- •Российско-таджикский (славянский) университет
- •Предисловие
- •Душанбе, 30.05. 2012 г. Автор
- •Раздел I. Семинарские занятия
- •Раздел II. Практические занятия
- •1.3. Дифференциация и интеграция наук
- •1.4. Эмерджентные свойства объектов природы
- •Раздел I Темы, содержания и вопросы семинарских занятий
- •Тема 1. Науки о природе
- •Цели и задачи изучения предмета
- •1.2. Фундаментальные и прикладные науки
- •1.5. Методологические и трансдисциплинарные идеи
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тема 2. Наука как часть культуры
- •2.1. Естественнонаучная и гуманитарная культуры
- •2.2. Наука – ведущая форма культуры ххi века
- •2.3. Этика науки и биоэтика
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тема 3. Познание природы
- •3.1. Природа естественное окружение человека.
- •3.2. Левополушарное и правополушарное мышление
- •3.3. Классическое и неклассическое представление природы
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тема 4. Ненаучные и научные картины мира
- •4.1. Ненаучные картины мира
- •4.2. Научные картины мира
- •4.2.1. Механическая картина мира
- •4.2.2. Электромагнитная картина мира
- •4.2.3. Квантово-полевая картина мира
- •4.2.4. Эволюционно - синергетическая картина мира
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тема 5. Свойства пространства и времени
- •5.1. Свойства времени
- •5.2. Свойства пространства
- •5.3. Однородности пространства и времени и законы сохранения.
- •3. Специальная и общая теория относительности.
- •5.5. Фундаментальные физические величины
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тема 6. Концепция моделирование физических объектов
- •6.1.Корпускулярная традиция описания природы
- •6.2. Континуальная традиция описания природы
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тема 7. Элементарные частицы и их классификации
- •7.1. История открытие элементарных частиц
- •Вопросы для самоконтроля
- •7.2. Физический вакуум
- •Вопросы для самоконтроля
- •7.3. Кварковая теория адронов
- •Вопросы для самоконтроля
- •7.4. Классификация элементарных частиц.
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тема 8. Силы в природе
- •8.1. Воздействие и взаимодействие
- •Вопросы для самоконтроля
- •8.2. Виды фундаментальных взаимодействий
- •Вопросы для самоконтроля
- •8.3. Сильное взаимодействие
- •Вопросы для самоконтроля
- •8.4. Электромагнитное взаимодействие
- •Вопросы для самоконтроля
- •8.5. Слабое взаимодействие
- •Вопросы для самоконтроля
- •8.6. Гравитационное взаимодействие
- •Вопросы для самоконтроля
- •8.7. Единая теория поля
- •Вопросы для самоконтроля
- •8.8. Теория «Великое объединение»
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тема 9. Этапы развития химических наук
- •9.1. Химические модели объектов природы
- •Вопросы для самоконтроля
- •9.2. История развития химических наук
- •Вопросы для самоконтроля
- •9.3. Атомно-молекулярное учение
- •Вопросы для самоконтроля
- •9.4. Учение о составе вещества
- •Вопросы для самоконтроля
- •9.5. Учение о структурной химии
- •Вопросы для самоконтроля
- •9.6. Учение о химических процессах
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тема 10. Этапы развития биологических наук
- •10.1. Натуралистическая биология
- •Вопросы для самоконтроля
- •10. 2. Физико-химическая биология
- •Вопросы для самоконтроля
- •10.3. Эволюционная биология
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тема 11. Структурные уровни организации живых систем
- •11.1. Молекулярно-генетический уровень
- •Вопросы для самоконтроля
- •11.2. Онтогенетический уровень
- •Вопросы для самоконтроля
- •11.3. Популяционно-видовой уровень
- •Вопросы для самоконтроля
- •11.4. Экосистемный уровень
- •Вопросы для самоконтроля
- •11.5. Биосферный уровень. Ноосфера
- •Вопросы для самоконтроля
- •Вопросы для самоконтроля
- •Вопросы для самоконтроля
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тема 12. Возникновение квантовой механики
- •12.1. Трудности в классической физике. Принцип соответствия
- •Вопросы для самоконтроля
- •12.2. Создание квантовой механики. Принцип неопределенности. Принцип «запрета» Паули.
