Важнейшие достижения современного естествознания

Белорусский Государственный  Университет

Государственный институт управления и социальных технологий

 

 

 

Реферат на тему:

«Важнейшие достижения современного естествознания»

 

 

 

 

Подготовила студентка 802 группы:

Бачило Е. В.

Руководитель:

Барсук  И. А.

 

 

 

 

 

 

Содержание:

1. Вступление.
2. Важнейшие открытия за последние 70-80 лет.
1. Важнейшие открытия в области физики.
2. Важнейшие открытия в области химии.
3. Важнейшие открытия в области биологии.
3. Заключение.
4. Список используемых источников.

 

1. Вступление.

В ХХ – начале ХХI века естествознание развивалось невероятно быстрыми темпами, что обусловливалось потребностями практики. В 20-30-е годы ХХ века начинается эпоха промышленной науки, крупных научно-исследовательских центров, расходующих сотни тысяч и миллионы долларов. Наука становится профессией огромного числа людей. Объём научной деятельности удваивается каждые 10-15 лет. Это проявляется в ускорении роста количества научных открытий и объёма научной информации, а также числа людей, занятых в науке. В результате – феноменальные достижения в естествознании. Наука изменила не только сферу производства, но и быт людей. Радио, телевидение, магнитофоны, компьютеры становятся обиходными вещами, также как одежда из синтетических тканей, стиральные порошки, лекарства и т.д.

2. Важнейшие открытия за последние 70-80 лет.
1. Важнейшие открытия в области физики.

В настоящее время в  области  фундаментальной теоретической  физики выделяются три уровня строения материи: микромир – мир предельно  малых, непосредственно не наблюдаемых  микрообъектов размерностью до 16 см.; макромир -  мир макрообъектов, размерность которых соотносима с масштабами человеческого опыта: пространственные величины выражаются в миллиметрах, сантиметрах и километрах, а время - в секундах, минутах, часах, годах; мегамир – мир огромных космических масштабов и скоростей, расстояние в которых измеряется световыми годами, а время существования космических объектов – миллионами и миллиардами лет.

Основными достижениями микромира  являются: установление строения атома, открытие деления урана и цепной реакции, работы по получению управляемой  термоядерной реакции, построение теории элементарных частиц.

После открытия электрона  было установлено существование  большого числа новых элементарных частиц. В характеристике элементарных частиц различают четыре вида взаимодействия: сильное взаимодействие, электромагнитное взаимодействие и слабое взаимодействие. Гравитационное взаимодействие – самое слабое, не учитывается в теории элементарных частиц; распространяется на все виды материи; имеет решающее значение, когда речь идет об очень больших массах. Основные положения современной атомистики могут быть сформулированы следующим образом: 1) атом является сложной материальной структурой, представляет собой мельчайшую частицу химического элемента; 2) у каждого элемента существуют разновидности атомов (содержащиеся в природных объектах или искусственно синтезированы); 3) атомы одного элемента могут превращаться в атомы другого; эти процессы осуществляются либо самопроизвольно (естественные радиоактивные превращения), либо искусственным путём (посредством различных ядерных реакций).

К основным достижениям в области мегамира можно отнести модель Большого взрыва, установление источника энергии Солнца, астрономические исследования вселенной.

Современная космология начала складываться в 20-е годы ХХ века на основе созданной Энштейном общей теории относительности. В 1922 году советский математик и геофизик А.А.Фридман нашёл решение уравнений общей теории относительности для замкнутой расширяющейся Вселенной. Он установил, что искривлённое пространство не может быть стационарным: оно должно или расширяться, или сжиматься. Открытое  в 1929 году американским астрономом Э.Хабблом «красное смещение» для всех далёких источников оказалось пропорциональным расстоянию до источника, что подтверждало гипотезу о расширении видимой части Вселенной. В 1965 году американские ученые А.Пензиас и Р.Вилсон с помощью радиотелескопа установили, что во Вселенной имеется так называемое фоновое радиоизлучение, названное советским ученым И.С.Шкловским реликтовым. Таким образом, два экспериментально установленных положения – расширение Вселенной и реликтовое излучение – являются убедительными доводами в пользу так называемой теории «большого взрыва».

По  современным представлениям, вначале  был взрыв. Всего лишь через одну сотую секунды после  взрыва Вселенная имела температуру  порядка 100млрд градусов К. При такой температуре молекулы, атомы и даже ядра атомов существовать не могут. Вещество Вселенной пребывало в виде элементарных частиц, среди которых преобладали электроны, позитроны, нейтрино, фотоны, а также протоны и нейтроны. Плотность вещества Вселенной спустя 0,01 секунды после взрыва, несмотря на очень высокую температуру, была огромной: в 4000 миллионов раз больше, чем у воды. В конце первых трёх минут после взрыва температура вещества Вселенной, непрерывно снижаясь, достигла 1 млрд. градусов К. Плотность вещества также снизилась, но ещё была близкой к плотности воды. При этой, хотя и очень высокой, температуре начали образовываться ядра тяжёлого водорода (дейтерия) и ядра гелия. Однако вещество Вселенной в конце первых трёх минут состояло в основном из фотонов, нейтрино, и антинейтрино. Только по истечении нескольких сотен лет начали образовываться атомы водорода и гелия. Силы гравитации превращали газ в сгустки, ставшие материалом для возникновения галактик и звёзд.

В макрофизике можно выделить достижения в трёх направлениях: в области электроники, в области создания лазеров и их применения, в области высокотемпературной сверхпроводимости. [2, c. 35]

2. Важнейшие открытия в области химии.

