- •Концепции современного естествознания
- •Содержание
- •Предисловие
- •Разделi. Введение Глава 1 предмет, содержание и задачи учебного курса «концепции современного естествознания»
- •Наука в системе мировоззрения и современного миропонимания
- •Наука в системе культуры
- •Концепции естествознания как фактор создания и изменения содержания научной картины мира
- •Темы для докладов и рефератов
- •Глава 2 естествознание в культуре современной цивилизации Понятие цивилизации, основные типы цивилизаций и их особенности
- •Наука, культура, цивилизация
- •Ценности цивилизации и ценности научной рациональности
- •Естествознание как социокультурный феномен
- •Естественнонаучное познание и философия
- •Социальные функции естествознания
- •Темы докладов и рефератов
- •Глава 3 математика и естествознание. Основные концепции математики
- •Темы докладов и рефератов
- •Глава 4 химия и естествознание «Химический взгляд» на природу: истоки и современное состояние
- •Основные структурные уровни химии и ее разделы
- •Основные принципы и законы химии
- •Химическая связь и химическая кинетика
- •Темы докладов и рефератов
- •Исходный пункт структурирования научного знания
- •Содержание понятия «чувственные данные»
- •Особенности языка науки
- •Особенности эмпирического и теоретического языка науки
- •Способы конструирования идеального объекта. Отличие идеализированного объекта теории от абстрактного эмпирического объекта
- •Предметность и объективность научного знания
- •«Инструментализм» и «эссенциализм»
- •Методы эмпирического познания
- •Измерение как метод эмпирического познания
- •Особенности процедуры измерения в социально-гуманитарном познании
- •Научный эксперимент
- •Специфика научных фактов
- •Проблема теоретической «нагруженности» фактов. Крайности теоретизма и фактуализма
- •Структура научного факта
- •Методы обработки и систематизации фактуального эмпирического знания
- •Познавательные функции мысленного эксперимента
- •Содержание процедуры формализации
- •Гипотетико-дедуктивный метод: достоинства и недостатки
- •Методы теоретического воспроизведения исторически развивающегося объекта
- •Проблемы логики и методологии науки
- •Общенаучные методологические принципы
- •Здравый смысл как социокультурное основание науки
- •Научная картина мира
- •«Научная картина мира» и основные исторические этапы развития науки
- •Темы докладов и рефератов:
- •Глава 6 научное объяснение, понимание и интерпретация явлений природы Объяснение как универсальная познавательная процедура
- •Сильное и слабое объяснение
- •Объяснение и понимание: различие и взаимосвязь
- •Логическая структура понимания
- •Понимание явлений природы
- •Содержание понятия «герменевтический круг» и естествознание
- •Процедура интерпретации
- •Темы докладов и рефератов
- •Глава 7 научная рациональность: особенности, способы существования и выражения Научная рациональность: специфика и типы
- •Соотношение понятий «рациональное», «иррациональное», «внерациональное»
- •Соотношение рационального и иррационального
- •Рациональное, иррациональное: гносеологические истоки
- •Соотношение рационального и иррационального (внерационального) в человеческой жизнедеятельности
- •Темы докладов и рефератов
- •Глава 8 рефлексия – форма развития самосознания науки Понятие и структура рефлексии
- •Взаимосвязь философской и научной рефлексии
- •Рефлексия и развитие форм самосознания науки
- •Рефлексия и научная картина мира
- •Функции рефлексии как формы развития самосознания науки
- •Темы докладов и рефератов
- •Разделiii. История и логика развития естествознания Глава 9 динамика развития естествознания. Зависимость изменчивости оснований науки от исторической практики
- •Развитие естествознания как социального института и специфического вида человеческой деятельности
- •Внутренняя логика развития естествознания
- •Новое в науке и критерии научной новизны
- •Темы докладов и рефератов:
- •Глава 10 механистическая картина природы Понятие «научная картина мира». Становление и основные особенности первой научной картины мира
- •Картины мира в истории человечества: мифологическая, религиозная, натурфилософская
- •Исторические формы научной картины мира
- •Механистическая картина мира
- •Темы докладов и рефератов
- •Глава 11 предпосылки неклассического естествознания; революция в естествознании конца XIX – начала хх вв. Предпосылки неклассического естествознания
- •Революция в естествознании конца XIX – начала хх вв.
