Структурные уровни и системная организация материи
Задание N 11.
К обязательным признакам (атрибутам) галактики относятся …
Варианты ответа:
Укажите не менее двух вариантов ответа
v протекание в ее недрах термоядерных реакций в настоящем, прошлом или будущем
v низкая средняя плотность по сравнению со звездами или планетами
v спиральная форма
v большое количество звезд, входящих в ее состав
Решение:
Галактика — это система огромного количества звезд и некоторых других объектов (облаков газа и пыли, «темной материи»), связанных друг с другом силами всемирного тяготения. Количество звезд в типичной галактике – десятки и сотни миллиардов. Размеры типичной галактики – десятки тысяч световых лет. По сравнению со звездами и планетами галактики – очень рыхлые образования. Подавляющая часть объема любой галактики – это космическая пустота, плотность вещества в которой измеряется, в лучшем случае, единицами элементарных частиц на кубометр.
Задание N 12.
Согласно концепции редукционизма, …
Варианты ответа:
Укажите не менее двух вариантов ответа
v каждый природный объект представляет собой систему и, в свою очередь, является элементом другой системы
v явления в сложных системах могут быть полностью объяснены на основе закономерностей, свойственных более простым системам
v явление жизни обусловлено наличием в живых системах особых нематериальных сверхъестественных факторов
v свойства живого организма полностью определяются свойствами атомов, из которых он состоит
Решение:
Согласно концепции редукционизма, сложные системы и явления в них могут быть описаны как совокупность (не система!) более простых, то есть подъем по иерархической лестнице организации систем не приводит к появлению принципиально нового качества. Другая крайность несистемного подхода –витализм (от лат. vitalis – жизненный), суть которого состоит в том, что жизнь и явления жизни являются результатом действия особых, нематериальных, сверхъестественных факторов. Другими словами, переход от неживой природы к живой, согласно витализму, требует такого принципиально нового качества, которое не может появиться в результате взаимодействия между собой неживых объектов, а может быть привнесено только извне, только внеприродными агентами (жизненной силой, энтелехией, душой, богом или богами и т.д.). В рамках же системного подхода мир есть система систем; любой объект представляет собой систему, которая обладает принципиально новыми свойствами, возникающими в результате взаимодействия ее элементов – систем более низкого ранга.
Задание N 13.
Распад свободного электрона на протон и нейтрон запрещен законом …
Варианты ответа:
Укажите не менее двух вариантов ответа
v сохранения электрического заряда
v сохранения числа частиц
v сохранения энергии
v всемирного тяготения
Решение:
В микромире действует один из основных демократических принципов: что не запрещено, то возможно. Если какие-то процессы никогда не наблюдаются, значит, они запрещены каким-то законом природы, чаще всего одним из законов сохранения.
Задание N 12.
Примерами проявления интегративных свойств у природных систем служат …
Варианты ответа:
Укажите не менее двух вариантов ответа
· возможность полностью свести свойства живого организма к физическим и химическим свойствам веществ, из которых он состоит
· невозможность полностью свести свойства живого организма к физическим и химическим свойствам веществ, из которых он состоит
· способность к чрезвычайно избирательному катализу у белковых (полипептидных) молекул, состоящих из достаточно большого числа аминокислот
· равенство массы молекулы сумме масс составляющих ее атомов
Решение:
Интегративными называются новые свойства, возникающие у системы в результате взаимодействия ее компонентов, не сводимые к простому суммированию свойств компонентов. Например, физические и химические свойства молекул белка не тождественны свойствам аминокислот, которые являются мономерами белков. Свойство системы, которые равно сумме соответствующих свойств ее компонентов, называется аддитивным (от англ. add – добавлять, складывать). Так, аддитивным свойством молекулы является ее масса, которая равна сумме масс атомов, входящих в состав молекулы. Иерархичность системной организации проявляется в том, что компоненты каждой системы также являются системами, то есть состоят из взаимодействующих компонентов более низкого уровня, как, например, молекулы состоят из атомов, а те – из ядер и электронов.
