Молекула (наименьшая частица вещества, определяющая его свойства)
Вещества: простые и сложные (соединения) (молекулы простых веществ состоят из атомов одного и того же химического элемента)
Понятие о качественном и количественном составе вещества (качественный состав: из каких химических элементов состоит вещество)
Катализаторы (вещества, которые ускоряют химические реакции)
Биокатализаторы (ферменты)
Полимеры (вещества, молекулы которых состоят из большого числа повторяющихся звеньев (групп атомов), называемых мономерами)
Мономеры
Тема 1-03-05. Особенности биологического уровня организации материи
Системность живого (живая природа представляет собой иерархически организованную систему)
Иерархическая организация живого: клетка – единица живого
Иерархическая организация природных биологических систем:
биополимеры – органеллы – клетки – ткани – органы – организмы – популяции – виды
Иерархическая организация природных экологических систем:
особь – популяция – биоценоз – биогеоценоз – экосистемы более высокого ранга (саванна, тайга, океан) – биосфера)
Химический состав живого: элементы-органогены, микроэлементы, макроэлементы, их основная роль в живом
Химический состав живого: атом углерода – главный элемент живого, его уникальные особенности:
- способность атомов связываться друг с другом с образованием разнообразных структур, являющихся несущей основой органических молекул (многообразие органических молекул)
- способность связываться с другими атомами близких радиусов (кислородом, азотом, серой) с образованием менее прочных связей (возникновение функциональных групп), которые обусловливают химическую активность органических соединений
|
|
|
Химический состав живого: вода, ее роль для живой природы:
- высокая полярность воды и как следствие – химическая активность и высокая растворяющая способность
- высокая теплоемкость воды, высокие теплоты испарения и плавления – основа для поддержания температурного гомеостаза живых организмов и регулирования тепла планеты
- аномальная плотность в твердом состоянии – причина существования жизни в замерзающих водоемах
- высокое поверхностное натяжение – жизнь на поверхности гидросферы, передвижение растворов по сосудам растений
Химический состав живого: особенности органических биополимеров как высокомолекулярных соединений – высокая молекулярная масса, способность образовывать пространственные и надмолекулярные структуры, разнообразие строения и свойств
Симметрия и асимметрия живого
Хиральность молекул живого (способность отклонять поляризованные лучи света; в живом веществе содержатся только левые аминокислоты, только правые сахара)
Открытость живых систем (они обмениваются с окружающей средой веществом и энергией)
Обмен веществ и энергии
Самовоспроизведение
Гомеостаз как относительное динамическое постоянство состава и свойств внутренней среды живой системы
Каталитический характер химии живого
Специфические свойства ферментативного катализа: чрезвычайно высокие избирательность и скорость, главные причины которых – комплементарность фермента и реагента, высокомолекулярный характер фермента
Порядок и беспорядок в природе
Тема 1-04-01. Динамические и статистические закономерности в природе
Детерминизм (жёсткий) как идея полной предопределённости всех будущих событий
Критика концепции детерминизма Эпикуром, его учение о неустранимой случайности в движении атомов
Механи(сти)ческий детерминизм как:
- утверждение о единственно возможной траектории движения материальной точки при заданном начальном состоянии;
- лапласова концепция полной выводимости всего будущего (и прошлого) Вселенной из её современного состояния с помощью законов механики
Детерминистское описание мира: динамическая теория, которая однозначно связывает между собой значения физических величин, характеризующих состояние системы
|
|
|
Примеры динамических теорий:
- механика,
- электродинамика,
- термодинамика,
- теория относительности,
Описание систем с хаосом и беспорядком: статистическая теория, которая однозначно связывает между собой вероятности тех или иных значений физических величин
Основные понятия статистической теории:
- случайность (непредсказуемость)
- вероятность (числовая мера случайности)
- среднее значение величины
- флуктуация (случайное отклонение системы от среднего (наиболее вероятного) состояния)
Примеры статистических теорий:
- молекулярно-кинетическая теория (исторически первая статистическая теория),
- квантовая механика, другие квантовые теории
- эволюционная теория Дарвина,
Соответствие динамических и статистических теорий: их предсказания совпадают, когда можно пренебречь флуктуациями; в остальных случаях статистические теории дают более глубокое, детальное и точное описание реальности
|
|
|
