154

Содержание

Введение ………………………………………………………………………..6
Тема 1 Естествознание и мировая культура ...…………….………………………7
1.1	Культура. Естественнонаучная и гуманитарная культуры…………………………………………......7
1.2	Наука и ее место в мировой культуре ………………………………..9
1.3	Научный метод……………………………….………………………..11
1.4	История естествознания ………………….…………………………..14
1.5	Основные черты современной научной картины мира ……………17
Контрольные вопросы ………………………………………………………..19
Тема 2 Концепции пространства и времени в современном естествознании …………………………………………...20
2.1	Структурные уровни организации материи; микро-, макро- и мегамиры ………………………………….……….20
2.2	Понятия пространства и времени и их основные свойства…………………………………….…..…….21
2.3	Принципы относительности…………….……………………………24
2.4	Основные положения специальной теории относительности……………………………….26
2.5	Принцип эквивалентности сил инерции и тяготения ……………………………………...……...28
2.6	Элементы общей теории относительности и их экспериментальные подтверждения ……………….…… …….31
Контрольные вопросы ………………………………………………………..34
Тема 3 Принципы симметрии и законы сохранения ……………………………34
3.1	Понятие симметрии. Теорема Нетер ………………..………………34
3.2	Однородность времени и закон сохранения энергии ………………………………………….37
3.3	Однородность пространства и закон сохранения импульса………………………………………..39
3.4	Изотропность пространства и закон сохранения момента импульса……………………………...40
Контрольные вопросы ………………………………………………………..42
Тема 4 Корпускулярная и континуальная концепции описания природы …………………………………………….42
4.1	Вещество и поле………………………………………………………42
4.2	Гравитационное поле и его основные характеристики …………………………………….44
4.3	Электростатическое поле……………………………..………………45
4.4	Магнитное поле……………………………………………………….48
4.5	Основы электромагнитной теории Максвелла. Электромагнитные волны………………………………………..…..52
4.6	Волновые и корпускулярные свойства электромагнитного излучения………………………………………..54
4.7	Волновые свойства микрообъектов и их вероятностное описание……………………………...…………57
4.8	Диалектическое единство корпускулярных и волновых свойств материи…………………….. 58
Контрольные вопросы ………………………………………………………..58
Тема 5 Особенности организации материи в микромире …………………………………………………………………59
5.1	Современные представления о строении атома ……………………59
5.2	Строение атомного ядра ……………………………………………...63
5.3	Радиоактивность. Радиоактивное излучение ……………………….64
5.4	Основные типы физических взаимодействий и классификация элементарных частиц ……………………………66
5.5	Частицы и античастицы. Антивещество.……………………………69
5.6	Великое объединение физических взаимодействий………………..70
Контрольные вопросы………………………………………………………...72
Тема 6 Порядок и беспорядок в природе …………………………………………72
6.1	Равновесная термодинамика и ее законы……………………………72
6.2	Хаос и порядок. Статистический смысл второго начала термодинамики…………...76
6.3	Понятие самоорганизации……………………………………………78
6.4	Изменение энтропии в открытых системах…………………………79
6.5	Особенности развития открытых неравновесных систем. Возникновение самоорганизации……………………………………82
6.6	Самоорганизация в живой и неживой природе……………………..84
Контрольные вопросы………………………………………………………...87
Тема 7 Современные космологические концепции ……………………………..87
7.1	Космологические модели Вселенной ……………………………….87
7.2	Большой Взрыв и теория горячей Вселенной ………………………………………....90
7.3	Образование крупномасштабных структур во Вселенной. Эволюция галактик и звезд …………………………………………..91
Контрольные вопросы ………………………………………………………..93

