Контрольная работа по «Концепция современного естествознания»

Разделение  работы на две части, одна из которых  описывает работу, совершённую над  системой, а вторая — работу, совершённую  самой системой, подчёркивает, что  эти работы могут быть совершены  силами разной природы вследствие разных источников сил.

Важно заметить, что dU и dN являются полными дифференциалами, а δA и δQ — нет. 

3. Какие классы элементарных частиц Вам известны. Что лежит в  основе классификации

 

          Элементарная частица — собирательный термин, относящийся к микрообъектам в субъядерном масштабе, которые невозможно расщепить на составные части.

          Следует иметь в виду, что некоторые элементарные частицы (электрон, фотон, кварки и т.д.) на данный момент считаются бесструктурными и рассматриваются как первичные фундаментальные частицы. Другие элементарные частицы (так называемые составные частицы — протон, нейтрон и т. д.) имеют сложную внутреннюю структуру, но, тем не менее, по современным представлениям, разделить их на части невозможно.

          Строение и поведение элементарных частиц изучается физикой элементарных частиц.

По  величине спина:

Все элементарные частицы делятся на два класса:

• бозоны — частицы с целым спином (например, фотон, глюон, мезоны).
• фермионы — частицы с полуцелым спином (например, электрон, протон, нейтрон, нейтрино);

По  видам взаимодействий:

Элементарные  частицы делятся на следующие  группы:

Составные частицы:

• адроны — частицы, участвующие во всех видах фундаментальных взаимодействий. Они состоят из кварков и подразделяются, в свою очередь, на:
• мезоны — адроны с целым спином, то есть являющиеся бозонами;
• барионы — адроны с полуцелым спином, то есть фермионы. К ним, в частности, относятся частицы, составляющие ядро атома, — протон и нейтрон.

Фундаментальные (бесструктурные) частицы:

• лептоны — фермионы, которые имеют вид точечных частиц (т. е. не состоящих ни из чего) вплоть до масштабов порядка 10−18 м. Не участвуют в сильных взаимодействиях. Участие в электромагнитных взаимодействиях экспериментально наблюдалось только для заряженных лептонов (электроны, мюоны, тау-лептоны) и не наблюдалось для нейтрино. Известны 6 типов лептонов.
• кварки — дробнозаряженные частицы, входящие в состав адронов. В свободном состоянии не наблюдались (для объяснения отсутствия таких наблюдений предложен механизм конфайнмента). Как и лептоны, делятся на 6 типов и считаются бесструктурными, однако, в отличие от лептонов, участвуют в сильном взаимодействии.
• калибровочные бозоны — частицы, посредством обмена которыми осуществляются взаимодействия:
• фотон — частица, переносящая электромагнитное взаимодействие;
• восемь глюонов — частиц, переносящих сильное взаимодействие;

          три промежуточных векторных бозона W+, W− и Z0, переносящие

          слабое взаимодействие;

• гравитон — гипотетическая частица, переносящая гравитационное взаимодействие. Существование гравитонов, хотя пока не доказано экспериментально в связи со слабостью гравитационного взаимодействия, считается вполне вероятным; однако гравитон не входит в Стандартную модель элементарных частиц.

          Адроны и лептоны образуют вещество. Калибровочные бозоны — это кванты разных типов взаимодействий.

          Кроме того, в Стандартной модели с необходимостью присутствует хиггсовский бозон, который, впрочем, пока ещё не обнаружен экспериментально.

4. Поясните гипотезу «Тепловой смерти» Вселенной. Каков современный взгляд на эту тему

 

          Тепловая смерть — термин, описывающий  конечное состояние любой замкнутой  термодинамической системы, и  Вселенной в частности. При  этом никакого направленного  обмена энергией наблюдаться  не будет, так как все виды  энергии перейдут в тепловую. Термодинамика рассматривает систему,  находящуюся в состоянии тепловой  смерти, как систему, в которой  термодинамическая энтропия максимальна.

          В истории современной науки  существует, так называемая, гипотеза  тепловой смерти Вселенной. Она  утверждает, что в итоге все  виды материи и энергии в  пределах нашей Вселенной будут  преобразованы в тепловое движение  как вид энергии, и она будет  равномерно распределена по всему  пространству. Макроскопические преобразования  и процессы в этом веществе  прекратятся.

          Большинство ученых современности считает данную гипотезу не корректной. Родоначальником этой гипотезы был физик Р. Клаузиус, который в 1865 году сделал на основе второго закона термодинамики такие теоретические выводы. Соответственно второму началу, любая, термодинамическая замкнутая система (которая не может обмениваться любыми видами энергии или вещества) стремится к своему собственному состоянию равновесия – это состояния наибольшего значения энтропии (мера неупорядоченности системы). Попытки опровергнуть данную теорию осуществлялись еще до того момента как были разработаны основные концепции космологии как науки. Самой известной попыткой являлась концепция флуктуации Л. Больцмана, в соответствии с которой, наша Вселенная постоянно находится в изотермическом состоянии равновесия. Однако, случайным образом, могут появляться отклонения от равновесия в разных локализованных регионах. Чем более существенно отклонение от равновесия и чем больший участок задействован, тем реже происходят эти отклонения.

          Современная космологическая наука доказывает, что гипотеза тепловой смерти Вселенной и ранние опровергающие ее варианты были ошибочны. Прежде всего, ошибка была вызвана тем, что ученые не учитывали гравитационные поля и их действие на различные объекты космического пространства, а также другие физические факторы.

