Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Естественно-научная картина мира. Учебник
.pdf
ВЫСШЕЕ ОБРАЗОВАНИЕ
Т. М. Елканова
ЕСТЕСТВЕННО-НАУЧНАЯ
КАРТИНА МИРА
Учебник
Вузовское образование
Саратов • 2020
УДК 50
ББК 20
Е51
Автор:
Елканова Т. М. — доц. кафедры физики и астрономии
Северо-Осетинского государственного университета
им. К. Л. Хетагурова
Рецензенты:
Созаев В. А. — д-р физ.-мат. наук, проф.,
ФГБОУ ВО «Северо-Кавказский горно-металлургический институт
(государственный технологический университет)», г. Владикавказ;
Хоконов М. Х. — д-р физ-мат. наук, проф., ФГБОУ ВО «Кабардино-
Балкарский государственный университет», г. Нальчик
Елканова, Т. М.
Е51 Естественно-научная картина мира : учебник / Т. М. Елканова ;
Северо-Осетинский государственный университет им. К. Л. Хетагурова. — Саратов : Вузовское образование, 2020. — 330 с. —
(Высшее образование). — Текст : электронный.
ISBN 978-5-4487-0716-2
В учебнике рассматривается специфика современных методов
познания, роль естественно-научного познания в развитии культуры;
формулируются основные фундаментальные концепции и принципы
современного естествознания. Показана последовательная смена естественно-научных представлений о мире, типов научной рациональности, создание частнонаучных картин мира: физической, химической,
биологической, астрофизической. В состав издания включен словарь
терминов.
Подготовлен в соответствии с Федеральным государственным
образовательным стандартом высшего образования по учебной дисциплине «Естественно-научная картина мира».
Учебник предназначен для бакалавров всех направлений подго-
товки, изучающих дисциплину «Естественно-научная картина мира»,
преподавателей вузов и учителей естествознания, астрономии, физики,
а также для всех интересующихся историей и современным развитием
естественных наук.
Учебное электронное издание
© Елканова Т. М., 2020
© ООО «Вузовское образование», 2020
Редактор М.В. Половникова
Технический редактор, компьютерная верстка М.В. Половникова
Корректор Т.Г. Саблина
Обложка С.С. Сизиумовой
Для создания электронного издания использовано:
Приложение pdf2swf из ПО Swftools, ПО IPRbooks Reader,
разработанное на основе Adobe Air
Подписано к использованию 06.05.2020. Объем данных 8 Мб.
Издание представлено в электронно-библиотечных системах
IPR BOOKS (www.iprbookshop.ru),
Библиокомплектатор (www.bibliocomplectator.ru)
Бесплатный звонок по России: 8-800-555-22-35
Тел.: 8 (8452) 24-77-97, 8 (8452) 24-77-96
Отдел продаж и внедрения ЭБС:
доб. 206, 213, 144, 145
E-mail: sales@iprmedia.ru
Отдел комплектования ЭБС:
доб. 224, 227, 208
E-mail: mail@iprbookshop.ru
По вопросам приобретения издания обращаться:
доб. 208, 201, 222, 224
E-mail: izdat@iprmedia.ru, author@iprmedia.ru
4
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ............................................................................... 7
1. МЕТОДЫ
ПОЗНАНИЯ ДЕЙСТВИТЕЛЬНОСТИ ............................... 10
1.1. Естественно-научная,
гуманитарная и художественная культуры ............................. 10
1.2. Различительные признаки
методов познания действительности ...................................... 13
1.3. Социокультурная обусловленность
категориальной матрицы науки .............................................. 28
1.4. Интеграционные тенденции
в естественно-научном и гуманитарном знании ..................... 32
2. ВАЖНЕЙШИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ
РАЗВИТИЯ ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ ...................................... 42
2.1. Понятие революции в естествознании ............................. 42
2.2. Основные концептуальные революции
в естествознании ...................................................................... 43
2.3. Развитие естественно-научного мышления:
смена типов научной рациональности ................................ .... 49
3. МЕТОДЫ И СТРУКТУРА
ЕСТЕСТВЕННО-НАУЧНОГО ПОЗНАНИЯ ..................... 54
3.1. Многоуровневость науки.
Характерные черты науки ....................................................... 54
3.2. Уровни естественно-научного познания.
Соотношение эмпирического и теоретического
уровней исследования ............................................................. 59
3.3. Метод и методология.
Классификация методов научного познания.
