по Концепция современного естествознания

1



12





1.4.Дайте общую характеристику кометам. Назовите наиболее известные из них. Период обращения Сатурна вокруг Солнца равен 29,46 земного года, а Марса – 1,88 земного года. На каком расстоянии от Солнца находится Сатурн, если Марс удален в среднем на 228 млн км?

Ответ: 

Кометы – небольшие небесные тела, движущиеся в меж планетном пространстве и обильно выделяющие газ при сближении с Солнцем. С кометами связаны разнообразные физические процессы, от сублимации (сухое испарение) льда до плазменных явлений. Кометы – это остатки формирования Солнечной системы, переходная ступень к межзвездному веществу. Наблюдение комет и даже их открытие нередко осуществляются любителями астрономии. Иногда кометы бывают столь яркими, что привлекают всеобщее внимание. В прошлом появление ярких комет вызывало у людей страх и служило источником вдохновения для художников и карикатуристов.

Строение комет.

Комета состоит из:

Ядра и окружающей его «комы».

Ядро представляет собой твердое тело или  конгломерат тел диаметром в несколько километров. Оно состоит из комков гидратов льда различного состава (воды, аммиака, метана и углекислого газа), смерзшегося с пылью и отдельными фрагментами горных пород. 

При приближении кометы к солнцу льды, составляющие ядро кометы нагреваются и сублимируются, то есть испаряются без плавления. Образовавшийся газ разлетается вокруг ядра, захватывая       с собой частички пыли и образует «кому». Под действием солнечного света молекулы воды разрушаются, и вокруг ядра кометы образуется так называемая водородная корона.  

Хвост кометы состоит из молекулярной плазмы или пыли, чаще кометы имеют оба типа хвостов.

Пылевой хвост образуется из пылинок отброшенных давлением солнечного света в антисолнечном направлении.

Плазменный хвост – видимое проявление сложного взаимодействия между кометой и солнечным ветром. Покинувшие ядро кометы молекулы, взаимодействуя с солнечным излучением, образуют молекулярные ионы и электроны. Эта плазма препятствует движению солнечного ветра, пронизанного магнитным полем, при столкновении с кометой силовые линии оборачиваются вокруг неё и образуют две области противоположной полярности. В центральной, наиболее плотной части этого поля образуется видимый плазменный хвост, голубоватого цвета.

Классификация комет.

Выделяют два основных класса комет, в зависимости от периода их обращения вокруг солнца и орбиты.

Орбиты комет:

Параболические

Гиперболические

Эллиптические, которые имеют два основных типа обращения вокруг солнца:

Короткопериодические – с периодами обращения менее 200 лет

Долгопериодические с периодами обращения более 200 лет.

Наиболее известными являются:

Комета Галлея 

Комета Энке

Комета Жкобини – Циннера.





Период обращения Сатурна вокруг Солнца равен 29,46 земного года, а Марса – 1,88 земного года. На каком расстоянии от Солнца находится Сатурн, если Марс удален в среднем на 228 млн км?

Решение: 

Данная задача решается согласно третьему закону Кеплера, который гласит: квадраты периодов обращений планет вокруг Солнца пропорциональны кубам больших полуосей их эллиптических орбит. Формула этого закона выглядит следующим образом:




2.4. Какова причина существования лунных фаз и затмений? Расстояния до Луны меняется из-за отличия ее орбиты от окружности  в значительных пределах: в апогее – 405 тыс. км, а в перигее – 363 тыс. км. Какова большая полуось лунной орбиты? Почему нам видна лишь одна сторона Луны? Была ли составлена карта обоих полушарий Луны, кто и как это смог сделать?

Ответ:

Фазы Луны. 