- •Темы докладов и рефератов
- •Глава 12 переход к постнеклассической картине мира
- •Темы докладов и рефератов
- •Глава 13 естествознание и научно-технический прогресс
- •Техника как опредмеченное знание и наука
- •Научно-технический прогресс
- •Технологические перевороты в истории общества и их современная форма
- •Технологические перевороты и логика развития общества
- •Темы докладов и рефератов
- •Многообразие материальных систем
- •Темы докладов и рефератов
- •Глава 15 космологическая и космогоническая концепции Космология и космогония: понятие и общая характеристика
- •Космологические модели Вселенной
- •Формирование классической космологической модели
- •Космологические парадоксы
- •Релятивистская модель Вселенной
- •Модель расширяющейся Вселенной
- •Происхождение Вселенной – концепция Большого взрыва
- •«Начало» Вселенной
- •Ранний этап эволюции Вселенной
- •Структурная самоорганизация Вселенной
- •Рождение и эволюция галактик
- •Рождение и эволюция звезд
- •Дальнейшее усложнение вещества во Вселенной
- •Состав Солнечной системы
- •Образование Солнечной системы
- •Темы рефератов и докладов
- •Глава 16 космические исследования и научное познание Человек и космос: познание, освоение, гуманизация
- •Геокосмический характер взаимодействия общества и природы
- •Космизация современной науки
- •Жизнь и разум во Вселенной. Проблема seti
- •Темы докладов и рефератов:
- •Роль принципа энтропии
- •Симметрия и асимметрия
- •Темы докладов и рефератов
- •Глава 18 всеобщие законы природы и принципы естествознания Природа как сущность и уровни ее организации
- •Частные и всеобщие законы Природы
- •Физические «всеобщие» законы
- •Изменчивость самой Природы
- •О познаваемости окружающего мира
- •Истина: феномен или ноумен?
- •Принципы естествознания
- •Принцип аналогии
- •Принцип динамического равновесия
- •Принципы симметрии
- •Темы докладов и рефератов
- •Становление рациональной биологии
- •Сущность жизни и свойства живых организмов
- •Основные концепции происхождения жизни
- •Эволюционное учение. Дарвинизм
- •Генетика и синтетическая теория эволюции. Коэволюция
- •Темы докладов и рефератов
- •Глава 20 место человека в природе к вопросу об эволюции и истоках человека
- •Гениальное животное
- •Периодичность в становлении человека как вида
- •Культурные эпохи в истории становления человека, тыс. Лет
- •Где прародина человечества?
- •Периодичность истории развития человека. Ускорение эволюции культуры
- •Генетические аспекты человека
- •Ускоренная эволюция человека. Миф или реальность?
- •Закономерно ли появление жизни и разума в развитии материи?
- •Зигзаги развития
- •Темы докладов и рефератов
- •Глава 21 эволюцияhomosapiens Происхождение человека
- •Причины и движущие силы антропосоциогенеза
- •Предшественники человека
- •Древнейшие люди (архантропы)
- •Древние люди (палеоантропы)
- •Современные люди (неоантропы)
- •Проблема эволюции человека на современном этапе
- •Биологическое и социальное в сущности и существовании человека
- •Темы докладов и рефератов
- •Постнеклассический этап в развитии естествознания
- •Постмодернизм
- •Концепция развития научного знания к. Поппера
- •Концепция развития науки т. Куна
- •Концепция развития науки и. Лакатоса
- •Концепция развития науки п. Фейерабенда
- •Темы докладов и рефератов
- •Глава 23 личность ученого
- •Темы докладов и рефератов
- •Тема 2 Структура, методы и методология естествознания. Особенности развития естествознания и его место в культуре, тенденции развития
- •Тема 3 История и логика развития естествознания. Созерцательно-натуралистическая модель природы. Предпосылки становления науки и научной модели природы
- •Тема 4. Современные естественнонаучные представления о материальных основах природы
- •Тема 5. Учение о жизни
- •Тема 6. Учение о человеке
- •Тема 7. Современное развитие науки; проблемы развития современной российской науки
- •Учебно-тематический план курса «Концепции современного естествознания»
- •Учебники и учебные пособия
- •Планы семинарских занятий Семинар 1. Особенности развития естествознания и его место в культуре
- •Семинар 2. Структура естественнонаучного познания, его уровни и научный метод
- •Семинар 3. Динамика науки как процесс порождения нового знания
- •Семинар 4. Созерцательно-материалистическая модель природы; предпосылки становления науки и научной модели природы
- •Семинар 5. Механистическая картина природы
- •Семинар 6. Предпосылки неклассического естествознания. Революция в естествознании конца XIX – начала XX вв.
