
- •В. А. Игнатова концепции современного естествознания Учебное пособие
- •Предисловие
- •I. Методические материалы к самостоятельному изучению дисциплины программа курса «концепции современного естествознания» Пояснительная записка
- •Содержание дисциплины
- •Естествознание - система наук о природе
- •2 Естественнонаучная картина мира
- •3.Основополагающие концепции современного естествознания
- •4. Некоторые приложения концепций современного естествознания
- •Тематический план изучения дисциплины
- •Темы практических занятий
- •Тема 1. Естественнонаучная картина мира
- •Вопросы, выносимые на обсуждение
- •Литература для подготовки к занятию
- •Тема 2. Основополагающие концепции современного естествознания
- •Вопросы, выносимые на обсуждение
- •Литература для подготовки к занятию
- •Методические указания по самостоятельному изучению теоретической части дисциплины
- •Методические указания по подготовке к практическим занятиям
- •Методические указания по подготовке к текущему контролю знаний и итоговой аттестации (экзамен или зачет)
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тесты для самоконтроля
- •2. Слово «концепция» пришло из:
- •3. Принцип соответствия утверждает:
- •Критерии итоговой аттестации
- •Вопросы для размышления и творческие задания
- •Тематика контрольных работ
- •Основополагающие концепции современного естествознания
- •Системный подход к описанию окружающего мира
- •Самоорганизация и эволюция Земли
- •Перечень вопросов к итоговой аттестации
- •Ключи к тестам
- •Учебники и учебные пособия для подготовки к итоговой аттестации
- •Дополнительная литература
- •II. Теоретическая часть
- •1. Естествознание - система наук о природе
- •1.1. Природа и способы ее постижения
- •1.1.1 Природа как целостная система
- •1.1.2. Человек как познающий субъект природы
- •1.1.3. Мифология, религия, искусство, наука как компоненты культуры и способы постижения природы
- •1.1.4 Познание, мировоззрение и картина мира
- •1.1.5 Мировоззрение и культура
- •1.2 Наука и научный метод познания
- •Наука как компонент культуры
- •Наука как способ объективного познания
- •1.2.1 Наука как компонент культуры
- •1.2.2 Наука как способ объективного познания
- •1.2.3 Динамика научного познания
- •1.2.4. Научная картина мира
- •1.3 Естествознание в системе науки
- •1.3.1 Дифференциация наук
- •1.3.2 Естествознание как иерархия наук о природе
- •1.3.3. Естествознание и социальная жизнь общества
- •1.3.4 Проблема интеграции естественнонаучного и гуманитарного знания
- •2. Естественнонаучная картина мира
- •2.1 Структура естественнонаучной картины мира
- •1. Составляющие естественнонаучной картины мира
- •Фундаментальные понятия естествознания
- •2.1.1 Составляющие естественнонаучной картины мира
- •2.1.2 Фундаментальные понятия естествознания
- •1. Материя и формы ее существования: вещество и поле
- •2. Атрибуты материи: отражение и движение
- •3. Пространство и время
- •2.1.3 Фундаментальные законы природы и основополагающие принципы естествознания
- •1.Фундаментальные законы природы
- •2. Основополагающие принципы естествознания
- •2.2. Эволюция естествознания
- •Доклассический период развития науки
- •Классическая наука
- •Неклассическая наука
- •2.2.1 Доклассический период развития науки
- •1. Научные программы античности
- •2. Средневековая наука
- •2.2.2. Классическая наука
- •1.Естествознание в «Новое время»
- •2. Естествознание XIX века
- •3. Кризис классической науки
- •2.2.3 Неклассическая наука
- •1. Релятивистская картина мира
- •2. Квантово-полевая картина мира
- •3. Строение материи и физика элементарных частиц
- •4. Соотношение классической, релятивистской и квантовой картин
- •5. Постнеклассическая наука
- •3. Основополагающие концепции современного естествознания
- •3. 1 Элементы теории систем
- •3. 1. 1 Системный подход к описанию окружающего мира
- •3. 1. 2 Классификации социоприродных систем
- •3. 1. 3 Свойства открытых систем
- •3. 1. 4 Системная модель мира
- •3. 2 Самоорганизация и эволюция сложных систем, далеких от равновесия
- •Общие представления
- •Роль случайного в поведении сложных систем
- •Синергетическая картина мира и универсальный эволюционизм