Не будучи самосветящейся, Луна видна только в той части, куда падают солнечные лучи, либо лучи, отраженные Землей. Этим объясняются фазы Луны. Каждый месяц Луна, двигаясь по орбите, проходит между Землей и Солнцем и обращена к нам темной стороной, в это время происходит новолуние. Через 1 - 2 дня после этого на западной части неба появляется узкий яркий серп молодой Луны. Остальная часть лунного диска бывает в это время слабо освещена Землей, повернутой к Луне своим дневным полушарием. Через 7 суток Луна отходит от Солнца на 900, наступает первая четверть, когда освещена ровно половина диска Луны и терминатор, то есть линия раздела светлой и темной стороны, становится прямой - диаметром лунного диска. В последующие дни терминатор становится выпуклым, вид Луны приближается к светлому кругу и через 14 - 15 суток наступает полнолуние. На 22-е сутки наблюдается последняя четверть. Угловое расстояние Луны от солнца уменьшается, она опять становится серпом и через 29.5 суток вновь наступает новолуние. Промежуток между двумя последовательными новолуниями называется синодическим месяцем, имеющем среднюю продолжительность 29.5 суток. Синодический месяц больше сидерического, так как Земля за это время проходит примерно 113 своей орбиты и Луна, чтобы вновь пройти между Землей и Солнцем, должна пройти дополнительно еще 113 часть своей орбиты, на что тратится немногим более 2 суток. Если новолуние происходит вблизи одного из узлов лунной орбиты, происходит солнечное затмение, а полнолуние близ узла сопровождается лунным затмением. Легко наблюдаемая система фаз Луны послужила основой для ряда календарных систем.





Лунные затмения. 

Когда при движении вокруг Земли Луна попадает в конус земной тени, которую отбрасывает освещаемый Солнцем земной шар, происходит полное лунное затмение. Если же в тень Земли погружается лишь часть Луны, то происходит частичное затмение. Полное лунное затмение может длиться примерно 1,5 2 часа (столько времени, сколько требуется Луне, чтобы пересечь конус земной тени). Его можно наблюдать со всего ночного полушария Земли, где Луна в Момент затмения находится над горизонтом. Поэтому в данной местности полные лунные затмения удается наблюдать значительно чаще солнечных. Во время полного лунного затмения Луны лунный диск остается видимым, но он приобретает обычно темно-красный оттенок. Это явление объясняется преломлением солнечных лучей в земной атмосфере. Проходя через земную атмосферу, солнечные лучи рассеиваются и преломляются, причем рассеивается в основном коротковолновое излучение (соответствующее синему и голубому участкам спектра, чем и обусловлен голубой цвет нашего дневного неба), а преломляется длинноволновое (соответствующее красному участку спектра). Преломляясь в земной атмосфере, длинноволновое солнечное излучение попадает в конус земной тени и освещает Луну. Легко сообразить, что лунное затмение происходит, когда Луна бывает в полнолунии. Однако далеко не каждое полнолуние происходят лунные затмения. Дело в том, что плоскость, в которой Луна движется вокруг Земли, наклонена к плоскости эклиптики под углом примерно 5 градусов. Чаще всего в году бывает два лунных затмения. В 1982 году было три полных лунных (это максимально возможное число затмений в год). Еще древние астрономы заметили, что через определенный промежуток времени лунные и солнечные затмения повторяются в определенном порядке, этот промежуток времени называется саросом. Существование сароса объясняется закономерностями, наблюдаемыми в движении Луны. Сарос составляет 6585,35 суток (18 лет 11дней). В течение каждого месяца происходит 28 лунных затмений. Однако в данном месте земли лунные затмения наблюдаются чаще, чем солнечные, так как лунные видны со всего ночного полушария Земли. Зная продолжительность сароса, можно приближенно предсказывать время наступления затмений. В настоящее время разработаны очень точные методы предсказания затмений. Астрономы неоднократно помогали историкам уточнять даты исторических событий. В прошлом необычный вид Луны и Солнца во время затмений приводили в ужас. Жрецы, зная о повторяемости этих явлений, использовали их для подчинения и устрашения людей, приписывая затмения сверхъестественным силам. Давно перестала быть тайной причина затмений. Наблюдения затмений позволяют ученым получать важные сведения об атмосферах Земли и Солнца, а также движении Луны.

Почему нам видна лишь одна сторона Луны? 

Ответ:

Мы видим только одну сторону Луны, так как период её обращения вокруг Земли равен периоду вращения вокруг своей оси. 

