Реферат по физике по теме " Что такое жизнь с точки зрения физики"

Министерство образования и науки

Архангельской области

государственное автономное профессиональное образовательное учреждение

Архангельской области

«Северодвинский техникум социальной инфраструктуры»

(ГАПОУ АО «СТСИ»)

РЕФЕРАТ

по учебной дисциплине «Физика»

Тема «Что такое жизнь на земле с точки зрения физики»

Выполнил: Жепетов Александр

обучающийся I курса гр. 127/126

Профессия СПО «Слесарь по ремонту строительных машин»

Северодвинск 2020

Содержание

Введение

Жизнь — это совокупность факторов, влияющих на человека, которые им управляют.Основное утверждение физиков звучит следующим образом – «Вся наша жизнь подчиняется законам притяжения, и другим точным законам, в связи с этим: мы можем предсказать любое жизненное событие, которое произойдет в ближайшем будущем». Физики рассматривают человека как структуру атомов, исходя из этого, делают вывод – Человек живет, если живут атомы. Говоря проще, если тело человека разлагается: его жизнь кончилась, а если его тело в норме: человек живет.Жизнь на Земле появилась более 3,5 млрд лет назад – точнее обозначить момент трудно хотя бы потому, что нелегко провести грань между «почти живым» и «живым по-настоящему». Однако можно сказать точно, что этот волшебный момент растянулся на многие, длинные миллионы лет.

Цель исследования заключается в определении представления жизни с точки зрения физических законов

Задачи исследования

- изучить литературу по данной теме

- разобраться с понятием жизни

- выяснить, каким явлениям и процессам подчиняется жизнь с точки зрения физики

1 Общие принципы неклассической физики

Современная физическая картина мира представляет собой систему фундаментальных знаний о закономерностях существования неорганической материи, об основаниях целостности и многообразия явлений природы. Современная физика исходит из ряда фундаментальных предпосылок:

- она признает объективное существование физического мира, однако отказывается от наглядности, в некоторых случаях наглядное подтверждение физических законов просто невозможен;

- современная физика утверждает существование трех качественно различающихся структурных уровней материи: мега мира - мира космических объектов и систем; макромира - мира макроскопических тел, привычного мира нашего эмпирического опыта; микромира - мира микрообъектов, молекул, атомов, элементарных, частиц и т.п.

Классическая физика изучала способы взаимодействия и строение макроскопических тел, законы классической механики описывают процессы макромира. Современная же физика (квантовая) занимается изучением микромира, соответственно законы квантовой механики описывают поведение микрочастиц. Мега мир — предмет астрономии и космологии, которые опираются на гипотезы, идеи и принципы неклассической (релятивистской и квантовой) физики;

- в-третьих, неклассическая физика утверждает зависимость описания поведения физических объектов от условий наблюдения, т.е. от познающего эти процессы человека (принцип дополнительности);

- в-четвертых, современная физика признает существование ограничений на описание состояния объекта (принцип неопределенности);

- в-пятых, релятивистская физика отказывается от моделей и принципов механистического детерминизма, сформулированного в классической философии и предполагавшего возможность описать состояние мира в любой момент времени, опираясь на знание начальных условий. Процессы в микромире описываются статистическими закономерностями, а предсказания в квантовой физике носят вероятностный характер.

При всех различиях современная физика, так же, как и классическая механика, изучает законы существования природы. Закон понимается как объективная, необходимая, всеобщая повторяющаяся и существенная связь между явлениями и событиями. Любой закон имеет ограниченную сферу действия.

Например, распространение законов механики, оправдывающих себя в пределах макромира, на уровень квантовых взаимодействий недопустимо. Процессы, происходящие в микромире, подчиняются другим законам. Проявление закона зависит также от конкретных условий, в которых он, этот мир, реализуется, изменение условий может усилить или, напротив, ослабить действие закона. Действие одного закона корректируется и видоизменяется другими законами.

Динамические закономерности характеризуют поведение изолированных, индивидуальных объектов и позволяют установить точно определенную связь между отдельными состояниями предмета. Иначе говоря, динамические закономерности повторяются в каждом конкретном случае и имеют однозначный характер. Например, динамическими законами являются законы классической механики.