Задание N 13.
Частицами, которые совпадают со своими собственными античастицами, являются …
Варианты ответа:
Укажите не менее двух вариантов ответа
· протон
· фотон
· нейтральный пи-мезон
· электрон
Решение:
Античастица отличается от частицы противоположными знаками всех своих зарядов (если это возможно). Поэтому совпадать со своей античастицей может лишь истинно нейтральная частица, все заряды которой равны нулю.
Задание N 11.
В качестве единиц длины при измерении расстояний между галактиками используют …
Варианты ответа:
Укажите не менее двух вариантов ответа
· нанометры
· парсеки
· астрономические единицы
· световые годы
Решение:
Привычные метры и километры в масштабах мегамира неудобны, ибо слишком малы. В Солнечной системе удобнее пользоваться естественным масштабом – астрономической единицей (а.е.), по определению равной среднему расстоянию между Солнцем и Землей. Все расстояния между объектами Солнечной системы выражаются относительно небольшим числом астрономических единиц. Например, удаленность больших планет от Солнца варьирует от 0,4 а.е. для Меркурия до 30 а.е. для Нептуна. В дальнем космосе и астрономическая единица оказывается слишком мелкой. Там астрономы пользуются световыми годами (расстоянием, которое свет пролетает за 1 год) и парсеками (1 парсек – это более 3 световых лет и более 200 000 а.е.). И все равно удаленность большинства галактик от нашей Галактики выражается в мегапарсеках (Мпс).
Задание N 12.
Характерными общими чертами природных систем являются …
Варианты ответа:
Укажите не менее двух вариантов ответа
· аддитивность
· комплементарность
· интегративность
· иерархичность
Решение:
Любая система, в том числе природная, отличается от совокупности тем, что взаимодействие элементов системы важнее, чем их свойства. Признаком системности служит появление таких свойств, которыми ни один элемент сам по себе не обладает и которые возникают лишь в результате взаимодействия элементов между собой. Такие свойства называют интегративными. Для совокупностей, не являющихся системами, характерны не интегративные, а аддитивные свойства (от англ. add – добавлять, складывать) – такие, которые равны просто сумме соответствующих свойств элементов совокупности. Кроме интегративности, природные системы обладают, как правило, иерархичностью. Дело в том, что образование природной системы включает ее в качестве элемента в существующую или формирующуюся систему более высокого порядка (надсистему). Такой способ структурной организации систем называется иерархическим.
Задание N 13.
К составным (то есть имеющим более или менее сложную внутреннюю структуру) объектам микромира относятся …
Варианты ответа:
Укажите не менее двух вариантов ответа
· атом водорода
· протон
· электрон
· фотон
Решение:
Составными являются все объекты мегамира, макромира, а также микромира – за исключением фундаментальных частиц, у которых до сих пор не удалось обнаружить какую-либо внутреннюю структуру и ненулевые размеры. К фундаментальным частицам принадлежат все кварки, все лептоны (в том числе, электрон) и все частицы-переносчики четырех фундаментальных взаимодействий.
Задание N 11.
К обязательным признакам (атрибутам) планеты относятся …
Варианты ответа:
Укажите не менее двух вариантов ответа
· обращение вокруг звезды
· протекание в ее недрах термоядерных реакций
· большое количество звезд, входящих в ее состав
· шарообразная форма
Решение:
По определению, звезда – это компактное небесное тело, в недрах которого происходят, происходили в прошлом или с необходимостью начнутся в будущем термоядерные реакции. Планета – компактное небесное тело, масса которого недостаточна, чтобы стать звездой, но достаточна, чтобы оно приобрело шарообразную форму под действием собственного тяготения и расчистило область своей орбиты от более мелких небесных тел. Само понятие «орбита» предполагает, что планета совершает периодическое обращение вокруг более массивного небесного тела – звезды.
Задание N 12.