Была ли составлена карта обоих полушарий Луны, кто и как это смог сделать?

Ответ:

Карта обеих полушарий была составлена в 1967 году в СССР, в Государственном астрономическом институте им. П.К. Штернберга под руководством Ю.Н. Липского благодаря снимкам, сделанным в 1959 году космическим зондом «Луна3». 



Расстояния до Луны меняется из-за отличия ее орбиты от окружности  в значительных пределах: в апогее – 405 тыс. км, а в перигее – 363 тыс. км. Какова большая полуось лунной орбиты? 

Ответ:

Согласно первому закону Кеплера полусумма перигелийного и афелийного расстояний выражает среднее расстояние планеты от Солнца и равно большой полуоси её орбиты. Так как все ученые, начиная с Ньютона, рассматривают движение Луны относительно Земли тогда:




3.4.Дайте представление об описании колебаний, модели гармонического осциллятора и использовании этой модели. Что такое «когерентность», «резонанс», «поляризация»?

Ответ:

Колебания – повторяющийся процесс изменения с течением времени значения физической величины около ее среднего значения. Колебания характеризуются амплитудой, периодом, частотой и фазой. 

Различают непериодические, периодические и гармонические колебания. 

В зависимости от физической природы различают механические, электромагнитные и другие колебания.

За период колебания выполняется закон сохранения и превращения энергии.

 Физическая система, в которой  возникают колебания, называется осциллятором.

Гармонический  осциллятор – это система, которая при смещении из полжения равновесия испытывает действие вращающей силы F, пропорциональной смещению Х (согласно закону Гука).

То есть:

F= -kx, где k – положительная константа, описывающая жесткость системы. Причем F единственная сила действующая на систему. Свободные колебания такой системы представляют собой периодическое движение около положения равновесия. Частота и амплитуда при этом постоянны, причем частота не зависит от амплитуды.

Простейшей моделью  гармонического осциллятора является груз, подвешенный на пружине.

Когерентность – согласованность нескольких колебательных или волновых процессов во времени, появляющиеся при их сложении. Колебания когерентны, если разность их фаз постоянна во времени и при сложении колебаний получается колебание той же частоты.

Резонанс – это резкое возрастание амплитуды вынужденных колебаний, которое наступает при приближении частоты внешнего воздействия к некоторым значениям, определяемым свойствам системы. Увеличение амплитуды — это лишь следствие резонанса, а причина — совпадение внешней (возбуждающей) частоты с внутренней (собственной) частотой колебательной системы. При помощи явления резонанса можно выделить и/или усилить даже весьма слабые периодические колебания. Резонанс — явление, заключающееся в том, что при некоторой частоте вынуждающей силы колебательная система оказывается особенно отзывчивой на действие этой силы.

 Поляризация волн — явление нарушения симметрии распределения возмущений в поперечной волне (например, напряжённостей электрического и магнитного полей в электромагнитных волнах) относительно направления её распространения. В продольной волне поляризация возникнуть не может, так как возмущения в этом типе волн всегда совпадают с направлением распространения.[1]

Поперечная волна характеризуется двумя направлениями: волновым вектором и вектором амплитуды, всегда перпендикулярным к волновому вектору. Так что в трёхмерном пространстве имеется ещё одна степень свободы — вращение вокруг волнового вектора.

Причиной возникновения поляризации волн может быть:

несимметричная генерация волн в источнике возмущения;

анизотропность среды распространения волн;

преломление и отражение на границе двух сред.

Основными являются два вида поляризации:

линейная — колебания возмущения происходит в какой-то одной плоскости. В таком случае говорят о «плоско-поляризованной волне»;

круговая — конец вектора амплитуды описывает окружность в плоскости колебаний. В зависимости от направления вращения вектора может быть правой или левой.






4.4.Каковы модели развития Вселенной? Какие наблюдения подтвердили модель Большого Взрыва? Какие эмпирические подтверждения расширения Вселенной? Что означает “стационарность” и “нестационарность” Вселенной, какова природа реликтового излучения? 

Ответ:

Наука изучающая строение и эволюцию вселенной называется космологией.

