- •Российско-таджикский (славянский) университет
- •Предисловие
- •Душанбе, 30.05. 2012 г. Автор
- •Раздел I. Семинарские занятия
- •Раздел II. Практические занятия
- •Раздел I Темы, содержания и вопросы семинарских занятий
- •Тема 1. Науки о природе
- •Цели и задачи изучения предмета
- •1.2. Фундаментальные и прикладные науки
- •1.3. Дифференциация и интеграция наук
- •1.4. Эмерджентные свойства объектов природы
- •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
1.3. Псевдонауки
Учёным необходимо отличать научные утверждения от псевдонаучных (ненаучных). Среди людей, псевдонаука пользуется большой популярностью и привлекает к себе больше сторонников. Она, пользуясь авторитетом науки, паразитирует на ней. Никакого вклада в развитие науки она не вносит. Псевдонаука отличается от науки тем, что не подвергается экспериментальной проверке, не носит системного характера, а является фрагментарной, исходит из легенд, рассказов из третьих рук, подлога и подтасовки фактов. Для этого есть основания, псевдонаука оставляет место чудесам, в которых нуждается человек.
Актуальность изучения естествознания обусловлена тем, что в наше время все большее распространение получили ненаучные виды знания: астрология, магия, мистические и др. Они вытесняют научно - рациональное мышление, и тем самым создают трудности в формировании естественнонаучной картины мира. Люди, обладающие научным мировоззрением, могут противостоять интеллектуальным анархистам, которые с помощью псевдонаучных, бессмысленных доводов непрерывно воздействуют на сознание современного человека. Опасность подобного воздействия увеличивается тогда, когда наблюдается союз политической власти и паранауки. Например, инквизиция, религиозный фанатизм, фундаментализм и фашизм.
Чтобы понять науку и отличать его от псевдонауки необходимо специальное образование, а это есть не у всех. К псевдонаукам относятся астрология, алхимия, спиритизм, месмеризм, парапсихология и уфология (наука об НЛО), магия, экзотермические. Чтобы отличить науку от псевдонауки, необходимо применить принцип верификации, т.е. проверить данное утверждение на опыте или принцип фальсификации, т.е. найти один факт, опровергающий данное утверждение.
Наука убедительна, если в ней отсутствуют противоречия, т.е. противоположное утверждение. В ХХ веке австрийским логиком и математиком К. Гёделем был доказан ряд теорем о неполноте утверждения, относящегося к сложным системам. Из них следует, что в таких системах имеется истинное предложение - недоказуемое и неопровержимое. Таких предложений нельзя доказать способом непротиворечивости, так как здесь требуются экспериментальные проверки данного утверждения.
1.4. Системный метод научного познания
Общая теория систем, теория самоорганизации систем и теория управления – это сравнительно молодые науки, которые применяются как способы исследования природы во всех естественных науках. Эти науки были разработаны во второй половине ХХ века и составляют ядро постнеклассической науки.
Основоположником теории систем является американский биолог Фон Берталанфи. Он выдвинул идею применения системного подхода и его математизации. А также он ввел понятие открытых систем и построил системную картину мира. Основы теории синергетики были разработаны в трудах И. Пригожина, Д. Николиса и Г. Хакена. Пригожина. называют отцом синергетики. Теории управления сложных систем были заложены Н. Вернером, в сороковые годы ХХ века.
Системность является фундаментальным свойством окружающего мира. Элементы система находится в определенной иерархической подчиненности, и образуют единство с окружающей средой.
Для удобства анализа систем их классифицируют на основании существенных признаков. Затем создается математический модель, и применяют математический аппарат. Анализируют динамику возможных изменений под воздействием внешних и внутренних факторов. Выявляют закономерность их развития.
Приведем некоторые классификации систем. 1. В зависимости от происхождения, системы делятся на естественные (физические, химические, биологические, геологические и др.), искусственные (машины, механизмы, здания, сооружения и др.) и смешанные (все социоприродные системы). 2. По характеру взаимодействия с окружающей средой, выделяют закрытые и открытые системы. 3. Детерминированные и стохастические системы – это системы, которые зависят или не зависят от слабых флуктуаций. 4. Неживые, живые и социальные системы, которые отличаются по характеру отражения внешних воздействий (простое и опережающее). 5. По характеру процесса упорядочивания выделяют самоорганизующиеся, кибернетические и управляемые системы.
Исторически наиболее глубоко изучены закрытые системы. Закрытые системы – это жестко детерминированные линейные системы с «бесконечной памятью», т.к. их поведение в настоящем и будущем однозначно зависит от прошлого. К числу стохастических систем относятся термодинамические, биологические и социальные системы. Они содержат огромное количество элементов. Например, в организме человека около 1013 клеток. Каждый клеток взаимодействует со всеми остальными.
Из–за флуктуации параметров будущее состояние стохастической системы в отличие от динамической можно характеризовать лишь с определенной степенью вероятности, используя для этого представления о статистических распределениях. Отличие стохастических систем от динамических в том, что свойства стохастических систем не проявляются у частей системы. Например, атом проявляет валентность, которая отсутствует у составляющих частицы атома.
Неживые системы обладают простым отражением, а живые системы имеют опережающие отражения. Благодаря, опережающим отражательным свойствам, они «предвидят» грядущие изменения. Среди самоорганизующихся систем имеются системы с заданной целью. К ним относятся экономические, социально-политические, педагогические, законодательные системы.
Между системой и окружающей средой всегда есть какая-то «полупрозрачная» граница (наподобие мембраны), которая поддерживает гомеостаз внутри системы. Поступающие из вне ресурсы, идут на обеспечение жизнедеятельности, саморегулирование, развитие и поддержание гомеостаза системы. В иерархически связанных системах идет усложнение структуры и функции каждой из них, происходит взаимодействие на уровне прямой или обратной связей, которые приводят к появлению управления процессами во всех элементах системы. Процессы, протекающие в открытых диссипативных системах, являются нелинейными и описываются, с помощью нелинейных дифференциальных уравнений. Открытая развивающаяся система является неравновесной.
С точки зрения системного подхода, системная модель мира – это грандиозная суперсистема, состоящая из множества иерархических, взаимодействующих подсистем разного уровня сложности образующих целостность. Системная модель мира охватывает иерархии живой и неживой природы и социальные системы. Эта модель показывает дискретность элементов системы и связанность всего со всеми. Системная модель мира выглядит следующим образом:
Биосфера Экосистема Популяции Виды организмов Организм Клетка Протобионт |
Человеческое общество Система государств Государства Политические партии Организации Коллектив Семья Человек |
Вселенная Метагалактика Галактика Солнце и звезды Земля и планеты Макротела Макромолекулы |
↑ ↑ ↑
М о л е к у л ы. |
↑
А т о м ы. |
↑
К в а р к и, э л е м е н т а р н ы е ч а с т и ц ы и п о л я |
Самоорганизацией мира управляют фундаментальные законы природы при помощи четырех типов фундаментальных взаимодействий: сильное, электромагнитное, слабое и гравитационное.
……******……