Согласно концепции редукционизма, …
Варианты ответа:
Укажите не менее двух вариантов ответа
· каждый природный объект представляет собой систему и, в свою очередь, является элементом другой системы
· свойства живого организма полностью определяются свойствами атомов, из которых он состоит
· явления в сложных системах могут быть полностью объяснены на основе закономерностей, свойственных более простым системам
· явление жизни обусловлено наличием в живых системах особых нематериальных сверхъестественных факторов
Решение:
Согласно концепции редукционизма, сложные системы и явления в них могут быть описаны как совокупность (не система!) более простых, то есть подъем по иерархической лестнице организации систем не приводит к появлению принципиально нового качества. Другая крайность несистемного подхода –витализм (от лат. vitalis – жизненный), суть которого состоит в том, что жизнь и явления жизни являются результатом действия особых, нематериальных, сверхъестественных факторов. Другими словами, переход от неживой природы к живой, согласно витализму, требует такого принципиально нового качества, которое не может появиться в результате взаимодействия между собой неживых объектов, а может быть привнесено только извне, только внеприродными агентами (жизненной силой, энтелехией, душой, богом или богами и т.д.). В рамках же системного подхода мир есть система систем; любой объект представляет собой систему, которая обладает принципиально новыми свойствами, возникающими в результате взаимодействия ее элементов – систем более низкого ранга.
Задание N 13.
К свойствам всех лептонов относятся …
Варианты ответа:
Укажите не менее двух вариантов ответа
· полуцелый спин
· неспособность к участию в сильном взаимодействии
· самые малые размеры среди всех элементарных частиц
· стабильность
Решение:
По критерию спина лептоны – частицы с полуцелым спином (то есть фермионы). По критерию способности к участию в фундаментальных взаимодействиях главным отличием лептонов служит отсутствие у них (или в них) зарядов сильного взаимодействия и, как следствие, неспособность к участию в этом взаимодействии. Электрический же заряд у лептона может как присутствовать (электрон), так и отсутствовать (нейтрино). По времени жизни лептоны могут быть как стабильными (электрон), так и нестабильными (мюон).
Задание N 12.
К системным (интегративным) свойствам библиотеки относятся …
Варианты ответа:
Укажите не менее двух вариантов ответа
· количество томов в библиотеке или печатных знаков в них
· способ расстановки книг по полкам в книгохранилище (случайный, алфавитный, тематический и тому подобный)
· площади, занимаемые читальными залами и книгохранилищами библиотеки
· полнота охвата профильных для библиотеки областей знания или культуры
Решение:
Интегративные свойства библиотеки – это свойства, которыми не обладает отдельно взятая книга и которые возникают в результате взаимодействия книг с их содержанием и оформлением, и сотрудников библиотеки.
Задание N 11.
Границы между тремя масштабными уровнями организации материи – микро-, макро- и мегамиром – проводятся по критериям …
Варианты ответа:
Укажите не менее двух вариантов ответа
· преобладающих на данном масштабном уровне фундаментальных взаимодействий
· времени существования объектов данного масштабного уровня
· познаваемости объектов данного уровня человеческим разумом
· соизмеримости или несоизмеримости объектов данного уровня с масштабами человека и его деятельности
Решение:
Основной критерий – соизмеримость или несоизмеримость масштабов данного уровня с размерами субъекта, который мысленно подразделяет единую Вселенную на микро-, макро- и мегамир, — то есть человека. «Соизмеримость» в данном случае обозначает не просто близость по величине, но и подчинение закономерностям, привычным человеку на основе его жизненного опыта. Человеку практически невозможно представить процессы, управляемые сильным и слабым фундаментальными взаимодействиями: они несущественны в человеческих масштабах расстояний и времени. Однако они существенны в масштабах микромира, поэтому микромир отличается от макромира не количественно, а качественно. Такое же качественное различие имеется между макромиром и мегамиром: в масштабах мегамира гравитационное взаимодействие, абсолютно незаметное в микромире и несущественное между объектами макромира, становится такой силой, которой ничто не может противостоять; силой, которая управляет эволюцией Вселенной и обрушивает звезды внутрь себя, превращая их в черные дыры.