Химию принято подразделять на пять разделов:  неорганическая, органическая,  физическая, аналитическая  и химия высокомолекулярных соединений. С помощью неорганической химии  разрабатываются методы синтеза  и глубокой очистки веществ. Многие процессы проходят в условиях горения и низкотемпературной плазмы. Химические реакции часто сочетают с получением волокнистых, слоистых и монокристаллических материалов, с изготовлением электронных схем. Неорганические соединения применяются для всех отраслей промышленности, включая космическую технику, как удобрение и кормовые добавки, ядерное и ракетное топливо, фармацевтические материалы.  Органическая химия – наиболее крупный раздел химической науки. Общепризнано огромное значение химии полимеров. Так, ещё в 1910 году С.В.Лебедев разработал промышленный способ получения бутадиена, а из него каучука. В 1938 году Р.Планкет открывает тефлон, создаются «вечные» смазочные масла (пластмассы и эластомеры), широко используемые космической и реактивной техникой, химической и электротехнической промышленностью. В 30-40-е годы исследования фосфорорганических соединений А.Е.Арбузовым привели к открытию лекарственных препаратов, отравляющих веществ, средств защиты растений и др. Химия ароматических и гетероциклических соединений породила производство душистых и лекарственных веществ. Проникновение органической химии в смежные области – биохимию, биологию, медицину, сельское хозяйство – привело к изучению свойств, установлению структуры и синтезу витаминов, белков, нуклеиновых кислот, антибиотиков, новых средств ускорения роста растений и средств борьбы с вредителями. В 1963 году В.Виньо синтезировал инсулин, также были синтезированы окситоцин (пептидный гормон), вазопрессин (гормон, обладающий антидиуретическим действием), брадикинин  (обладает сосудорасширяющим действием).  Физическая химия объясняет химические явления и устанавливает их общие закономерности. В результате развития квантовой химии многие проблемы химического строения веществ решаются на основании теоретических расчётов; наряду с этим широко используются физические методы исследования – рентгеноструктурный анализ, дифракция электронов, спектроскопия, методы, основанные на применении изотопов. Аналитическая химия рассматривает принципы и методы изучения химического состава вещества. Включает количественный и качественный анализ. Современные методы аналитической химии связаны с необходимостью получения полупроводниковых и других материалов высокой частоты. [3, c. 475]

3. Важнейшие открытия в области биологии.

ХХ  век явился продолжением не менее  интенсивного прогресса  в биологии. Было принято понятие  «ген», введённое известным датским  биологом В.Иогансоном в 1909 году и означающее единицу наследственного материала, ответственного за передачу по наследству определённого признака.

Известный американский биолог Т.Х.Морган сформулировал теорию наследственности. Большинство растительных и животных организмов являются диплоидными, т.е. их клетки (за исключением половых) имеют наборы парных хромосом.

Важным  событием в развитии генетики стало  открытие мутаций  – возникающих  внезапно изменений  в наследственной системе организмов и потому могущих  привести к устойчивому  изменению свойств гибридов, передаваемых и далее по наследству. Все виды живых организмов способны мутировать, т.е. давать мутации. Голландский учёный Хуго де Фриз обнаружил, что индуцированные мутации могут возникать в результате радиоактивного облучения организмов, а также могут быть вызваны воздействием некоторых химических веществ. В дальнейшем было установлено, что не только рентгеновское, но и любое ионизированное облучение вызывает мутации.

Основные  достижения в  области биологии связаны также  с молекулярной биологией и генетикой. Было доказано, что генетические функции в клетке выполняет не только ДНК, но и РНК (рибонуклеиновая кислота). Расшифровку молекулы ДНК произвели в 1953 году Ф.Крик (Англия) и Д.Уотсон (США). Им удалось построить модель молекулы ДНК, напоминающую двойную спираль. За короткие сроки были установлены природа гена и основные принципы его организации, воспроизведения и функционирования. Полностью расшифрован генетический код, выявлены и исследованы механизмы и главные пути образования белка в клетке. Полностью определена первичная структура многих транспортных РНК. Установлены основные принципы организации разных субклеточных частиц, многих вирусов, и разгаданы пути их биогенеза в клетке.

Другое  направление молекулярной генетики – исследование мутации  генов. Разрабатываются методы инженерии, позволяющие внедрить в клетку желаемую генетическую информацию. Клонирование органов и тканей – это задача номер один в области трансплантологии, травматологии и в других областях медицины и биологии. Клонированные органы стали спасением для людей, попавших в автомобильные аварии и катастрофы или при заболеваниях пожилого возраста (изношенное сердце, больная печень и др.). Самый наглядный эффект клонирования – дать возможность бездетным людям иметь своих детей. Миллионы семейных пар во всем мире страдают, будучи обреченными, оставаться без потомков. [1, c. 346]

3. Заключение.

Таким образом, мы можем заметить, что некоторые из этих открытий уже  давно перешли из сферы науки  в нашу повседневную жизнь. Все больше людей посвящают себя разработкам  новейших технологий и изучению таинственных, ранее не ведомых  сфер. На этом этапе  процесс исследования не заканчивается, а находиться на самом пике своего развития, набирая все новые и новые обороты.

 

 

Список используемых источников:

1. Дубнищева, Т.Я. Концепции современного естествознания./Т.Я. Дубнищева. - Новосибирск: ЮКЭА, 1997.- 346 с.
2. Карпенков, С.Х. Концепции современного естествознания: Учебное пособие./ С.Х. Карпенков.- М., 2007.- 35 с.
3. Найдыш, В.М. Концепции современного естествознания./ В.М. Найдыш. - М.:Гардарики, 2000. - 475 с.

Минск, 2012