Первую теорию о развитии Вселенной предложил Альберт Энштейн в 1917 году в качестве следствия  его формулировки общей теории относительности. Согласно этой теории Вселенная статична и не изменяется со временем. Но в 1922 году А. Фридман опроверг данную теорию, завив что искривленное пространство не может быть стационарным, оно должно или расширяться или сжиматься.

Таким образом, появилась теория расширяющейся или нестационарной Вселенной. Автором этой теории считается аббат Ж. Леметр, причем данная теория была доказана экспериментально. Экспериментально расширение вселенной выполняется виде  закона Хаббла, который связывает красное смещение галактик, описанное В.Слайфером, с расстоянием до них линейным образом. При этом расширение не происходит относительно какого – либо центра. Наглядно это можно показать простым физическим опытом: если на воздушный шарик нанести пятна, обозначающие галактики и надуть его то расстояние между  пятнами – галактиками будет возрастать и притом тем быстрее чем дольше они расположены друг от друга.

Дальнейшее развитие теория расширяющейся Вселенной получила в теории Г. Гамова, который разработал так называемую теорию «горячей» Вселенной, в которой основное внимание уделяется состоянию вещества и различным физическим процессам, происходящим на различных этапах расширения Вселенной. Иначе эта модель называется космологией Большого Взрыва. Само расширение  Вселенной является естественным следствием теории Большого взрыва, кроме того эту теорию доказывает распределение гелия во Вселенной,  появление которого стало результатом ядерных реакций вызванных Большим взрывом.

 Но наиболее важным подтверждением теории Большого взрыва стало открытие реликтового излучения. Согласно теории Гамова и по законам термодинамики, излучение должно находиться в равновесии с разогретым веществом. После нуклеосинтеза излучение должно остаться и продолжить движение вместе с веществом в расширяющейся Вселенной и сохраниться до нашего времени, но его температура должна уменьшиться. Гамов предсказывал наличие фонового излучения, которое должно быть изотропным и иметь температуру близкую к 0К, или до 10К.

В противовес теории расширяющейся Вселенной была представлена теория стационарной Вселенной, разработанная Ф. Хойллом. Главная идея этой теории заключается в следующем: по мере того как галактики удаляются друг от друга при хаббловском расширении, в увеличивающемся пространстве между ними образуется новая материя. Вновь образованная материя со временем самоорганизуется в галактики, которые, в свою очередь, будут удаляться друг от друга, высвобождая пространство для образования новой материи. Таким образом, наблюдаемое расширение было согласовано с понятием «стационарной» Вселенной, сохраняющей свою общую плотность и не имеющей единственной точки образования (наличие которой предполагает теория Большого взрыва). Но благодаря открытию реликтового излучения эта теория была поставлена под сомнение.


5.4. Модели идеального и реального газа. Какими параметрами описывается состояние газа? Определите температуру идеального газа, если средняя кинетическая энергия поступательного движения его молекул равна 7,87*10-21 Дж.

Ответ:

Идеальный газ – это газ молекулы, которого пренебрежительно малы и не берутся в принимаются за материальные точки, взаимодействующие на расстоянии. Частицы газа являют собой наилучший пример неупорядоченной совокупности однородных объектов (фр. gaz, греч. chaos — хаос).

Модель реального газа отличается от модели идеального газа учетом объёма самих молекул и их взаимодействия. При взаимодействии молекул уменьшается давление и поэтому каждая молекула при столкновении тормозится притяжением других. Эта модель была предложена Ван – Дер – Ваальсом.

Состояние газа описывается следующими параметрами:

Температура. Под этим параметром понимают среднюю кинетическую энергию движения молекул газа.

Удельный объём представляет собой выраженный в кубических метрах объём одного килограмма массы газа. Величина обратная удельному объёму называется плотностью и представляет собой выраженную в килограммах массу 1 м3.

Давление. Под этим параметром понимают средний результат ударов о стенки сосуда молекул составляющих газ. Измеряют давление в паскалях. 

Данные параметры находятся в зависимости друг от друга.

Практическое задание:

Определите температуру идеального газа, если средняя кинетическая энергия поступательного движения его молекул равна 7,87*10-21 Дж.