          Если учесть гравитацию, то изотермическое  равномерное распределение энергии  не будет совпадать с максимальным  значением энтропии и не будет  самым вероятным событием. Последние  исследования показали, что пространство  нашей Вселенной не стационарно.  Она постоянно расширяется, материя,  которая первоначально была однородной, под действие различных гравитационных  сил разделяется на скопления,  из которых позднее формируются  галактики, планетарные системы,  звезды. Данные процессы происходят  с ростом энтропии (как и все  процессы во Вселенной) и не  нарушают термодинамических законов.  Эти преобразования не приближают  однородное состояние энергетического  изотермного равновесия нашего  Мира.

           На современном этапе существования  (13,72 млрд. лет) Вселенная излучает, как абсолютно чёрное тело  с температурой 2,725 К. Максимум  спектра излучения приходится  на частоту 160,4 ГГц (микроволновое  излучение), что соответствует длине  волны 1,9 мм. Оно изотропно с  точностью до 0,001 %.

          Ни доказать, ни опровергнуть гипотезу тепловой смерти Вселенной современными научными силами не представляется возможным, поскольку наши знания о ней всё ещё ничтожно малы, и мы не можем с полной уверенностью утверждать, что Вселенная не находится под действием внешних сил, или может рассматриваться как замкнутая термодинамическая система. Однако именно понятие тепловой смерти стало первым шагом к осознанию возможной конечности существования Вселенной, хотя нам и неизвестно, когда и по какому сценарию произойдёт её гибель.

5. О каких проблемах биоэтики Вам известно. Как они решаются

 

          Биоэтика (от др. греч. βιός — жизнь  и ἠθική — этика, наука о нравственности) — учение о нравственной стороне деятельности человека в медицине и биологии.

          Вопрос о приемлемости добровольного  ухода из жизни становится  всё более актуальным — по  мере того, как растут технические  возможности сохранения «жизни  тела» — при вполне возможной  «смерти мозга».

Пересадка органов - трансплантация

Гомотрансплантация  и аллотрансплантация:

• Прижизненное изъятие органов:

В России прижизненное изъятие органов (в  основном почки) допускается только от ближайших родственников, с обоюдного  согласия участников.

• Использование органов от умерших людей:     

Чем раньше будет пересажен орган  погибшего от каких-либо причин донора, тем выше шансы на успех операции. Однако процедура фиксации смерти и  её критерии до сих пор остаётся предметом дискуссий.

В России принята практика, при которой, если человек или его родственники не высказывались прямо против возможности  использования органов после  смерти, считается потенциальным  донором.

Наиболее  сложным вопросом остаётся доверие  к службам, обеспечивающим изъятие  органов (контроль за отсутствием злоупотреблений  — потенциально опасными считаются  прецеденты доведения больных доноров  до смерти, неоказание должной помощи потенциальному донору, и даже изъятие  органов у здоровых людей, под  предлогом тех или иных искусственно навязанных врачом операций).

          Ксенотрансплантация

          Пересадка органов от животных может подвергаться негативной оценке со стороны отдельных религиозных конфессий или их представителей. В частности, по тем или иным соображениям, для мусульман или иудеев неприемлемыми могут быть ткани и органы свиньи, а для индуистов — коровы. Так же ксенотрансплантация подвергается критике со стороны защитников прав животных и людей, считающие подобную практику неэтичной по отношению к животным.

          Стволовые клетки

          В отдельных случаях для получения стволовых клеток используют эмбриональные ткани (чаще всего используют либо СК самого пациента, либо недифференцированные клетки бластоцисты). В некоторых странах запрещено использование абортивного материала для этой цели, в других странах явно разрешено только использование тканей, выращенных in vitro.

          Проведение клинических испытаний

          Проведение клинических испытаний новых лекарственных средств и вакцин необходимо для совершенствования методов терапии, поиска наиболее эффективных препаратов.

Раньше  проведение таких испытаний не было столь масштабным, как теперь, а  у врачей — было меньше сомнений в отношении возможности проявления тех или иных побочных эффектов или  осложнений.

          Современная фармакология приобрела значительный опыт в направлении проведения доказательных и этичных клинических испытаний. На формирование этого опыта оказали влияние и судебные иски пациентов, волонтёров, других категорий испытуемых, которые были зафиксированы за последние 50 лет.

          В настоящее время основным требованием для участия в испытаниях является получение т. н. «информированного согласия» пациента или волонтёра. 

          Суррогатное материнство

Технология  суррогатного материнства запрещена  в некоторых странах (Германия), но разрешена в России и на Украине. В каждой стране имеются особенности  законодательства, по-разному нормирующие  эту практику.

          Евгеника

          Значительная часть проблем связана с потенциальной возможностью принятия тех или иных решений на основании данных о геноме человека, или же отдельных результатов биометрических тестов. Эти данные составляют врачебную тайну, и существует целый ряд опасений относительно их «нецелевого использования», в частности — для учёта этих данных при страховании, при приёме на работу.

           Возможность пренатальной диагностики определённых характеристик эмбриона (пол, маркеры наследственных заболеваний, маркеры наличия изоферментных систем и др.) сегодня реально обеспечивают путь к изменению пула естественных генов человека. 

6. Почему  псевдонауки используются популярностью

 

          В человеческой культуре, помимо  науки, существует псевдонаука  или лженаука. К псевдонаукам относятся, например, астрология, алхимия, уфология, парапсихология. Массовое сознание либо не видит разницы между наукой и псевдонаукой, либо видит, но с большим интересом и сочувствием воспринимает псевдоученых, испытывающих, по их словам, гонения и притеснения со стороны закостеневшей «официальной» науки. Культурному человеку необходимо иметь представление об истинной ценности псевдонауки, ее исторических, психологических и социальных корнях и характерных признаках.

          Псевдонаука — социально-психологическое явление, которое, выполняя в обществе функции, не связанные с получением достоверного и практически эффективного знания, претендует на статус и авторитет науки.