- •Вопросы для самоконтроля
- •12.3. Применение квантовой механики. Принцип дополнительности
- •Вопросы для самоконтроля
- •12.4. Квантовая биология (Волновая генетика)
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тема 13. Концепция микросостояния объектов природы
- •13.1. Неклассические процессы и явления в природе
- •Вопросы для самоконтроля
- •13.2. Минимальное квантовое взаимодействие в микромире
- •Вопросы для самоконтроля
- •13.3. Микросостояние микрочастицы
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тема 14. Концепция макросостояния объектов природы
- •14.1.Тепловое равновесие как макросостояния
- •Вопросы для самоконтроля
- •14.2. Энтропия
- •Вопросы для самоконтроля
- •14.2. Минимальное тепловое воздействие или минимальное изменение энтропии
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тема 15. Соотношения неопределенностей
- •15.1. Соотношение неопределенностей Гейземберга
- •Вопросы для самоконтроля
- •15.2. Соотношение неопределенности Эйнштейна
- •Вопросы для самоконтроля
- •15.3. Универсальное соотношение неопределенности Шредингера
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тема 16. Синергетка – наука о самоорганизации
- •16.1. Моделирование сложных систем
- •Вопросы для самоконтроля
- •16.2. Характеристики самоорганизующихся систем
- •Вопросы для самоконтроля
- •16.3. Закономерность самоорганизации
- •Вопросы для самоконтроля
- •16.4. Глобальный эволюционизм
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тема 17. Эволюция Вселенной
- •17.1. Теория «Большого взрыва»
- •Вопросы для самоконтроля
- •17.2. Причины задержки коллапса во Вселенной
- •Вопросы для самоконтроля
- •17.3. Метагалактика
- •Вопросы для самоконтроля
- •17.4. Модели Вселенной
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тема 18. Галактики и звезды
- •18.1. Галактики
- •Вопросы для самоконтроля
- •18.2. Звезды
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тема 19. Эволюция Солнечной системы
- •19.1. Происхождение Солнечной системы
- •Вопросы для самоконтроля
- •Вопросы для самоконтроля
- •Вопросы для самоконтроля
- •19.2. Две группы планет Солнечной системы
- •Вопросы для самоконтроля
- •19.3. Солнечно-земные связи
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тема 20. Эволюция на геологическом уровне
- •20.1. Формирование и эволюция Земли
- •Вопросы для самоконтроля
- •20.2. Характеристики планеты - Земли
- •Вопросы для самоконтроля
- •20.3. Строение Земли
- •Вопросы для самоконтроля
- •20.4. Динамики геосфер: литосфера, гидросфера, атмосфера и биосфера
- •Вопросы для самоконтроля
- •20.5. Теория тектоники плит
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тема 21. Экологии и здоровье
- •21.1. Основы экологии
- •Вопросы для самоконтроля
- •Вопросы для самоконтроля
- •21.2. Экология и здоровье человека
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тема 22. Концепция происхождения жизни на Земле
- •22.1. Сущность жизни
- •Вопросы для самоконтроля
- •22.2. Теория Опарина–Холдейна о происхождении жизни
- •Вопросы для самоконтроля
- •22.3. Эволюция жизни.
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тема 23. Эволюционные процессы в природе
- •23.1. История развития эволюционных идей
- •Вопросы для самоконтроля
- •23.2. Теория эволюции
- •Вопросы для самоконтроля
- •23.3. Микроэволюция и макроэволюция
- •23.4. Союз генетики и дарвинизма или теории синтетической эволюции
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тема 24. Эволюции органического мира
- •24.1. Осадочные породы
- •24.2. Геохронологическая шкала
- •Вопросы для самоконтроля
- •24.3. Эволюция растительного мира
- •Вопросы для самоконтроля
- •Вопросы для самоконтроля
- •24.4. Эволюция животного мира
- •Вопросы для самоконтроля
- •Вопросы для самоконтроля
- •Вопросы для самоконтроля
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тема 25. Естественное происхождение человека
- •25.1. Теории происхождения человека
- •Вопросы для самоконтроля
- •25.2. Современные концепции антропогенеза
- •Вопросы для самоконтроля
- •25.3. Этапы эволюции человека
- •Вопросы для самоконтроля
- •25.4. Социальная эволюция человека
- •25.5. Культурная эволюция
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тема 26. Вопросы здорового образа жизни
- •26.1. Здоровье
- •26.2. Принципы здорового образа жизни
- •Вопросы для самоконтроля
- •26.3. Соблюдение условий рационального питания
- •Вопросы для самоконтроля
- •26.4. Рациональный режим труда и отдыха.