Ответ:

Средняя кинетическая энергия поступательного движения молекулы газа при тепловом равновесии одинакова для всех молекул газов, находящихся в тепловом контакте. Значит,Ек.ср обладает основным свойством температуры и не зависит от внутренней структуры молекул. И ее можно принять за меру температуры газа или тела, находящегося в тепловом контакте с газом Ек.ср=(3/2)kT, где k= 1,38*10-23 Дж\К и является постоянной Больцмана.



Исходя из этой формулы получаем:

Т= Ек.ср/(3/2)k=7,87*10-21ДЖ/(3/2)1,38*10-23ДЖ/К= 380,19 К





6.4. Поясните понятия энтропии и термодинамической вероятности. В чем состоит принцип Больцмана, каково значение этого принципа в современном естествознании? 

Ответ: 

Энтропия (от греч. ἐντροπία — поворот, превращение)(S)— понятие, впервые введённое Клаузиусом в термодинамике для определения меры необратимого рассеивания энергии, меры отклонения реального процесса от идеального.  Данная величина, определённая как сумма приведённых теплот, является функцией состояния и остаётся постоянной при обратимых процессах, тогда как в необратимых — её изменение всегда положительно. Иными словами можно сказать что энтропия это мера беспорядка в системах.

Термодинамическая вероятность(W) – это число микросостояний которыми может быть заменено макроскопическое состояние. Замена одной микрочастицы на другую из-за их неотличимости не меняет макроскопического состояния, хотя с микроскопической точки зрения ситуация изменилась.

Энтропия является придаточной величиной и пропорциональна логарифму термодинамической вероятности, данное выражение определяет принцип Больцмана.

Этот принцип является основанием для истолкования второго начала термодинамики: природные процессы стремятся перевести термодинамическую систему из состояния менее вероятных состояний в более вероятные состояния, то есть перевести систему в равновесное состояние, где W и S  максимальны.

Больцману удалось установить в теории газов основное различие между тепловыми и механическими явлениями, которое долгое время было главным аргументом против всякой кинетической теории. Механические явления обратимы, и знак времени в них не играет никакой роли, тогда как тепловые явления так же необратимы, как и выравнивание двух температур. Если теория газов, основанная на механике, приводит к необратимым явлениям, то это связано с гипотезой молекулярного беспорядка, и аналогия с ростом энтропии здесь очевидна. В настоящее время понятие энтропии получило дальнейшее развитие в теории информации, лежащей в основе кибернетики.




7.4. Каковы структурные уровни организации материи,  чем они характеризуются? Что такое  «системный подход» и каковы его основные понятия в современной естественнонаучной картине мира?

Материя – это бесконечное множество всех существующих в мире объектов и систем, субстрат любых свойств, связей, отношений и форм движения. Материя включает в себя не только все непосредственно наблюдаемые объекты и тела природы, но и все те, которые в принципе могут быть познаны в будущем на основе совершенствования средств наблюдения и эксперимента.

Современная наука выделяет три уровня организации материи:

Микромир – микрочастицы: атомы, молекулы, элементарные частицы. То есть это мир предельно малых и не наблюдаемых невооруженным глазом частиц. Это мир — от атомов до элементарных частиц. При этом для микромира свойственен корпускулярно-волновой дуализм, т.е. любой микрообъект обладает как волновыми, так и корпускулярными свойствами. Описание микромира опирается на принцип дополнительности Н. Бора и соотношения неопределенности Гейзенберга. Мир элементарных частиц, которые долго считали элементарными «кирпичиками», подчиняется законам квантовой механики, квантовой электродинамики, квантовой хромоди-намики. Квантовое поле носит дискретный характер.

Макромир - это мир объектов, соизмеримых с человеческим опытом. Размеры макрообъектов измеряются от долей миллиметра до сотен километров, а времена — от секунд до лет. Поведение же макроскопических тел, состоящих из микрочастиц, описывается классической механикой и электродинамикой. Материя может пребывать как в виде вещества, так и в виде поля, причем вещество дискретно, а поле — непрерывно. Скорости распространения поля равны скорости света, максимальной из возможных скоростей, а скорости движения частиц вещества всегда меньше скорости света.

