объем – 1,083*10¹² км² ;

площадь поверхности – 510,2 млн. км² .

Модель раздувающейся Вселенной точно совпадает с общепринятым описанием наблюдаемого мира начиная с 10^-30 с после начала расширения. Только в эти микроскопические доли секунды отличие моделей. Как и модель Большого взрыва, модель инфляционной Вселенной полагает, что Начало было 10-15 млрд. лет назад из сингулярного (сверхорячего и чверхплотного) состояния и продолжается сейчас. Эти модели объяснили и реликтивное излучение, и красное смещение в спектрах далеких галактик, и первоначальное содержание легких элементов[6] .

6. Дайте представление о фазовых переходах, приведите примеры фазовых переходов разных типов (родов). Что за явления – сверхтекучесть и сверхпроводимость?

Фазами называют различные однородные части физико-химических систем. Однородным является вещество, когда все параметры вещества одинаковы во всех его элементарных объемах, размеры которых велики по сравнению с межатомными состояниями. Смеси различных газов всегда составляют одну фазу, если во всем объеме они находятся в одинаковых концепциях. Одно и то же вещество в зависимости от внешних условий может быть в одном из трех агрегатных состояний – жидком, твердом или газообразном. В зависимости от внешних условий система может находиться в равновесии либо в одной фазе, либо сразу в нескольких фазах.

В окружающей нас природе мы особенно часто наблюдаем фазовые переходы воды. При переходе воды в пар происходит сначала испарение – переход поверхностного слоя жидкости в пар, при этом в пар переходят только самые быстрые молекулы: они должны преодолеть притяжение окружающих молекул, поэтому уменьшаются их средняя кинетическая энергия и, соответственно, температура жидкости. наблюдается в быту и обратный процесс – конденсация.

Во время фазового перехода температура не меняется, но меняется объем системы. Фазовые переходы бывают нескольких родов.

Изменения агрегатных состояний вещества называются фазовыми переходами 1-го рода, если:

1) температура постоянна во время всего перехода;

2) меняется объем системы;

3) меняется энтропия системы.

Чтобы произошел такой фазовый переход, нужно данной массе вещества сообщить определенное количество тепла, соответствующего скрытой теплоте превращения.

Фазовые переходы 2-го , 3-го и т.д. родов связаны с порядком тех производных термодинамического потенциала, которые испытывают конечные изменения в точке перехода.

Явление о сверхтекучести, открытое Капицей наблюдали и раньше, отмечая странное поведения гелия при температуре около 2К, но только он подробно исследовал и описал его.

Атомы сверхтекучего гелия ведут себя согласованно, как единое целое, беспорядка в этой системе нет, энтропия равна нулю. Невозможно сообщить какой-то части сверхтекучего гелия тепло – все его атомы одинаковы подтверждены воздействию. Невозможен и обмен энергией между атомами – все они в наинизшем состоянии, и вязкость среды равна нулю.

Исследования в области низких температур, первоначально имевшие чисто практическую направленность, привели к многим крупным открытиям. В 1911 г. Камерлинг-Оннес обнаружил, что при температуре 7,2К сопротивление свинцового проводника внезапно снизилось в миллионы раз и практически исчезло. Это странное явление получило название сверхпроводимости. В одном из экспериментов в сделанном из чистого свинца кольце был наведен ток в несколько сотен ампер. Через год оказалось, что ток все еще продолжает идти в кольце, и величина его не изменилась, т.е. сопротивление винца было равно нулю[7] .

7. Какими методами удалось изучить состав живой клетки и ее молекулярное строение? Каковы основные положения и значение клеточной теории в развитии биологии?

За 3 мрд. лет на нашей планете живое вещество развивалось в несколько миллионов видов, но все они – от бактерий до высших животных – состоят из клеток. Клетка – организованная часть живой материи: она усваивает пищу, способна существовать и расти, может разделяться на две, каждая из которых содержит генетический материал, идентичный исходной клетке.

В 1665 г. Гук издал книгу «Микрография, или некоторые физиологические описания мельчайших тел посредством увеличительных стекол», где сообщил об открытии им клеточного строения живого вещества (тогда же он впервые употребил термин «клетка»). Фактически же Гук увидел только клеточные стенки, отличающиеся размерами и толщиной. После Гука клетки, вернее, их оболочки, так как микроскопы были несовершенны, обнаруживали у разных растений и в тканях животных.

Клеточная теория, или цитология сложилась в течение ХIХ в. в результате микроскопических исследований, когда появились более совершенные микроскопы (в последнее время их все чаще называли биологией клетки).

Ботаник Маттис Шлейден (1804-1881), изучая растительные ткани, установил, что они имеют клеточную природу. Используя его обобщения, немецкий биолог Теодор Шванн (1810-1882), исследовавший животные ткани, в своем классическом труде «Микроскопические исследования о соответствии в структуре и росте животных и растений» (1839) впервые сформулировал основные положения о клеточном строении всех организмов и образовании всех организмов и образовании клеток.

Было подробно изучено и клеточное деление. Вирхов дополнил клеточную теорию Шлейдена и Шванна утверждением: все клетки образуются в результате деления других клеток (1855). Затем установили, что хранение и передача наследственных признаков осуществляется с помощью клеточного ядра (Вирхов, Геккель). При большом увеличении микроскопов в клетках открыли постоянные специализированные структуры (органоиды, или органеллы) – пластиды и митохондрии.

В начале ХХ в. многие биологи повторяли опыты австрийского естествоиспытателя Иоганна Менделя (1822-1884), открывшего еще 1865 г. существование индивидуальных наследственных факторов (генов). Все это способствовало развитию цитогенетики. Современная клеточная теории исходит из единства расчлененности многоклеточного организма на клетки и его целостности, основанной на взаимодействии клеток[8] .

Открытие клетки принадлежит английскому ученому Р. Гуку, который, просматривая под микроскопом тонкий срез пробки, увидел структуры, похожие на пчелиные соты, и назвал их клетками. Позже одноклеточные организмы исследовал голландский ученый Антони ван Левенгук. Клеточную теорию сформулировали немецкие ученые М. Шлейден и Т. Шванн в 1839 г. Современная клеточная теория существенно дополнена Р. Биржевым и др.

Основные положения современной клеточной теории:

Клетка - основная единица строения, функционирования и развития всех живых организмов, наименьшая единица живого, способная к самовоспроизведению, саморегуляции и самообновлению;

Клетки всех одноклеточных и многоклеточных организмов сходны (гомологиины) по своему строению, химическому составу, основным проявлениям жизнедеятельности и обмену веществ;

Размножение клеток происходит путем их деления, каждая новая клетка образуется в результате деления исходной (материнской) клетки;

В сложных многоклеточных организмах клетки специализированы по выполняемым ими функциям и образуют ткани; из тканей состоят органы, которые тесно взаимосвязаны и подчинены нервной и гуморальной регуляциям.

Эти положения доказывают единство происхождения всех живых организмов, единство всего органического мира. Благодаря клеточной теории стало понятно, что клетка - это важнейшая составляющая часть всех живых организмов. Клетка - самая мелкая единица организма, граница его делимости, наделенная жизнью и всеми основными признаками организма. Как элементарная живая система, она лежит в основе строения и развития всех живых организмов. На уровне клетки проявляются такие свойства жизни, как способность к обмену веществ и энергии, авторегуляция, размножение, рост и развитие, раздражимость.[9]

8. Какие виды изменчивости Вам известны, в чем их сходства и отличия? Какая форма изменчивости дает исходный материал для естественного отбора в природе? Докажите, что естественный отбор является направляющим фактором эволюции