Тема 8 Концепции современной химии …………………………………………...94
8.1	Классификация химических соединений …………………………...94
8.2	Типы химических связей …………………………………………….96
8.3	Реакционная способность веществ ………………………………….99
Контрольные вопросы ………………………………………………………101
Тема 9 Биологический уровень организации материи ……………………..…101
9.1	Сущность живого и его основные признаки ………………………101
9.2	Гипотезы возникновения жизни на Земле………………………….103
9.3	Структурные уровни организации живой материи ……………….110
9.4	Принципы биологической эволюции………………………………111
9.5	Биологическая эволюция человека ………………………………...113
9.6	Основные системы организма человека …………………………...116
9.7	Эмоции, творчество, работоспособность ………………………….118
Контрольные вопросы ………………………………………………………124
Тема 10 Эволюция биосферы ………………………………………………………125
10.1	Биосфера. Круговорот веществ и энергии…………………………125
10.2	Биоценоз как живая часть биогеоценоза …………………………..132
10.3	Основные проблемы современной экологии ……………………...134
10.4	Учение В.И. Вернадского о ноосфере …..…………………………136
Контрольные вопросы……………………………………………………….143
Библиографический список ………………………………………………...144
Приложение А (справочное) Краткий словарь основных понятий и терминов …………………………146

ВВЕДЕНИЕ

Данное учебное пособие посвящено естествознанию – громадному пласту знания, играющему большую роль в жизни человека и общества. Естествознание – совокупность естественных наук (наук о природе), рассматриваемых в их взаимосвязи и взаимозависимости. Изучение концепций естествознания формирует научное мировоззрение, развивает культуру мышления и содействует становлению профессиональной компетентности бакалавра.

Современный специалист – гуманитарий или экономист вне зависимости от направления подготовки должен иметь представление о современных взглядах на природу, о месте человека в ней. Необходимо отчетливое осознание необходимости рационального познавания мира, критическое отношение к различным иррациональным учениям и лженаучным теориям. Человек должен представлять, каких материальных и интеллектуальных затрат стоит его комфортное существование на нашей планете, масштабы антропогенного влияния на биосферу и сущность экологического кризиса.

Образно говоря, изучение естествознания помогает нам понимать язык природы.

«Не то, что мните вы, природа: Не слепок, не бездушный лик – В ней есть душа, в ней есть свобода, В ней есть любовь, в ней есть язык» (Ф.И. Тютчев)

При изучении концепций естествознания формируются общекультурные и общепрофессиональные компетенции:

• способность к абстрактному мышлению, анализу, синтезу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей ее достижения;

• готовность к саморазвитию, самореализации, использованию творческого потенциала;

• знание и понимание законов развития природы, общества и мышления, умение оперировать этими знаниями в профессиональной деятельности;

• способность использовать знания о современной естественнонаучной картине мира в профессиональной деятельности.

Результатами освоения дисциплины является знание основных достижений естественных наук и современного подхода к эволюционным процессам в конкретной предметной области; умение применять естественнонаучные методы при решении проблем профессиональной деятельности; владение навыками использования в профессиональной деятельности базовых знаний в области естествознания и методиками анализа явлений и процессов.

Тема 1 Естествознание и мировая культура

1. Культура. Естественнонаучная и гуманитарная культуры

Насчитывают до 170 определений понятия «культура», что говорит о важности и сложности этого понятия. Впервые термин “культура” (cultura) употребил Цицерон (45 г. до н.э.), противопоставляя ему термин natura (природа).

Культура – специфический способ организации и развития человеческой жизнедеятельности, представленный в продуктах материального и духовного труда, системе социальных норм и учреждений, духовных ценностей, совокупности отношений людей в системах человек-природа, человек-человек и самим к себе. Согласно другому определению культура – система ценностей, с помощью которых общество интегрируется, поддерживает функционирование и взаимосвязь своих институтов.

Таким образом, в понятии «культура» закрепляется общее отличие человеческой жизнедеятельности от других форм биологической жизни. Культура состоит из трех содержательных форм: материальной, социальной и духовной.