- •26.5. Профлактика вредных привычек
- •26.6. Путь к единой общечеловеческой культуре
- •Вопросы для самоконтроля
- •Раздел II Темы и содержания практических занятий
- •Тема 1. Методы научного познания
- •Практика – критерий истинности знания
- •1.2. Методы научного познания
- •1.3. Псевдонауки
- •1.4. Системный метод научного познания
- •Тема 2. Экспериментальные данные и их обработка
- •1.1. Современные методы научного исследования
- •Ошибки измерений
- •Обработка экспериментальных данных
- •1.4. Примеры решения задач Пример 1
- •Решение
- •Пример 2
- •Решение
- •Пример 3
- •Решение
- •1.5. Решите задачи
- •Тема 3. Кинематика нерелятивистские движения
- •3.1. Методические указания к решению задач Основные формулы
- •Тема 4. Динамика
- •4.3. Решите задачи
- •Тема 5. Гравитационное взаимодействие
- •Тема 6. Механическая работа. Мощность механизмов. Энергия.
- •Пример 3
- •Решение
- •6.3. Решите задачи
- •Тема 7. Импульс. Закон сохранения импульса
- •Пример 2
- •Решение
- •7.3. Решите задачи
- •Тема 8. Динамика вращательного движения. Законы сохранения момента импульса
- •8.1. Методические указания к решению задач
- •Основные формулы
- •8.2. Примеры решения задач Пример 1
- •Решение
- •Ответ: 2,8 м/с2. Пример 2
- •Решение.
- •8.3. Решите задачи
- •Тема 9. Тепловые процессы
- •9.1. Методические указания к решению задач по молекулярной физике и термодинамике Основные формулы
- •9.2. Примеры решения задач Пример 1
- •Решение
- •Ответ: Пример 2
- •Решение
- •9.3. Решите задачи
- •Тема 10. Электрические процессы
- •10.1. Методические указания к решению задач
- •Основные формулы
- •10.2. Примеры решения задач Пример 1.
- •Решение
- •Ответ: Пример 2
- •Решение.
- •7.3. Решите задачи
- •Тема 11. Постоянный электрический ток
- •Пример 2
- •Решение.
- •11.3. Решите задачи
- •Тема 12. Магнитные процессы
- •12.3. Решите задачи
- •Тема 13. Колебательные и волновые процессы
- •13.1. Методические указания к решению задач
- •13.2. Примеры решения задач Пример 1
- •Решение
- •Пример 2
- •Решение
- •13.3. Решите задачи
- •Тема 14. Оптика
- •14.1. Методические указания к решению задач по оптике Основные формулы
- •Ответы:
- •14.3. Решите задачи
- •Тема 15. Релятивистское движение.
- •15.1. Методические указания к решению задач Основные формулы
- •Тема 16. Корпускулярно-волновые свойства
- •16.1. Методические указания к решению задач Основные формулы
- •16.3. Решите задачи
- •Тема 17. Ядерные процессы
- •17.1. Методические указания к решению задач Основные формулы
- •17.2. Примеры решения задач Пример 1
- •Решение
- •Тема 18. Химические процессы
- •18.1. Методические указания к решению задач по химии
- •Ответ: 10. Пример 3
- •Ответ: .
- •18.3. Решите задачи
- •Справочные материалы
- •Универсальные физические постоянные
- •2. Соотношения между единицами измерений физических величин
- •3. Астрономические величины
- •Список использованные литературы
Вопросы для самоконтроля
1. Кто впервые применил микроскоп для изучения клетки?
2. Кто впервые применил микроскоп для изучения микроорганизмов?
3. До начала, какого века господствовали идеи креационизма – концепции постоянства видов, сотворенных Богом?
4. Кто верил в неизменность видов, однако под конец жизни начал сомневаться?
5. Кто выяснил, на основе палеонтологических данных, что строение животных постепенно совершенствуется?
