Тема 7. Естественнонаучная картина мира

Мировоззрение. Природа. Естествознание. Мегамир, Макромир, Микромир. Структурные уровни организации материи. Солнечная система. Планета Земля.

Древнегреческие философы разделяли знания на три области: природа (физика), общество (этика), мышление (логика). Physis (греч.) - природа. Physica (лат.) название сочинений Аристотеля в 8 книгах «Лекции по физике».

В настоящее время общепринято деление наук на:

естественные, гуманитарные, технические, математические.

Естествознание – комплекс наук, описывающих природные явления и объясняющий их (астрономия, физика, химия, геология, биология, физиология человека, антропология, физическая география, . . . , биофизика, радиофизика, . . ).

К основным разделам современной теоретической физики относятся механика, термодинамика, электродинамика, оптика, теория относительности, квантовая механик, физика атомного ядра и элементарных частиц.

Естественнонаучная картина мира – целостная система представлений об общих свойствах и закономерностях действительности, построения на основе анализа и синтеза научных знаний о мире.

Мировоззрение - система взглядов на объективный мир и место в нем человека, на отношение человека к окружающей его действительности и самому себе, а также обусловленные этими взглядами основные жизненные позиции людей, их убеждения, идеалы, принципы познания и деятельности.

Природа – 1. окружающий нас мир во всем бесконечном многообразии своих проявлений; 2. объект изучения естествознания; 3. совокупность естественных условий существования человеческого общества.

Условно познаваемый мир поделен на три уровня:

Макромир – часть материального мира, в которой живет и действует человек, и возможно познание путем непосредственного восприятия с помощью органов чувств человека.

Органы чувств – органы зрения, слуха, обоняния, вкуса, осязания и восприятия гравитации. Они воспринимают информацию из внешней и внутренней среды, проводят первичный анализ раздражений и передают ее в центральную нервную систему.

Классическое естествознание опирается на опыт, который человечество накопило в макромире, в котором пространственно-временные отношения сопоставимы с масштабами тела человека и продолжительностью жизни самого человека.

Микромир - часть материального мира, в которой для человека невозможно познание путем непосредственного наблюдения.

Мегамир – часть материального мира, в которой познание доступно астрономическому (наблюдательному и теоретическому) исследованию.

Уровни отличаются приборами и методологическими приемами в познавательной деятельности. Информационное пространство едино. Знания, получаемые на каждом уровне, взаимосвязаны, объединяемые и дополняемые.

Структурные уровни организации материи

Мегамир: Вселенная (космология)

Галактика (астрономия)

Звездная система (астрофизика)

Макромир: Планета Земля (геология)

Биосфера (биология, экология)

Популяция (биология, этология)

Вид (этология)

Индивид (этология)

Микромир: Клетка (биология, генетика)

Молекула (химия)

Атом (физика)

Элементарная частица (физика)

Кварк (физика)

Можно построить и более подробную структуру, выделив, например, ядро атома, кристалл, ядро клетки, человека и т.д.

Во все времена люди хотели знать, как возник наш мир. В древности были мифологические представления. В христианстве - сотворение мира Богом из «ничего». С появлением науки на смену мифологическим и религиозным приходят научные представления о происхождении Вселенной. Естествознание имеет дело только с тем, что эмпирически проверяемо современными научными методами. Термин Вселенная употребляется и в философии и в науке. В философии обозначает «все существующее, бытующее». В науке «Вселенная – место вселения человека, доступное эмпирическому наблюдению».

Вселенная – весь существующий материальный мир, безграничный во времени и в пространстве и бесконечно разнообразный по формам, которые принимает материя в процессе своего развития.

Космос – все, что находящееся за пределами атмосферы Земли. В Древней Греции Космос воспринимался как порядок, гармония, в противоположность хаосу – беспорядку.

Космология – (греч kosmos – Вселенная) физическое учение о Вселенной как о едином целом, основанное на результатах исследований наиболее общих свойств той части Вселенной, которая доступна для астрономических наблюдений.

Задача космологии – поиск законов функционирования нашего мира как единого упорядоченного целого. Космос – синоним астрономическому определению Вселенная. Выделяют ближний космос, доступный исследованию космических аппаратов, и дальний космос – мир звезд и галактик.

