- •Рецензенты:
- •Введение
- •Часть 1 Предмет изучения и фундаментальные категории естествознания
- •1.1. Как можно определить предмет изучения естествознания? Что относится к фундаментальным категориям естествознания?
- •1.2. В чем состоит основное отличие естественных наук от гуманитарных?
- •1.3. В чём состоит сущность времени как фундаментальной категории естествознания?
- •1.4. В чём состоит сущность пространства как фундаментальной категории естествознания?
- •1.5. В чём состоит сущность движения как фундаментальной категории естествознания?
- •1.6. В чём состоит сущность энергии как фундаментальной категории естествознания?
- •1.7. В чём состоит сущность информации как фундаментальной категории естествознания?
- •1.8. Что такое дифференциация и интеграция наук?
- •1.9. Особое место в структуре науки занимает математика. Какую роль она играет по отношению к другим областям знаний?
- •1.10. В различных областях знаний (не только естественных) часто используется термин «синергетический эффект». Что изучает синергетика?
- •Часть 2 Основы теории и методологии познания
- •2.1. Что является характерными признаками науки?
- •2.2. Какие функции выполняет наука в жизни человечества?
- •2.3. В чём заключаются этические принципы научных исследований? Что такое псевдонаука?
- •2.4. Установите соответствие между определением метода научного познания и самим методом: моделирование, дедукция, индукция, абстрагирование, синтез, эксперимент, классификация, анализ.
- •2.5. Научный метод широко оперирует понятием причинно-следственных связей. Каким закономерностям они подчиняются?
- •2.6. Что означают и какую роль играют в науке понятия «унификация» и «диверсификация»?
- •2.8. Как соотносятся между собой структурные уровни организации материи: мегамир, макромир, микромир?
- •2.9. Какие признаки характеризуют состояние динамических и статистических теорий в современном естествознании?
- •2.10. Особым методом, широко используемым в различных науках, является измерение. На чём основаны измерения? Каким условиям они должны удовлетворять?
- •2.11. На чём основаны способы определения возраста различных структурных уровней мегамира (планет, звезд, Вселенной)?
- •2.12. В теории самоорганизации существуют понятия о флуктуациях, бифуркациях и диссипативных структурах. Что означают эти понятия?
- •Часть 3 Основные этапы эволюции естествознания
- •3.1. Какие основные периоды принято выделять в эволюции естественных наук?
- •3.2. Каковы основные заслуги учёных-натурфилософов античного периода – Аристотеля, Демокрита, Эпикура в становлении естествознания?
- •3.3. Как отразилось развитие естественных наук на эволюции представлений о пространстве и времени?
- •3.4. Как отразилось развитие естественных наук на эволюции представлений о материи и движении?
- •3.5. В чём состоит заслуга и. Ньютона в эволюции естественных наук?
- •3.6. Что такое «новейшая революция» в естествознании?
- •Часть 4 Свойства материи. Пространство и энергия
- •4.1. Что такое симметрия, и как изменяется степень симметричности геометрических фигур?
- •4.2. Что такое хиральность? Каково значение этого явления в биологических системах?
- •4.3. Что означали понятия изотропности и однородности пространства в классическом естествознании?
- •4.4. В чём состоит сущность теории фракталов?
- •4.5. Какие существуют виды фундаментальных взаимодействий в природе, и какие частицы являются переносчиками этих взаимодействий?
- •4.6. В чём состоит сущность концепции близкодействия и концепции дальнодействия?
- •4.7. Какими основными характеристиками обладают элементарные частицы?
- •4.8. Какова природа электромагнитного излучения? Какими свойствами оно обладает? Что представляет собой спектр электромагнитного излучения?
- •4.9. Что такое энтропия? Каков физический смысл второго закона термодинамики?
- •4.10. Что такое негэнтропия?
- •4.11. Что изучает космология? Как устроена наша галактика?
- •4.12. В чём состоит сущность теории «Большого взрыва»?
- •Часть 5 Современные концепции химии
- •5.1. Как устроен атом?
- •5.2. Что такое изотопы?
- •5.3. Какими процессами сопровождается образование атомных ядер?
- •5.4. Какое определение является наиболее корректным для молекул?
- •5.5. Что такое состояние химического равновесия? Какие факторы влияют на его смещение?
- •5.6. В чём сущность Периодического закона д.И. Менделеева? По каким принципам построена Периодическая система химических элементов?
- •5.7. Как известно, вода является уникальным химическим соединением, играющим исключительную роль в поддержании жизни на Земле. Какими свойствами воды это объясняется?
- •Часть 6 Принципы относительности и дополнительности
- •6.1. Какие величины изменяются и, напротив, остаются неизменными при переходе между инерциальными системами отсчета, исходя из преобразований Галилея?
- •6.2. В чём состоит сущность принципов относительности и дополнительности?
- •6.3. В чём состоит сущность общей теории относительности? Какие следствия вытекают из неё?
- •6.4. Какие положения составляют основу специальной теории относительности?