Методы всеобщие и общенаучные .......................................... 65
4. ПРИНЦИПЫ
СОВРЕМЕННОГО ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ .......................... 78
4.1. Принципы познания, лежащие
в основании естествознания .................................................... 78
4.2. Принцип инвариантности ................................................. 80
4.3. Принцип симметрии-асимметрии..................................... 82
4.4. Принцип относительности ................................................ 84
5
4.5. Принцип соответствия ...................................................... .85
4.6. Принцип неопределенности ............................................. .86
4.7. Принцип дополнительности ............................................. .90
4.8. Принцип суперпозиции .................................................... .93
4.9. Вариационные принципы ................................................. .95
4.10. Принцип Паули ............................................................... .97
4.11. Принцип Ле Шателье — Брауна ..................................... .99
5. ФИЗИЧЕСКАЯ КАРТИНА МИРА .................................. 103
5.1. Картина мира..................................................................... 103
5.2. Механистическая картина мира ....................................... 106
5.3. Электромагнитная картина мира ...................................... 112
5.4. Квантово-полевая (вероятностная) картина мира ............ 112
5.5. Принципиальные особенности
современной физической картины мира ................................. 113
6. АСТРОФИЗИЧЕСКАЯ КАРТИНА МИРА .................... 119
6.1. Цели и история астрофизики ............................................ 119
6.2. Астрометрия ...................................................................... 121
6.3. Наблюдательная астрономия и ее разделы ...................... 128
6.4. Объекты и процессы космологии ..................................... 142
6.5. Космологические принципы ............................................. 152
6.6. Теория Большого взрыва .................................................. 159
6.7. Нерешенные проблемы космологии ................................. 164
7. ХИМИЧЕСКАЯ КАРТИНА МИРА ................................. 171
7.1. Этапы становления химии как науки ............................... 171
7.2. Система химии и ее концептуальные уровни .................. 175
7.3. Учение о составе ............................................................... 177
7.4. Структурная химия ........................................................... 180
7.5. Учение о химических процессах ...................................... 182
7.6. Эволюционная химия........................................................ 184
8. БИОЛОГИЧЕСКАЯ КАРТИНА МИРА ......................... 191
8.1. Структура и этапы развития биологии ............................. 191
8.2. Постулаты биологии ......................................................... 193
8.3. Основные определения понятия «жизнь» ........................ 195
8.4. Структурные уровни живого ............................................ 196
8.5. Молекулярно-генетический уровень
биологических структур .......................................................... 198
8.6. Онтогенетический уровень живых систем ....................... 205
6
9. КОНЦЕПЦИЯ БИОСФЕРЫ И НООСФЕРА ................. 211
9.1. Концепция Вернадского о биосфере ................................ 211
9.2. Планетарное мышление и ноосфера ................................. 217
10. СИНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ПАРАДИГМА.......................... 223
10.1. История возникновения синергетики ............................. 223
10.2. Основные понятия и принципы синергетики ................. 224
10.3. Свойства самоорганизующихся систем ......................... 228
10.4. Методологические принципы синергетики.................... 232
11. СИСТЕМЫ И СИСТЕМНЫЙ ПОДХОД...................... 237
11.1. Анализ основных понятий ................................ .............. 237
11.2. Свойства систем .............................................................. 242
11.3. Концепция системного метода и его специфика ............ 244
СЛОВАРЬ ТЕРМИНОВ (ГЛОССАРИЙ) ........................... 250
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ ............ 324
7
ВВЕДЕНИЕ
Дисциплина «Естественно-научная картина мира» входит
в базовую часть профессионального цикла по целому ряду
направлений подготовки бакалавра и является одной из дисциплин, формирующих мировоззрение студента.
Цели дисциплины:
• дать студентам общее представление о современной
естественно-научной картине мира на современном этапе развития естествознания;
• познакомить будущих бакалавров с современными научными представлениями о природе и основных этапах их возникновения, о структуре естествознания, принципах науки и научном методе.
Задачи дисциплины:
• показать роль и место естествознания в структуре научного знания;
• познакомить студентов с особенностями естественнонаучных знаний;
• показать особенности развития структурных элементов
природы;
• рассмотреть последовательную смену естественнонаучных представлений о мире, создание частнонаучных картин мира;
• рассмотреть расширение практических возможностей
естествознания и основанных на естественно-научных процессах технологий;
• выделить и ярко осветить важнейшие события, переломные моменты в истории естествознания.