На сегодняшний день общепринята модель Большого Взрыва и расширяющейся Вселенной. Изучение Вселенной основано на трех постулатах:

• Законы, открытые в физике, действуют во всей Вселенной; (скорость света в инерциальной системе отсчета неизменна);

• Данные астрономических наблюдений с Земли (и с ближнего космоса) справедливы для всей Вселенной;

• Истинными признаются только те выводы, которые не противоречат возможности существования наблюдателя – человека. «Мир оказался так удачно устроенным, что в нем возникли условия, при которых смог появиться человек».

Постоянство скорости света – фундаментальное свойство природы, которое констатируется как факт. Она не зависит от скорости движения источника света или наблюдателя. Со скоростью света движутся частицы, масса покоя которых равна нулю (фотоны). Скорость света является предельной скоростью передачи любых взаимодействий и сигналов из одной точки пространства в другую. Решением Генеральной ассамблеи Международного комитета по численным данным для науки и техники в 1973 скорость света в вакууме принято считать равной 299.792.458±1,2 м/с. (Скорость звука в воздухе 316 м/с.)

Галактика – (от греч. galaktikos – млечный), звездная спиральная система, к которой принадлежит Солнце. Для земного наблюдателя звезды, концентрирующиеся в галактической плоскости, сливаются в видимую картину Млечного Пути. Ближайшие к нам галактики – Магеллановы Облака и туманность Андромеды.

Солнечная система состоит из Солнца, 9 планет со спутниками, астероидов (малых планет) и их осколков, комет и межпланетной среды.

Планеты в порядке расположения: Меркурий, Венера, Земля (спутник – Луна), Марс (спутники Фобос и Деймос), Юпитер (15 спутников), Сатурн (16 спутников), Уран (5 спутников), Нептун (2 спутника), Плутон (1 спутник). Все планеты движутся в одном направлении, в единой плоскости (за исключением Плутона).

Астероиды (греч.- звездоподобные) малые планеты, тела Солнечной системы с диаметром от 1 до 1000 км. Орбиты большинства малых планет находятся между орбитами Марса и Юпитера.

Кометы движутся по сильно вытянутым орбитам. Наиболее известные комета Галлея (период 76 лет) и Энке (период 3,3 года).

Небо только кажется спокойным. В нем постоянно происходят катастрофы (эволюция), рождаются новые и сверхновые звезды, пульсары (открыты в 1967), «черные дыры».

Внешней границей Солнечной системы принято считать сферу гравитационного влияния Солнца радиусом 30 млрд. км. Линейная скорость вращения Солнечной системы вокруг галактического центра 220 км/с. Возраст Солнечной системы оценивается в 4,6 млрд. лет.

Зодиак, пояс зодиака, (от греч – животное) совокупность зодиакальных созвездий, расположенных вдоль эклиптики – большого круга небесной сферы, по которому Солнце совершает свой видимый путь в течении года. Число зодиакальных созвездий равно числу месяцев в году. Из-за непрерывного перемещения точки весеннего равноденствия (примерно на 1º за 70 лет) Солнце теперь каждый месяц находится в двух смежных созвездиях Зодиака, но для месяцев сохранены прежние обозначения (март – Овен, и т.д. по порядку Телец, Близнецы, Рак, Лев, Дева, Весы, Скорпион, Стрелец, Козерог, Водолей, Рыбы).

Астрология – «учение» о воздействии небесных светил на земной мир и человека (его темперамент, характер, поступки и будущее). Возникла в древности, связана с астральными культами и астральной мифологией. Вавилонская храмовая астрология перешла в Римскую империю, где в 1 веке до н.э. появились первые гороскопы. Арабская астрология в 12 веке проникла в Европу, где пользуется влиянием до середины 17 века. С середины 20 века астрология вновь стала модной. Забаву – гороскопы можно встретить во многих изданиях.

Планета Земля

Наука, изучающая строение и эволюцию Земли, называется геологией (от греч. «геос»- земной шар). Земля образовалась примерно через 0,5 млрд. лет после образования Солнца (4,5-3,9 млрд. лет назад). Земля – третья от Солнца планета. Обращается по эллиптической орбите вокруг Солнца с периодом 365,24 суток. Период вращения вокруг своей оси 23 ч 56 мин 4,1 с. Атмосфера: азот 78,1 %, кислород 21%. На высоте 20-25 км слой озона, который предохраняет живые организмы на Земле от вредного коротковолнового излучения. На высоте 10-20 км температура – 50 С.