Культура подразделяется на естественнонаучную и гуманитарную.

Естественнонаучная культура есть проявление общей культурной тенденции человека. Основу естественнонаучного знания составляют естественные науки (науки о природе): математика, физика, химия, биология, астрономия, геология и др. Специфика естественнонаучной культуры состоит в том, что знания о природе постоянно совершенствуются, отличаются высокой степенью объективности и представляют собой наиболее достоверный слой массива человеческого знания. Естественнонаучная культура во многом исключает субъективизм ученого. Естественнонаучное знание является глубоко специализированным знанием, для ”рядовых” потребителей необходимы популярные “переводы” (толкования) знаний о природных объектах.

Гуманитарная (духовная) культура охватывает сферу сознания, духовной деятельности (познание, нравственность, воспитание, просвещение и т.д.). К гуманитарному знанию относятся право, философия, этика, эстетика, искусство, литература, религия и т.д. Системообразующие ценности гуманитарных наук – гуманизм, идеалы добра, истины, красоты, совершенства, свободы и т.д. Эти ценности имеют решающее значение в деятельности людей, т.к. поднимают человека от состояния животного эгоизма к всесторонней общественной жизни.

Специфика гуманитарной культуры состоит в том, что гуманитарное знание активизируется исходя из принадлежности индивида к определенной социальной группе. Проблема истинности решается с учетом знания об объекте и оценки полезности этого знания познающим и потребляющим субъектом. При этом не исключается возможность толкований, противоречащих реальным свойствам объектов. В гуманитарном знании неизбежны различные варианты осмысления и оценки одних и тех же явлений. Естественнонаучное знание во многом исключает субъективизм ученого.

Взаимосвязь естественнонаучной и гуманитарной культур заключается в том, что они имеют единую (антропную) основу, осуществляют обмен достигнутыми результатами и взаимно координируют в историко-культурном процессе.

Еще недавно в обществе много говорили о противостоянии двух рассматриваемых культур. В мае 1959 г. в Кембриджском университете (Англия) известный английский писатель и ученый Ч.П. Сноу прочитал лекцию ”Две культуры и научная революция”. Эта лекция и высказанные в ней идеи вызвали острую научную дискуссию, охватившую многие страны и всколыхнувшие самые разные слои интеллигенции. Главная мысль лекции сводилась к утверждению, что между традиционной гуманитарной культурой европейского Запада и новой, т.н. «научной культурой», производной от научно-технического прогресса ХХ в., с каждым годом растет катастрофический разрыв. Между учеными и «литературными интеллектуалами» ширится взаимонепонимание, приводящее к прямой враждебности. Поэтому, по мнению Сноу, все мы одиноки. «Любовь, сильные привязанности, творческие порывы иногда позволяют нам забыть об одиночестве, но эти триумфы – лишь светлые оазисы, созданные нашими собственными руками, конец же пути всегда обрывается во мраке: каждый встречает смерть один на один». Более того, вражда так называемых двух культур вообще может привести к гибели человеческой культуры, если не принять радикальных мер для реорганизации образовательной системы, в частности, мер, дающих возможность сблизиться уже теперь страдающим от излишнего практицизма физикам и проникнутым антиобщественными настроениями индивидуалистам–интеллектуалам.

На самом деле объективно углубляющейся пропасти между двумя культурами нет. Наоборот, сближение науки и гуманитарных областей человеческой деятельности естественно и объективно закономерно, потому что в их основе лежит единое начало – творчество. Особенно отчетливо это проявляется в наше время: в вузах на технических специальностях введены гуманитарные курсы – философия, культурология, этика и др. (гуманизация образования), в то время как все студенты гуманитарных факультетов помимо курсов математики слушают курс ”Концепции современного естествознания”, в котором изучаются основы естествознания, что отражает необходимость получения специалистами с высшим образованием целостного представления об окружающем нас мире и научно обоснованного мировоззрения.