- •Семинар 7. Неклассическая картина природы
- •Семинар 8. Научные традиции и научные революции. Типы научной рациональности
- •Тема 7. Структурные уровни, способы и формы бытия материального мира
- •Тема 10. Космологические и космогонические концепции описания материального мира
- •Тема 11. Порядок и беспорядок в природе, хаос, симметрия и асимметрия, эволюция материального мира
- •Тема 12. Всеобщие законы природы и принципы естествознания
- •Тема 13. Учение о жизни
- •Тема 14. Учение о человеке (собеседование)
- •Тема 15. Роль науки в реализации социально-экономического прогресса современного общества
- •Тема 16. Современное развитие науки; проблемы развития современной российской науки
- •Вопросы к экзаменам
- •Тесты (для самостоятельной проработки) по курсу «Концепции современного естествознания»
- •Словарь основных терминов
- •Крупнейшие исследователи естествознания
- •Сведения об авторах
- •Авторский коллектив
- •Концепции современного естествознания Учебное пособие
- •344002 Ростов н/д., ул. Пушкинская, 70
- •344000 Ростов н/д., ул. Красноармейская, 157. Тел. /факс: (863) 264-38-77
Дальнейшее усложнение вещества во Вселенной
Хотя появление крупномасштабных структур во Вселенной привело к образованию множества разновидностей галактик и звезд, среди которых есть совершенно уникальные объекты, все же с точки зрения дальнейшей эволюции Вселенной особое значение имело появление звезд – красных гигантов. Именно в этих звездах в ходе процессов звездного нуклеосинтеза появилось большинство элементов таблицы Менделеева. Это открыло возможность для новых усложнений вещества. В первую очередь, появилась возможность образования планет и появления на некоторых из них жизни и, возможно, разума. Поэтому образование планет стало следующим этапом в эволюции Вселенной.
Состав Солнечной системы
Солнце – наша звезда. Солнечная система включает Солнце, девять планет со спутниками, а также пояс астероидов, кометы и метеориты. Солнце – звезда среднего размера, его радиус составляет около 700 тыс. км, температура на поверхности – около 6000°С. Солнце относится к числу рядовых звезд нашей Галактики (желтый карлик) и расположено ближе к ее краю в одном из спиралевидных рукавов. Солнечная система обращается вокруг Галактики со скоростью около 220 км/с. При этом одновременно оно совершает один оборот вокруг центра Галактики за 250 млн лет. Данный период называют галактическим годом.
Солнце представляет собой плазменный шар со средней плотностью 1,4 г/см3, окруженный так называемой короной, которую можно наблюдать. Активность Солнца циклична, периодичность циклов составляет 11 лет. Источником солнечной энергии являются термоядерные реакции превращения водорода в гелий, которые происходят в его недрах. Солнце состоит из водорода, гелия и других элементов, соотношение которых изменяется от поверхности к ядру. В верхних слоях содержится около 90% водорода и около 10% гелия. Ядро состоит из водорода лишь на 37%. Соотношение между водородом и гелием с течением времени изменяется в пользу гелия, поскольку уже в течение 4,5 млрд лет на Солнце протекают термоядерные реакции, превращающие ядра водорода в ядра гелия. Ежесекундно при температуре около 15 млн градусов 600 млн т ядер водорода, сливаясь, образуют ядра гелия, при этом 4,3 млн т трансформируются в лучистую энергию, освещающую всю Солнечную систему. При сохранении таких темпов выгорания водорода Солнце будет светить с той же интенсивностью еще 5–6 млрд. лет, после чего оно превратится в красный гигант, а затем – в белого карлика. После этого вновь возможна вспышка термоядерного синтеза, после которого звезда превратится в холодное темное тело – черный карлик.