Мегамир – мир объектов космического масштаба: планеты, звезды, галактики, Метагалактика. Кроме них во Вселенной присутствуют материя в виде излучения и диффузная материя. Мегамир описывается законами классической механики с поправками, которые были внесены теорией относительности.

Системный подход в современном естествознании – это способ изучения системы, при котором каждое явление или процесс рассматривают как целостного организма. Основная роль системного подхода заложена в его междисципленарности.

Основными определениями системного подхода являются термины характеризующие систему:

Эмерджентность – приобретение системой новых свойств, которые образуются при взаимодействии её частей, и которых нет у её элементов.

Иерархичность систем – существование различных взаимосвязанных уровней рассматриваемых систем.

Открытость или закрытость систем – возможность взаимодействия системы с окружающим миром.

Стационарность или нестационарность систем. Это свойство характеризует способность системы изменяться во времени. 

Устойчивость систем – способность системы возвращаться в равновесное состояние после прекращения внешних воздействий.

Колебательность систем – способность системы к периодическому изменению своих параметров при приближении к новому состоянию.

Инертность систем – возможность систем сопротивляться воздействию окружающей среды.

Помимо этих терминов выделяют такое свойство систем как детермированность – предсказуемость поведения системы. 


8.4.Как строится термодинамика открытых систем? Поясните понятие диссипативной структуры по И. Пригожину. Какие этапы можно выделить в развитии самоорганизующихся систем? Чем отличается современная научная картина мира от классической картины мира.

Открытые системы – системы способные обмениваться с окружающей средой веществом ( энергией и импульсом). Согласно второму началу термодинамики, энтропия, в закрытых системах, возрастая, стремится к своему равновесно максимальному значению, а её производство к нолю. 

В отличие от закрытых систем в открытых системах возможны состояния с постоянным производством энтропии, которая отводится от системы. При таком состоянии производство энтропии в открытых системах минимально ( теорема Пригожина).  

При таких процессах в системе устанавливается так называемое стационарное неравновесное состояние. Открытые системы, в которых возможно осуществление термодинамически устойчивых неравновесных состояний, далеких от термодинамического равновесия, при условии диссипации энергии поступающей из вне, называют диссипативными системами.  Данный термин был введен И.Пригожиным.

Сложные системы, обладающие такими свойствами как нелинейность, открытость, диссипативность называют самоорганизующимися. Другими словами, самоорганизующиеся системы – это системы которые без специфического воздействия из вне, приобретают пространственную, временную или функциональную структуру.  

Наука, изучающая сложные самоорганизующиеся системы называется синергетикой. Главная идея синергетики – идея возможности спонтанного возникновения порядка и организации из беспорядка и хаоса в результате процесса самоорганизации.

Каким же образом происходит развитие самоорганизующихся систем? Во-первых, должно произойти образование петли положительной обратной связи между системой и средой.

Система всегда развивается скачкообразно с появлением точек бифуркации, вокруг которых наблюдаются значительные флуктуации. Этот момент роль стохастических факторов возрастает. Именно в точках бифуркации происходит выбор пути развития системы.

В чем заключается различие между современной и классической картиной мира?

Современная картина мира включает в себя естественно – научное и гуманитарное знание. Она позволяет единообразно рассматривать явления живой и неживой природы.

Классическая картина мира рассматривает линейные системы с жестко обозначенной детерминацией. Механика выведена в ней на уровень доминанты.  








9.4. Что такое «мутация» и какие мутации бывают? Как определить, что приобретенные признаки не наследуются? Какие виды изменчивости известны, в чем их сходства и отличия? Объясните, какая форма изменчивости дает исходный материал для естественного отбора в природе. 

Мутация  - стойкое изменение генотипа, происходящее под влиянием внутренних или внешних факторов. Способность мутировать – универсальное свойство всех форм жизни, оно лежит в основе наследственной изменчивости в живой природе.

По характеру изменения генетического аппарата мутации делятся на:

Геномные – они характеризуются изменением числа хромосом в клетках организма.