- •6.5. Какие положения составляют основу квантовой теории?
- •6.6. В чём состоит сущность корпускулярно-волнового дуализма?
- •6.7. Каким образом удаётся экспериментально обнаружить волновые свойства частиц и, напротив, корпускулярные свойства волн?
- •Часть 7 Концепции зарождения и эволюции жизни
- •7.1. Какие свойства присущи живым системам? Как провести границу между живой и неживой природой?
- •7.2. Возникновение жизни на земле и формирование биосферы – одна из основных проблем современного естествознания. С помощью каких гипотез учёные пытались решить данную проблему?
- •7.3. В чём состоит сущность теории биохимической эволюции?
- •7.4. Экспериментальным подтверждением ряда идей биохимической эволюции служат опыты американских ученых с.Л. Миллера и г.К. Юри. В чём состояли эти опыты?
- •7.5. Какие основные этапы можно выделить в эволюции жизни на Земле?
- •7.6. В чём состоит сущность теории эволюции ч. Дарвина?
- •7.7. В чём состоит сущность синтетической теории эволюции? Что такое микро- и макроэволюция?
- •7.8. В чём состоят принципиальные отличия между социально-культурной и биологической эволюцией человека?
- •Часть 8 Основные положения современной генетики
- •8.2. Что изучает генетика? Каковы основные положения генетической науки?
- •8.2. Что такое днк? Как она устроена и какие функции выполняет?
- •8.3. Каким образом происходит трансляция генетической информации?
- •8.4. Какими свойствами обладает генетический код?
- •8.5. Что такое мутации? Каким образом они возникают?
- •8.6. На какие виды подразделяются мутации?
- •8.7. Какие современные достижения науки являются наиболее спорными с точки зрения биологической этики?
- •Часть 9 Учение о биосфере и современная экология
- •9.1. Что входит в предмет изучения экологии? в чём состоит междисциплинарный характер экологической науки?
- •9.2. Что такое биосфера? Как она устроена?
- •9.3. Какие функции выполняет живое вещество биосферы?
- •9.4. Каким образом протекает биологическая трансформация среды в биосфере? Какова роль человека в этих процессах?
- •9.5. С чем связаны основные экологические проблемы гидросферы?
- •9.6. Как соотносятся различные уровни организации материи в экологических системах?
- •9.7. В чём состоит сущность закона экологической пирамиды?
- •9.8. Какие существуют типы загрязнения окружающей среды? в чём состоит различие между ингредиентным, параметрическим, биоценотическим, социально-деструктивным и эстетическим загрязнением?
- •Часть 10 Мировоззрение и естествознание. Актуальные проблемы и будущее человечества
- •10.1. В чём состоит сущность антропного принципа?
- •10.2. На протяжении последних лет много говорится о глобальных проблемах человечества – «вызовах XXI века». В чём состоят наиболее типичные проблемы современной человеческой цивилизации?
- •10.3. На протяжении последних десятилетий часто употребляются понятия «информатизация общества» и «информационное общество». Что они означают?
- •10.4. В последнее время много внимания уделяется развитию нанотехнологий. Что означает это понятие?
- •10.6. Что такое ноосфера? Как это понятие появилось в научном лексиконе?
- •10.7. Как повлияли работы в.И. Вернадского на формирование современных представлений о ноосфере?
- •10.8. Каков методологический смысл понятия «ноосфера»?
- •Приложение 1. Примерный список тем контрольных работ
- •Приложение 2. Примеры тестовых заданий
- •Часть 1. Предмет изучения и фундаментальные категории естествознания
- •Часть 2. Основы теории и методологии познания
- •Часть 3. Основные этапы эволюции естествознания
- •Часть 4. Свойства материи. Пространство и энергия
- •Часть 5. Современные концепции химии
- •Часть 6. Принципы относительности и дополнительности
- •Часть 7. Концепции зарождения и эволюции жизни
- •Часть 8. Основные положения современной генетики
- •8.1. Какие мутации сопровождается изменением числа хромосом?
- •8.2. Фрагмент цепи и-рнк, записанный с участка цепи днк (аццгтг), имеет вид…
- •8.3. Установите соответствие между свойством генетического кода и его содержанием:
- •Часть 9. Учение о биосфере и современная экология
- •Ключ к тестовым заданиям
- •Приложение 4. Приставки для выражения физических величин
- •Десятичные приставки
- •Двоичные приставки
- •Предметно–именной указатель
- •Список рекомендуемой литературы основная литература
- •Дополнительная литература
- •Электронные ресурсы
- •Публикации в периодических изданиях
- •Содержание
Часть 3 Основные этапы эволюции естествознания
3.1. Какие основные периоды принято выделять в эволюции естественных наук?
В процессе познания природы человеком можно выделить три следующие основные ступени.
Непосредственное созерцание природы как нерасчлененного целого. Такой подход был свойственен ранним стадиям развития человеческой цивилизации. Первые истолкования природы сложились как мифы о возникновении (сотворении) и развитии мира, т.е. космогония.