Планеты Солнечной системы. Крупнейшими после Солнца объектами Солнечной системы являются планеты и их спутники. Считается, что все планеты Солнечной системы возникли одновременно примерно 4,6 млрд лет назад. В современной космогонии доминирует концепция холодного начального состояния планет, которые под влиянием электромагнитных и гравитационных сил образовались в результате объединения твердых частиц газопылевого облака, окружавшего Солнце.
Все планеты Солнечной системы можно разделить на две группы: 1) планеты-гиганты (Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун) и 2) планеты земного типа (Меркурий, Венера, Земля, Марс, Плутон). Оба типа планет отличаются друг от друга по химическому составу. Так, в составе твердых оболочек Юпитера и Сатурна преобладают водород и гелий, эти планеты по химическому составу близки к Солнцу. Планеты земной группы в этом смысле резко отличаются от Солнца, поскольку наиболее распространенными элементами в их составе являются железо, кислород, кремний и магний.
Строение всех планет Солнечной системы слоистое. Слои различаются по плотности, химическому составу и другим физическим характеристикам. В недрах планет происходит радиоактивный распад элементов. Поверхность планет формируется под действием двух типов факторов: эндогенных и экзогенных. Эндогенные факторы – это процессы, происходящие в ядре планеты и меняющие ее внешний облик: перемещения участков коры, вулканические извержения, горообразование и т.п. Экзогенные факторы связаны с внешними воздействиями: химические реакции при соприкосновении с атмосферой, изменения под воздействием ветра, падение метеоритов и т.п.
В настоящее время в составе Солнечной системы насчитывается девять планет, которые расположены в следующем порядке от Солнца: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун, Плутон. Между Марсом и Юпитером находится кольцо астероидов, которые движутся вокруг Солнца. Сейчас ученым известно около 2000 астероидов. Расстояние от центра Солнечной системы до последней ее планеты – Плутона – составляет примерно 5,5 световых лет.
Размеры планет значительно меньше Солнца. Некоторые планеты Солнечной системы имеют собственные спутники: Земля и Плутон – по одному, Марс и Нептун – по два, Уран – пять, у Сатурна, по последним данным, – 32 спутника, а у Юпитера – 39. Все планеты Солнечной системы, а также их спутники освещаются солнечным светом и именно поэтому могут наблюдаться учеными.
В современном естествознании каждая из планет характеризуется девятью основными параметрами. К ним относятся расстояние от Солнца, период обращения вокруг Солнца, период обращения вокруг своей оси, средняя плотность, диаметр экватора в километрах, относительная масса, температура поверхности, число спутников, преобладание газа в атмосфере.
Ближайшей к Солнцу планетой является Меркурий, который состоит из большого железного ядра, расплавленной каменистой мантии и твердой коры. По внешнему виду Меркурий напоминает Луну. Его поверхность испещрена кратерами. Сила тяжести на планете в два раза меньше земной, поэтому атмосфера практически отсутствует, газы могут свободно покидать планету. Температура на Меркурии – от +350°С на освещенной Солнцем (дневной) стороне до – 170°С на ночной.
Венера по размерам, массе и плотности сходна с Землей. Однако она имеет очень плотную атмосферу, пропускающую солнечное излучение внутрь и не выпускающую его обратно. Поэтому на Венере давно действует парниковый эффект, который начинает отмечаться сейчас и на Земле. В результате парникового эффекта температура поверхности Венеры составляет 400–500°С. Венера, как и Меркурий, состоит из металлического (железоникелевого) ядра, расплавленной мантии и твердой коры. Поверхность Венеры представляет собой знойную пустыню с небольшими низинами и нагорьями высотой до 3 км.