Процесс изучения дисциплины направлен на формирова-
ние следующих компетенций:
1) общекультурные:
• владение культурой мышления, способность к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей ее достижения;
• способность использовать знания о современной естественно-научной картине мира в образовательной и профессио-
8
нальной деятельности, применять методы теоретического и экспериментального исследования;
• готовность использовать основные методы, способы и
средства получения, хранения, переработки информации, готовность работать с компьютером как средством управления информацией;
2) профессиональные:
• способность разрабатывать и реализовывать культурнопросветительские программы;
• готовность использовать систематизированные теоретические и практические знания для определения и решения исследовательских задач в области образования.
В результате освоения дисциплины студент должен:
1) знать:
• основные принципы науки и их применение в различных
частных науках, названия структурных элементов природы различных уровней, основные этапы развития естествознания;
• основные характеристики естественно-научной картины
мира, место и роль человека в природе;
• теорию научных революций и основные парадигмы естествознания на различных этапах развития науки (доклассическом, классическом, неклассическом, постнеклассическом);
• формулировки принципов (постулатов), имеющих общую значимость;
• основные представления об организации материи на мега-, макро- и микроуровнях в различных естественно-научных
картинах мира;
• принцип глобального эволюционизма;
• принципы эволюции Земли, воспроизводства и развития
живых систем на макроскопическом и микроскопическом уровнях, об абиотических и биотических факторах;
• принципы самоорганизации живой и неживой материи,
основы возникновения ноосферы и перспективы ее развития;
2) уметь:
• структурировать и интегрировать знания из различных
областей знания, видеть междисциплинарные связи изучаемых
дисциплин; отличать научные представления от псевдонаучных;
• применять методы и средства познания, обучения и самоконтроля для своего интеллектуального развития;
9
• привести примеры основных научных парадигм на различных этапах развития науки; применять естественно-научные
знания в учебной и профессиональной деятельности;
• использовать современные информационно-коммуникационные технологии (включая пакеты прикладных программ,
локальные и глобальные компьютерные сети) для сбора, обработки и анализа информации;
• оценивать программное обеспечение и перспективы его
использования с учетом решаемых профессиональных задач;
3) владеть:
• наследием отечественной научной мысли;
• культурой научного мышления, способностью к анализу
и обобщению научной информации; навыками научного обоснования своей точки зрения, методами поиска и анализа научной информации;
• навыками публичного представления материала;
• способностью оценить качество исследования в данной
предметной области, соотнести новую информацию с уже имеющейся;
• основными методами математической обработки информации и работы с программами общего и профессионального
назначения.
10
1. МЕТОДЫ ПОЗНАНИЯ ДЕЙСТВИТЕЛЬНОСТИ
1.1. Естественно-научная,
гуманитарная и художественная культуры
Культура — это совокупность созданных человеком ма-
териальных и духовных ценностей, а также сама человеческая
способность эти ценности производить и использовать.
Культура — это все, что создано человеком как бы в до-
бавление к природному миру, хотя и на основе последнего.
Мир человеческой культуры существует не рядом с при-
родным, а внутри него. И потому неразрывно с ним связан. Следовательно, всякий предмет культуры в принципе можно разложить как минимум на две составляющие — природную основу
и его социальное содержание и оформление.
Наглядной иллюстрацией этого тезиса может служить известное античное рассуждение о «природе вещей»: если, допустим, посадить в землю черенок оливы, то из него вырастет новая олива. А если закопать в землю скамейку из оливы, то вырастет отнюдь не скамейка, а опять же новая олива! То есть
только природная основа данного предмета сохранится, а чисто
человеческая — исчезнет.
Именно эта двойственность мира культуры и является в
конечном счете основанием возникновения двух ее типов, которые принято называть естественно-научным и гуманитарным.
Предметная область первого — чисто природные свойства, связи и отношения вещей, «работающие» в мире человеческой
культуры в виде естественных наук, технических изобретений и
приспособлений, производственных технологий и т.д. Второй
тип культуры — гуманитарный — охватывает область явлений,
в которых представлены свойства, связи и отношения самих
людей как существ, с одной стороны, социальных (общественных), а с другой — духовных, наделенных разумом. В него входят «человековедческие» науки (философия, социология, история и др.), а также религия, мораль, право и т.д.
Гуманитарная культура — это осмысление обществен-
ных явлений в понятиях, художественных и религиозных обра-
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]