Космические лучи – поток стабильных частиц высокой энергии в основном протоны – 90%, ядра гелия – альфа частицы 7%, и электроны 1%.

Радиус Земли 6,3 тыс. км. Скорость вращения вокруг Солнца 30 км/с. Земля состоит из земной коры, мантии и ядра. Гранит, мрамор и известняк – затвердевшие магматические породы. Полюса на Земле менялись. Антарктида была когда-то зеленым континентом. Вечная мерзлота образовалась 100 тыс. лет назад после великого оледенения. Предполагается, что 200 тыс. лет назад существовал единый массив суши. Африка отделилась от Южной Америки. Северная Америка отделилась от Европы. Индийский материк столкнулся с Азией и появился Тибет и Гималаи. Если существующие континенты на глобусе соединить, то их очертания хорошо подойдут друг к другу. Поверхность Земли разделена на плиты, нижняя часть которых погружена в жидкий расплав мантии. Толщина плит 75-150 км. Зафиксировано движение плит со скоростью несколько миллиметров в год. Прогнозирование землетрясений – одна из главных задач геологии и геофизика.

Вопросы для самоконтроля по Теме 7

1. Назовите структурные уровни организации материи.

Словарь терминов по Теме 7

Естественнонаучная картина мира – целостная система представлений об общих свойствах и закономерностях действительности, построения на основе анализа и синтеза научных знаний о мире.

Вселенная – весь существующий материальный мир, безграничный во времени и в пространстве и бесконечно разнообразный по формам, которые принимает материя в процессе своего развития.

Мировоззрение - система взглядов на объективный мир и место в нем человека, на отношение человека к окружающей его действительности и самому себе, а также обусловленные этими взглядами основные жизненные позиции людей, их убеждения, идеалы, принципы познания и деятельности.

Природа – 1. окружающий нас мир во всем бесконечном многообразии своих проявлений; 2. объект изучения естествознания; 3. совокупность естественных условий существования человеческого общества.

Естествознание – комплекс наук, описывающих природные явления и объясняющий их.

Макромир – часть материального мира, в которой живет и действует человек, и возможно познание путем непосредственного восприятия с помощью органов чувств человека.

Микромир - часть материального мира, в которой для человека невозможно познание путем непосредственного наблюдения.

Мегамир – часть материального мира, в которой познание доступно астрономическому (наблюдательному и теоретическому) исследованию.

Кометы движутся по сильно вытянутым орбитам. Наиболее известные комета Галлея (период 76 лет) и Энке (3,3 года).

Астероиды (греч.- звездоподобные) малые планеты, тела Солнечной системы с диаметром от 1 до 1000 км. Орбиты большинства малых планет находятся между орбитами Марса и Юпитера.

Галактика – (от греч. galaktikos – млечный), звездная спиральная система, к которой принадлежит Солнце.

Черная дыра – космический объект, возникающий в результате сжатия тела гравитационными силами до размеров, при котором никакие сигналы (свет, частицы) не могут выйти наружу и достичь внешнего наблюдателя.

Пульсары – (вращающиеся нейтронные звезды) переменные источники космического электромагнитного излучения, открытые первоначально как источники импульсного радиоизлучения с исключительно регулярно повторяющимися импульсами (PSR – Pulsating Sources of Radioemission пульсирующие источники радиоизлучения). Некоторые пульсары излучают также в видимом и рентгеновском диапазонах.

Сверхновые звезды – звезды, вспышки (взрывы) которых сопровождаются мощным полным энерговыделением. Всего зафиксировано 6 галактических Сверхновых звезд. Последняя Сверхновая звезда вспыхнула в Галактике и наблюдалась в 1604.

Геология (от греч. «геос»- земной шар) - наука, изучающая строение и эволюцию Земли.

Геофизика изучает физические процессы, происходящие к недрах и на поверхности Земли.

Гляциология – наука о льде и ледниках.