Отличительной особенностью Марса является высокое содержание железа и окислов других металлов в поверхностном слое. Поэтому его поверхность имеет вид красной каменистой пустыни, окутанной тучами красного песка. Наряду с абсолютно плоскими пустынями на Марсе есть горные хребты, глубокие каньоны, огромные вулканы. Крупнейший марсианский вулкан – пик Олимп – имеет диаметр 700 км и высоту 26 км. На Марсе существуют также полярные шапки, состоящие из сухого льда (замерзшего углекислого газа). Обнаруженные русла высохших рек свидетельствуют о теплом климате, существовавшем на этой планете ранее.
Юпитер – самая крупная планета Солнечной системы. Вместе со своими 16 спутниками он составляет Солнечную систему в миниатюре. Масса Юпитера в три раза превосходит массу всех остальных планет Солнечной системы и в 318 раз больше массы Земли. В центре Юпитера находится небольшое каменное ядро. Его окружает вначале слой металлического водорода, по свойствам напоминающего жидкий металл, затем слой жидкого водорода. Плотная атмосфера Юпитера состоит из водорода, гелия, метана и аммиака и по толщине в 8–10 раз превосходит земную атмосферу. Быстрое вращение Юпитера вокруг своей оси вызывает мощные ветры и вихри на его поверхности. По этой же причине сутки на Юпитере длятся всего 10 часов.
Сатурн широко известен своими кольцами, которые состоят из огромного количества кусков льда различного размера – от пылинок до глыб. Эта планета имеет самую низкую плотность среди всех планет Солнечной системы. Его небольшое ядро изо льда и камня окружено слоями металлического и жидкого водорода. В атмосфере Сатурна бушуют ветры, скорость которых достигает 1800 км/ч.
Уран и Нептун – более далекие и хуже изученные планеты. Они имеют более высокую плотность, чем Сатурн, поэтому на них больше веществ тяжелее водорода и гелия. Эти планеты имеют ядра диаметром 16 000 км, которые окружены мантиями, состоящими изо льда. Далее идут газовые оболочки, состоящие из водорода с примесью метана. Уран и Нептун так же, как и Сатурн, имеют спутники, но о них нам почти ничего не известно.
Плутон – самая далекая малая планета, не входящая в семейство газовых гигантов. Его размеры сопоставимы с размерами Луны. Температура на поверхности Плутона составляет всего 50 К, поэтому все газы, кроме водорода и гелия, там выморожены. Считается, что поверхность планеты состоит из метанового льда. В 1978 г. был открыт спутник Плутона – Харон. Так же, как и Земля с Луной, Платон и Харон образуют двойную планетную систему. Интересно, что масса Харона составляет 1/10 массы Плутона – это самый высокий показатель в Солнечной системе.
Кометы, астероиды и метеоры. Помимо девяти крупных планет, в Солнечной системе имеется огромное множество мелких спутников, называемых астероидами, кометами и метеорами. Большинство из них находится в поясе астероидов, между орбитами Марса и Юпитера.
Астероиды представляют собой малые планеты, имеющие в поперечнике диаметр до 1000 км. Всего в астрономических каталогах зафиксировано более 6000 малых планет. Из них самой крупной является планета Церера. Сталкиваясь друг с другом, астероиды дробятся на метеориты.
Помимо астероидов, движущихся по орбитам, Солнечную систему пересекают кометы. В переводе на русский слово «комета» означает «хвостатая звезда». Комета состоит из головы, небольшого плотного ядра и хвоста длиной в десятки миллионов километров. Ядра комет имеют размеры несколько километров и состоят из каменных и металлических образований, заключенных в ледяную оболочку из замерзших газов. Согласно современным данным кометы являются побочными продуктами формирования планет-гигантов. Кометы живут сравнительно недолго: от нескольких столетий до нескольких тысячелетий, со временем они рассыпаются, оставляя после себя облака космической пыли.
Кроме астероидов и комет, в межпланетном пространстве беспорядочно двигаются небольшие небесные тела, которые довольно часто попадают в земную атмосферу. Самые мелкие из них – метеоры – имеют массу от нескольких десятков килограммов до нескольких граммов, более крупные – метеориты – достигают нескольких десятков тонн. Большинство из них полностью сгорает в верхних слоях атмосферы на высоте 40–70 км, а самые крупные могут достигать земной поверхности, оставляя на ней кратеры.