6. Кто объяснил катастрофическими явлениями смену флоры и фауны?
7. Дайте определение биологии?
8. Какие вопросы, в живых системах, рассматривает биология?
9. Труды, каких ученых положили начало ботанике, зоологии и анатомии?
10. К какой сфере биологии относятся медицина, цветоводство, садоводство, коневодство?
11. Какие три этапа выделяют в развитии биологии?
12. Что является объектом изучения натуралистической биологии?
13. Какие методы исследования использует натуралистическая биология?
14. Какие главные задачи имеет натуралистическая биология?
15. Кто сделал первую попытку систематизации растений на основе строения семян, цветков и плодов?
16. Кого называют величайшим мыслителем древности?
17. Кто сделал первую попытку классификации животных и растений?
18. Кто внёс фундаментальный вклад в систематику?
19. Кто ввел в науку бинарную (двойную) номенклатуру живых объектов, называя их по роду и виду, используя латинский язык?
20. Кто установил принцип иерархического соподчинения таксонов и сформулировал наименования таксонов?
21. Какие названия таксонов используются в науке?
22. К каким таксонам относится человек?
23. В каком году, Карл Линней опубликовал книгу «Система природы»?
24. Кто, в книге «Системы природы», опубликовал первую классификацию живых организмов?
25. Кто в своей квалификации живых организмов описал 4 тысяч видов животных и 10 тысяч видов растений?
26. Сколько видов животных, в настоящее время описано?
27. Сколько видов растений, в настоящее время описано?
28. Сколько видов грибов, в настоящее время описано?
29. Сколько видов бактерий, в настоящее время описано?
10. 2. Физико-химическая биология
Еще в античности, с целью выяснения физико-химических процессов, протекающих в живых организмах, ученые интересовались анатомией и физиологией растений и животных. Гиппократ и его школа заложили основы медицины, применяя методы наблюдения и обобщения. Данную традицию развил Герофил, изучая строение и функционирование нервной и кровеносной системы, он впервые описал строение глаза, печени и других органов тела и сопоставил строение тела человека с животным.
В XVII веке, благодаря работам Гука и др., с использованием микроскопа, ученые изучали анатомию растений, открыли клеточные и тканевые уровни организации растений, начали проводить эксперименты по искусственной гибридизации.
Начиная с XIX века, физико-химическая биология приступила к изучению жизни на молекулярных и надмолекулярных уровнях. В своих исследованиях Луи Пастер, И. М. Сеченов, И. П. Павлов, И. И. Мечников и др. более широко использовали физические и химические методы исследования. В 1839 году, Маттиасс Шлейден и Теодор Шванн заложили основу клеточной теории, подтверждая однотипность клеточной структуры растительности и животных. Их открытие привело к появлению цитологии (цитос - клетка) – науки о живой клетке. Дальнейшее изучение клеточного строения привело к появлению генетики - науки о наследственности и изменчивости. Клетки, несмотря на их разнообразие, имеют сходный химический состав и однотипные процессы метаболизма. Клеточная теория показала единство строения и развития всех живых организмов.
В ХХ веке появилась молекулярная биология. Удалось понять наследственную роль нуклеиновых кислот, были открыты молекулярные механизмы генетической репродукции и биосинтеза белка, а также молекулярно-генетические механизмы изменчивости. Был изучен обмен веществ на молекулярном уровне. Установили, что с пищей организмы получают органические и минеральные соединения, которые участвуют в биохимических реакциях.
Строительным материалом для живой клетки являются белки, жиры и нуклеиновые кислоты. Таким образом, с точки зрения химии живые организмы – это открытые системы, которые постоянно обмениваются с окружающей средой веществом и энергией. Объединение биологии с химией положило начало новой науке – биохимии, которая изучает структуру и свойства биомолекул и их метаболизм в живых тканях и органах. Биохимикам удалось выяснить структуру и функции белков и нуклеиновых кислот, тем самым, заложив основы молекулярной биологии.
В пятидесятых годах ХХ века, на стыке биохимии, биологии и физики родилась новая наука - биофизика. Биофизикам удалось объяснить механизмы мышечного сокращения, проведения нервного импульса, тайны фотосинтеза и ферментативного катализа.