Статистические закономерности проявляются в массе явлений, и имеют форму тенденции. Эти законы иначе называют вероятностными, так как они описывают состояние индивидуального объекта лишь с определенной долей вероятности. Статистическая закономерность возникает в результате взаимодействия большого числа элементов, поэтому характеризует их поведение в целом. Необходимость в статистических закономерностях проявляется через действие множества случайных факторов. Этот тип законов иначе называют законами средних величин. Примерами статистических закономерностей являются законы квантовой механики и законы, действующие в обществе и истории.

2. Современные представления о материи, в пространстве и времени. Общая и специальная теории относительности

На границе XIX-XX веков в физике произошел кризис, который был связан с невозможностью объяснить новые эмпирические данные с помощью законов и принципов, сформулированных в рамках механистической парадигмы. Кризис и последовавшая за ним научная революция способствовали тому, что на смену классической физике, построенной на принципах механики И.Ньютона, пришла новая фундаментальная теория - специальная теория относительности А. Эйнштейна, которая возникла на границе между механикой И.Ньютона и электромагнитной теорией Дж.Максвелла, как результат попыток устранить логические противоречия, существовавшие между этими двумя концепциями.

Специальная теория относительности распространила принципы относительности, сформулированные еще Г.Галилеем для механических систем, на электромагнитные взаимодействия. Ряд опытов показал, что скорость света остается неизменной во всех системах координат независимо от того, движется излучающий свет источник или нет. Однако эти выводы противоречили принципу относительности Г.Галилея.

Для того, чтобы обнаружить движение Земли относительно воздушного эфира  А.Майкельсон в 1887 году решил измерить время прохождения светового луча по горизонтальному и вертикальному направлениям относительно Земли. Согласно гипотезе светоносного эфира, время прохождения света по этим направлениям должно различаться. Но результат эксперимента показал неизменность скорости света в обоих направлениях. Такой вывод противоречил классическим представлениям о том, что координаты и скорости должны преобразовываться при переходе от одной инерциальной системы к другой. Скорость света оказалась не зависящей от движения Земли.

Для объяснения результатов эксперимента А. Майкельсона X.Лоренц вывел уравнения, позволяющие вычислить сокращение движущихся тел и промежутков времени между событиями, которые происходят в зависимости от скорости движения объектов. Преобразования X.Лоренца предполагали реальное сокращение тел и промежутков времени.

В 1905г, А.Эйнштейн опубликовал работу «К электродинамике движущихся тел», в которой объяснил результаты опытов А.Майкельсона и изложил основные положения специальной теории относительности: любой процесс протекает одинаково в изолированной материальной системе, находящейся в состоянии прямолинейного и равномерного движения, т.е. все инерциальные системы отсчета равноправны между собой. Таким образом, все системы отсчета были признаны равнозначными, не имеющими никаких преимуществ друг перед другом, а принцип относительности приобрел всеобщий, универсальный характер.

Следствием такого понимания принципа относительности стало введение в физику понятия инвариантности. Инвариантность понимается как неизменность физических величин или свойств объектов при переходе от одной системы отсчета к другой. Все законы природы неизменны при переходе от одной; инерциальной системы к другой, т.е., находясь внутри инерциальной системы, невозможно обнаружить, движется она или покоится.

Специальная теория относительности установила также инвариантность материальных процессов и скорости света относительно преобразований X.Лоренца. А.Эйнштейн показал, что преобразования X.Лоренца отражают не реальные сокращения тел и промежутков времени, а изменение результатов измерений в зависимости от движения системы отсчета. Тела сокращаются, а время замедляется для внешнего наблюдателя, тогда как внутри движущейся системы все физические процессы протекают обычным образом.

А. Эйнштейн сформулировал также принцип инвариантности скорости света, который гласит: скорость света в вакууме не зависит от скорости движения источника света или наблюдателя и одинакова во всех инерциальных системах отсчета. Скорость света является предельной скоростью распространения материальных взаимодействий и равна 300000 км/с.

А.Эйнштейн пришел к выводу, что противоречия в основах классической механики вытекают из неверного, не соответствующего физическому опыту представления о свойствах пространства и времени как абсолютных и неизменных, так и из неверного представления об абсолютной одновременности событий.

Классические представления о пространстве и времени сформулированы в рамках субстанциональной концепции. Пространство - однородно, неподвижно и трехмерно. Время - совокупность равномерных моментов, следующих один за другим в направлении от прошлого к будущему. В субстанциональной концепции пространство и время рассматриваются как объективные самостоятельные сущности, не зависящие друг от друга и от характера протекающих в них материальных процессов.