- •3. 2. 1 Общие представления
- •3. 2. 2 Роль случайного в поведении сложных систем
- •3. 2. 3 Элементы теории самоорганизации систем
- •1. Фазовое пространство и фазовые траектории
- •2. Точка бифуркации
- •3. Фракталы и аттракторы
- •4. Сценарий самоорганизации сложных систем
- •3. 2. 4 Синергетическая картина мира и универсальный эволюционизм
- •1. Синергетическая картина мира
- •2. Универсальный эволюционизм
- •3. 3 Элементы теории управления
- •1. Самоорганизация и организация
- •Контур с обратной связью
- •Управленческая деятельность
- •3. 3. 1 Самоорганизация и организация
- •3.3.2. Контур с обратной связью
- •3.3.3. Управленческая деятельность
- •3. 4 Некоторые приложения концепций современного естествознания
- •3. 4. 1 Самоорганизация и эволюция вселенной
- •1. Структура Вселенной
- •2. Гипотеза Большого Взрыва
- •3. Образование галактик
- •4. Химическая эволюция
- •5. Будущее Вселенной
- •3. 4. 2 Эволюция звезд и звездно-планетных систем
- •1. Эволюция звезд
- •2. Солнце
- •3. Планеты Солнечной системы
- •3. 4. 3 Самоорганизация и эволюция земли
- •1. Общая характеристика планеты
- •2. Физические оболочки Земли
- •3. Геосфера
- •4. Биосфера
- •3. 4. 4 Самоорганизация и эволюция живого вещества
- •1. Общие представления
- •2. Гипотезы о происхождении жизни на Земле
- •3. Биологическая эволюция и концепция генетики
- •4. Антропный принцип и проблемы происхождения жизни
- •3. 4. 5 Самоорганизация и антропогенез
- •1. Природа человека
- •2. Современные представления о происхождении и эволюции человека
- •3. Эволюция головного мозга и развитие психики
- •Генетическая программа человека и природа интеллектуальных способностей
- •3. 4. 6 Самоорганизация, организация и социогенез
- •1. Краткий исторический экскурс
- •2. Системно-синергетический подход к описанию социальных систем
- •3. Антропосоциогенез и формирование глобальных экологических проблем
- •4. Новые цивилизационные модели и перспективы человека
- •Заключение
- •Глоссарий
3. 1. 2 Классификации социоприродных систем
Существует множество критериев классификации систем.
Выделим некоторые из классификаций, которые будут нам необходимы в дальнейшем для изучения учебного материала.
1. По происхождению системы можно разделить на естественные (физические, химические, биологические, геологические и др. ), искусственные (машины, механизмы, здания, сооружения и т. д. ) и смешанные (все социоприродные системы).
2. По характеру взаимодействия с окружающей средой выделяют закрытые и открытые системы. Закрытой называют такую систему, внешнее воздействие на которую пренебрежимо мало или может быть сведено к нулю. Открытая система активно обменивается ресурсами с окружающей средой и другими системами. Влияние последних на ее поведение чрезвычайно велико.
3. В зависимости от интенсивности влияния на поведение систем случайных факторов и слабых флуктуаций параметров выделяют детерминированные (или динамические) и стохастические (или вероятностные) системы.
4. Системы можно классифицировать и по характеру отражения (простое или опережающее). Здесь выделяют неживые, живые и социальные системы.
5. По характеру процесса упорядочивания выделяют самоорганизующиеся системы, кибернетические, управляющие, управляемые и т. д.
Исторически самыми первыми наиболее глубоко были изучены закрытые (изолированные) механические (динамические) системы. Если результирующая всех внешних сил, действующих на механическую систему сил, близка к нулю, она может считаться закрытой. Например, система космический корабль — космонавт, пребывающая на околоземной орбите, находится в состоянии невесомости: силы гравитационного притяжения к Земле компенсируются центробежными силами, направленными в противоположную сторону. Простейшие механические системы содержат не менее двух тел (рычаг — опора, маятник — подвес, Земля — Луна,. . . ), более сложные, например, машины или механизмы — от сотен до нескольких тысяч деталей, взаимодействующих между собой в процессе работы механизма. Мгновенное состояние подобной системы определяется координатами и скоростями ее элементов (а, следовательно, и их энергиями).