Анализ природы, расчленение ее на части, выделение и изучение отдельных вещей и явлений, поиски отдельных причин и следствий. Переход к этому этапу стал возможен благодаря развитию культуры, письменности.
Воссоздание целостной картины на основе уже познанных частностей путем приведения в движение остановленного, оживления омертвленного, связывания изолированного раньше, т.е. на основе фактического соединения анализа и синтеза.
К наиболее важным историческим этапам эволюции естествознания можно отнести следующие:
1. Натурфилософский период – античная наука, зарождение элементов будущего естествознания (п. 3.2). Представления и подходы, заложенные античной научной и философской школой, доминировали в европейской науке вплоть до позднего средневековья.
2. Средневековый период «застоя» в естествознании. Для данного этапа характерно господство схоластики и теологии в Западной Европе, расцвет инквизиции. Развитие естественных наук как системы знаний о материальном мире тормозилось господствующей идеологией, имевшей глубокую религиозную основу.
3. Период механистического и метафизического естествознания (XVI–XIX в.в.). Формирование КЛАССИЧЕСКОЙ (ньютоновской) МЕХАНИКИ – исторически первой законченной научной картины мира (см. п. 3.5).
4. «Новейшая революция» в естествознании приходится на конец XIX – ХХ в.в. (п. 3.6). В результате фундаментальных открытий в области микромира стало возможным формирование современных представлений о фундаментальных категориях естествознания – МАТЕРИИ, ЭНЕРГИИ, ДВИЖЕНИИ, ВРЕМЕНИ, ИНФОРМАЦИИ (п.п. 1.3-1.7). Эти представления базируются на принципах относительности и дополнительности (п. 6.2).
Для современной науки характерно понимание природы как целостного живого организма. Почти до середины ХХ в. такое понимание природы воспринималось как своеобразный пережиток прошлого, возврат к мифологическому сознанию. Однако по мере признания и распространения учения В.И.Вернадского о биосфере (п. 9.2), в процессе развития современной экологии новое понимание природы как единого организма, а не механической системы, стало общепринятым научным принципом.
3.2. Каковы основные заслуги учёных-натурфилософов античного периода – Аристотеля, Демокрита, Эпикура в становлении естествознания?
Натурфилософский (античный) период эволюции естествознания связан, в частности, с именами Аристотеля, Демокрита и Эпикура.
Натурфилософия (философия природы), несмотря на сходство космогонических образов, принципиально отличалась от мифологии. Натурфилософия пыталась выработать единый, внутренне непротиворечивый взгляд на природу, понять её устройство изнутри, выявить такие законы существования природы, которые не зависят от человеческого разума. Т.е., античные учёные осознали проблему познания того, какова природа сама по себе, без человека.
К наиболее важным достижениям этой эпохи относятся континуальная концепция Аристотеля и корпускулярная концепция Демокрита (V–IV в.в. до н.э.).
КОНТИНУАЛЬНАЯ КОНЦЕПЦИЯ (от лат. continuum – «протяжённость») утверждала, что в природе нет пустоты, бесформенная бесконечно делимая материя занимает все пространство, стремясь равномерно в нём распределиться. Аристотелю принадлежит знаменитое изречение: «Природа не терпит пустоты». Аристотель отождествлял натурфилософию с физикой, изучал вопросы состава физических тел, природы движения, причинности и т.д. Движение Аристотель не сводил только к перемещению в пространстве, а рассматривал и такие формы, как возникновение и уничтожение, качественные изменения (п. 3.3.).
Заслуга Аристотеля состоит и в том, что он впервые предпринял попытку классификации основных начал природы. В качестве таковых были выбраны – четыре качественные характеристики материи: холод, тепло, сухость и влажность. Комбинируя их попарно, Аристотель вывел четыре основных элемента материи (стихии): землю, огонь, воздух и воду [13]:
ЗЕМЛЯ |
Холод |
ВОДА |
|
|
|
Сухость |
|
Влажность |
|
|
|
ОГОНЬ |
Тепло |
ВОЗДУХ |
КОРПУСКУЛЯРНАЯ КОНЦЕПЦИЯ (от лат. corpuscula – «частица») – напротив, устанавливала два начала мироздания, независимых друг от друга – неделимые атомы и пустоту. Атомы соединяются в различных сочетаниях, образуя многообразие окружающего материального мира. Гипотеза Демокрита о существовании мельчайших частиц материи нашла экспериментальное подтверждение лишь с развитием технологий исследования микромира. Согласно современным представлениям, атомы делимы и имеют сложное строение (п. 5.1).
Античный философ Эпикур не разделял концепцию детерминированного (предопределённого) движения атомов. ДЕТЕРМИНИЗМ – учение об изначальной определённости всех происходящих в окружающем мире процессов (см. также п.п. 3.4–3.6 – концепция механистического детерминизма И. Ньютона). Эпикуру принадлежит высказывание: «Смерть не имеет к нам никакого отношения, так как, когда мы существуем, смерть ещё не существует, а когда смерть присутствует, тогда мы не существуем».