Субстанциональная концепция пространства и времени адекватно вписывалась в механистическую картину мира. Пространство и время - это особые отношения между объектами и процессами и независимо от них не существуют. Пространство - порядок сосуществований тел, а время - порядок последовательностей событий. Г. Лейбниц утверждал, что существует связь материи с пространством и временем: «мгновения в отрыве от вещей ничто, и они имеют свое существование в последовательном порядке самих вещей».

Таким образом движущаяся материя, пространство и время связаны друг с другом, а с изменением скорости протекания процессов меняются и пространственно-временные характеристики.

3Структура микромира

Элементарные частицы – это частицы, которые не удается разделить на составные части. Элементарные частицы разделяются на стабильные и нестабильные. Основные черты элементарных частиц, и стабильных, и нестабильных, следующие:

Частицы неизменны

Частицы одного вида абсолютно одинаковы и неразличимы

Частицы имеют способность рождаться и исчезать.

Стандартная модель определяет, что вещество, включая свет, имеет в составе 12 элементарных частиц и 12 частиц – переносчиков взаимодействий. Сюда относятся кварки, электроны, фотоны и т. д.

На сегодняшний момент, современная наука пока не может ответить на вопрос о том, почему имеется именно таков набор частиц, также неизвестны причины наличия массы у некоторых из них.

Для всех элементарных частиц характерны следующие параметры: Масса покоя

Электрический заряд, который кратен заряду электрона, либо отсутствует Спин

Время жизни.

Классификация элементарных частиц основана на их способности участвовать в каких-либо видах фундаментальных взаимодействий. Согласно этому, элементарные частицы делятся на:

Фотоны - частицы, масса которых равна 0, они не имеют сильного и слабого взаимодействия, но принимают участие в электромагнитном.

Лептоны не участвуют в сильном взаимодействии.

Адроны: барионы и мезоны. Адроны могут участвовать в сильном взаимодействии.

Микромир является основой нашего макромира. Наряду с микромиром, в науке можно выделить наномир, который, в отличие от микромира, является носителем всего спектра электромагнитных процессов. Наномир – это фундамент, основа структуры элементарных частиц и большей части явлений, известных современной науке. То есть, предметы окружающей действительности, и тело человека состоит из частей, которыми являются молекулы. В свою очередь, молекулы состоят из атомов, которые делятся на еще более мелкие части – элементарные частицы. Таким образом, в случае, если некогда произойдет разрушение Вселенной, оно начнется с наномира и микромира.

Заключение

Все известное нам о структуре живого вещества заставляет ожидать, что деятельность живого вещества нельзя свести к обычным законам физики. Структура живого организма значительно отличается от других физических тел. В них происходит управление поведением отдельных атомов внутри живого организма

Протекающие в теле живого существа пространственно-временные процессы, которые соответствуют его мышлению, самосознанию или любой другой деятельности, если не вполне строго детерминированы, то во всяком случае статистически детерминированы.

Исходя из следующих двух предпосылок:

- тело организма функционирует как чистый механизм, подчиняясь всеобщим законам природы.

- управлять действиями тела и предвидеть результаты этих действий способен практически любой организм

Любой живой организм представляет собой не что иное, как субъект, могущий управлять «движением атомов» согласно законам природы, которые могут производить упорядоченные явления в живых организмах : «статистический механизм», создающий «порядок из беспорядка», и новый механизм, производящий «порядок из порядка».

Жизнь подчиняется физическим законам, а все физические законы основаны на статистике.

Список использованной литературы

1. Ансельм А. И. очерки развития физической теории в первой теории в первой трети 20 века. М.: Наука, ГРФМЛ, 1986;
2. Гейзенберг В. Физика и Философия. Часть и целое. М., 1989;
3. Гинзбург В. Л. О физике и астрофизике. М., 1980;
4. Карнап Р. Философские основания физики. М., 1971, 390с;
5. Хельзин Ф. Мартин А. Лептоны и кварки М., 1987;
6. Найдыш В. М. Конспекции современного естествознания. М., 2002, 704с;
7. Шредингер Э. Новые пути к физике: статьи и речи, Наука.: 1971;
8. Шредингер Э. что такое жизнь? С точки зрения физика. М., 1972.