Закрытая механическая система является идеализированной моделью, в которой господствуют однозначность и жесткие причинно-следственные связи. Это ограничение позволяет изучать протекание процессов лишь в рамках определенных условий. Тем не менее, многие теории классического естествознания, разработанные на основе подобных моделей дают достаточно точное описание поведения тел. Если внешние воздействия на такую систему малы, а начальные параметры и законы движения элементов известны и имеют вид непрерывных функций, то можно, используя математические уравнения, связывающие параметры, предсказать состояние системы в любой последующий момент времени. Это жестко детерминированные линейные системы с «бесконечной памятью». Их поведение в настоящем и будущем однозначно зависит от прошлого. Основываясь на этом, достаточно точно рассчитывают координаты планет Солнечной системы в любой заданный момент времени, траектории искусственных спутников Земли, координаты и скорость движения автомобиля по дороге. Конечно, отклонения параметров движущихся тел от расчетных значений имеются, но они малы и часто ими пренебрегают или, когда это необходимо, вносят поправки; например, осуществляют коррекцию движения спутника на орбите.
С развитием молекулярной физики в конце XIX века сложилось представление о стохастических (статистических или вероятностных) системах, к числу которых относятся термодинамические, биологические, социальные и другие. Они содержат огромное количество элементов. Например, в 1 см3 одноатомного газа при нормальных условиях содержится 2,7*1019 атомов, в клетке организма ~ 108 молекул, в организме человека ~ 1013 клеток. При этом каждый элемент взаимодействует в той или иной мере одновременно со всеми остальными. Проследить за движением каждого отдельного элемента и точно указать его состояние в любой момент времени весьма затруднительно. Применение законов механики в их первозданном виде для описания поведения таких систем потребовало бы знания огромного количества параметров состояния и учета координат и скоростей всех элементов. Это привело бы к необходимости решения огромного числа уравнений. Кроме того, в таких системах чрезвычайно велика роль случайных флуктуаций параметров. При этом одному и тому же набору макропараметров, характеризующих в среднем состояние системы в течение времени t, из-за флуктуаций соответствует множество вариантов мгновенных состояний. Поэтому будущее состояние стохастических систем, в отличие от динамических, можно указать лишь с определенной степенью вероятности, используя для этого представления о статистических распределениях.
Различия в поведении и свойствах динамических и стохастических систем связаны с тем, что в стохастических системах приходится учитывать взаимодействие внутри отдельных коллективов элементов системы. Интерференция (лат. interferentio— наложение, перераспределение) их свойств приводит к появлению у сложных систем новых системных качеств, которые несводимы к простой сумме качеств отдельных элементов. Например, в системе природы наиболее низкий уровень организации — элементарные частицы. Они в качестве составных элементов входят в структуру атомов. Свойства свободной частицы отличны от ее свойств в коллективе. У коллектива (атома) появляется новое свойство — валентность, которое определяет его способность вступать в химические реакции и которое отсутствует у составляющих его частиц. Атомы в свою очередь входят в состав молекул. При образовании молекулы между каждой парой атомов возникает химическая связь, на свойства которой в той или иной мере влияют и все остальные атомы. Однако это влияние не может быть описано на основе линейных представлений. Поведение молекулы в физико-химических процессах сложным образом зависит от всей ее электронной структуры и характера химических связей атомов (ковалентная, полярная или ионная). Конечно, в химии используется и модель парных взаимодействий, но она может дать лишь приближенную количественную оценку свойств химических связей, а для более точного расчета необходимо обязательно вводить некоторые поправки.
Чрезвычайно важна классификация систем по свойствам отражения. Неживые системы обладают простым отражением, живые и социальные (клетка — организм — популяция — экосистема — биосфера, микросоциум — город — государство — сообщество государств) — опережающим. Наличие опережающего отражения дает возможность живым организмам «предвидеть» грядущие изменения и заранее готовиться к ним, а человеку и социальным системам осознанно ставить цели, планировать их выполнение и выбирать для этого адекватные методы.
Среди самоорганизующихся систем необходимо выделить еще один тип — системы с заданной целью. Это экономические, социально-политические, педагогические, психологические, законодательные системы. Например, цель педагогической системы — формирование личности, способной адаптироваться в современных ей условиях, цель законодательной — создание правовой базы для обеспечения жизнедеятельности отдельного человека, государства или содружества государств и контроль за их исполнением, цель экономической — создание условий устойчивого (неразрушимого) функционирования экономики.
Существуют и другие виды систем, например, абстрактные (математические), научные, логические, технологические и другие.