Хромосомные – эти мутации характеризуются изменением положения участков хромосом.

Генные мутации заключаются в стойком  изменении химического состава генов.  Генные мутации могут быть доминантными и рецессивными. 

По способу возникновения различают:

Спонтанные мутации

Индуцированные мутации

По зачатковому пути различают:

Соматические мутации

Генеративные мутации

По адаптивному значению  различают:

Положительные мутации

Отрицательные мутации

Нейтральные мутации

По локализации в клетке различают:

Ядерные мутации

Цитоплазматические мутации

В результате мутаций могут изменяться самые разнообразные признаки организма. Вероятность, с которой происходит мутация, называется частотой или темпом мутирования. Судьба этих измененных признаков зависит от того насколько эти изменения влияют приспособляемость и плодовитость. Другими словами, что бы определить наследуется приобретенный признак или нет, нужно проследить за развитием нескольких поколений. 

С мутациями связан один из видов изменчивости – наследственная изменчивость. Причинами мутаций, а, следовательно, и наследственной изменчивости являются различные факторы среди них внешние жесткие излучения, химические причины, биологические агенты (например, вирусы). Она носит случайный ненаправленный характер, большинство мутаций рецессивные и не проявляются у гетерозигот. Это очень важно для существования вида. Несмотря на то что многие мутации оказывают негативное влияние, при изменении условий окружающей среды они могут стать полезными и носители этих мутаций получат преимущество в естественном отборе. Таким образом, можно сказать, что наследственная изменчивость даёт материал для эволюции, а естественный отбор определяет, насколько полезен возникший из – за мутаций признак. 

Разновидностью наследственной изменчивости является комбинативная изменчивость. Её основой является рекомбинация генов, происходит постоянная перетасовка генов. Но при этом сами гены не меняются.

Следующим видом изменчивости является модификационная изменчивость. Модификационная изменчивость – это изменения признаков появляющиеся у всего потомства, какого – либо вида, вызванные изменением условий внешней среды. В отличие от наследственной изменчивости она не затрагивает генный аппарат организма и не передаётся по наследству. Модификационные изменения помогают приспособится популяции к изменяющимся условиям окружающей среды. Этот тип изменчивости не влияет на эволюционный процесс.


 10.4.Поясните особую роль математики  и моделирования в естествознании. Что дали человечеству решения на ЭВМ глобальных программ мира?

Ответ:

Роль математики  моделирования в естествознании нельзя недооценивать. 

Язык который был выработан в процесс развития математики обладает придельной точностью и экономичностью, не оставляя места для неточностей  и расплывчатости толкования. Математическая символика позволяет уменьшать объём записываемой информации,  делать её более обозримой и удобной для последующей обработки.

Кроме того математизация знаний позволяет выводить из  точно сформулированных  исходных предпосылок  следствия которые недоступны непосредственному наблюдению. 

Теории математики широко применяются в других науках далеких от неё: юриспруденции, лингвистики и многих других.

Современное естествознание как совокупность естественных наук, характеризуется необходимостью изучения сложных процессов и явлений, что в свою очередь приводит к появлению сложных систем уравнений и неравенств, которые невозможно решить аналитическими методами в явном виде. Для решения таких задач широко применяется использование ЭВМ и методов моделирования. 

Под моделированием понимается замещение одного объекта  другими с целью получения информации о важнейших  свойствах объекта – оригинала с помощью объекта – модели. Таким образом, использование  приёмов моделирования и ЭВМ позволяют проводить исследования процессов труднодоступных и недоступных для реального экспериментирования. 

Применение ЭВМ в решении глобальных программ позволило уменьшить количество человеко – часов, дало возможность смоделировать глобальные катастрофы в виртуальном виде и просчитать потери и пути выхода из сложившихся обстоятельств.


Список литературы:

1.  Дубнищева Т.Я. Концепции современного естествознания.  -  Новосибирск: ЮКЭА, 1997 (первое изд.), М.: Маркетинг, 2000

2. Бабушкин А.Н. Современные концепции естествознания.  - СПб:  Лань, 2000.