- •1. Гуманитарная и естественнонаучная культура.
- •Естествознание как составная часть культуры.
- •К ультура материальная социальная духовная
- •2. Понятие, определение и зарождение науки.
- •3. Основные признаки, функции и характерные черты науки.
- •Характерные черты науки:
- •4. Структура, уровни и формы научного познания.
- •Лекция № 2. Естествознание: закономерности и основные этапы развития.
- •1. Исторические этапы формирования естествознания как науки.
- •2. Естествознание как интегральная наука о природе.
- •Взаимодействие естественных наук
- •3. Дифференциация и интеграция наук. Разделение естествознания на научные дисциплины.
- •4. Структурные уровни организации материи. Микро-, макро- и мегамиры.
- •Лекция № 3. Современная естественно-научная картина мира. Основные физические концепции в естествознании.
- •1. Общие особенности современной естественно-научной картины мира
- •2. Макромир: концепции классического естествознания
- •3. Микромир: концепции современной физики
- •Лекция № 4. Концепции современной физики: атомный и нуклонный уровни организации материи.
- •1. Понятие и общая характеристика фундаментальных
- •Физических взаимодействий.
- •2. Элементарные частицы. Классификация и основные характеристики.
- •Классификация элементарных частиц:
- •4. Ядерные реакции.
- •Лекция № 5. Концепции пространства и времени в современном естествознании.
- •1. Развитие представлений о пространстве и времени
- •2. Специальная и общая теория относительности а. Эйнштейна
- •3. Основные свойства пространства и времени.
- •Лекция № 6. Современные концепции эволюции Вселенной.
- •1. Современные представления о структуре Вселенной.
- •2. Классификация галактик
- •3. Основные концепции космологии
- •Лекция № 7. Кибернетика и синергетика как общие науки о процессах управления и самоорганизации систем.
- •1. Кибернетика как наука, основные понятия кибернетики.
- •Вклад кибернетики в научную картину мира.
- •3. Синергетика как наука. Синергетические закономерности.
- •Синергетические закономерности
- •Флуктуация выводит шарик из равновесия; в точках n, n1 – устойчивое состояние равновесия.
- •Кругового цилиндра; б - конвективные валики, наблюдаемые в подогретом снизу слое жидкости.
4. Структурные уровни организации материи. Микро-, макро- и мегамиры.
Критериями для выделения различных структурных уровней организации материи служат следующие признаки:
Пространственно-временные масштабы;
Совокупность важнейших свойств;
Специфические законы движения;
Степень относительной сложности, возникающей в процессе исторического развития материи в данной области мира;
Структурные уровни организации материи образованы из определенного множества объектов какого-либо вида и характеризуются особым способом взаимодействия между составляющими их элементами.
Реальный, окружающий нас, мир обладает структурностью — внутренней расчлененностью, и делится на три сферы, или три типа материальных систем (табл. 1): неживая природа, живая природа, социум .
В неживой природе в качестве структурных уровней организации материи выделяют элементарные частицы, атомы, молекулы, поля, физический вакуум, макроскопические тела, планеты и планетные системы – галактики, системы галактик – метагалактику.
В живой природе к структурным уровням организации материи относят системы доклеточного уровня – нуклеиновые кислоты и белки; клетки как особый уровень биологической организации, представленные в форме одноклеточных организмов и элементарных единиц живого вещества; многоклеточные организмы растительного и животного мира; надорганизменные структуры, включающие в себя виды, популяции и биоценозы и, наконец, биосферу как всю массу живого вещества.
Социум представлен уровнями: индивид, семья, коллективы, социальные группы, этносы и нации, государство, союзы государств, человечество.
Применяя системный подход, естествознание не просто выделяет типы материальных систем, а раскрывает их связь и соотношение, различая три структурных уровня организации материи: микромир, макромир и мегамир.
• Микромир — часть материального мира, в которой для человека невозможно познание путем непосредственного наблюдения; мир предельно малых, непосредственно не наблюдаемых микрообъектов, пространственная размерность которых исчисляется от 10-8 до 10-16 см, а время жизни — от бесконечности до 10-24 сек. (на микроуровне — этот стол уже рассматривается как сложная система частиц (молекул, затем — атомов, затем — элементарных частиц)).
• Макромир — часть материального мира, в которой живет и действует человек и возможно познание путем непосредственного восприятия с помощью органов чувств человека, мир макрообъектов, размерность которых соотносима с масштабами человеческого опыта: пространственные величины выражаются в миллиметрах, сантиметрах и километрах, а время — в секундах, минутах, часах, годах.
• Мегамир — часть материального мира, в которой познание доступно астрономическому (наблюдательному и теоретическому исследованию); мир огромных космических масштабов и скоростей, расстояние в котором измеряется световыми годами, а время существования космических объектов — миллионами и миллиардами лет.
Таблица 1.
С Т Р У К Т У Р Н Ы Е
У Р О В Н И
М А Т Е Р И И |
ТИПЫ МАТЕРИАЛЬНЫХ СИСТЕМ |
||||
№ п/п |
Неорганическая природа |
Живая природа |
Общество |
||
1. |
М И К Р О У Р О В Е Н Ь |
Субмикроэлементарный |
Биологический макромолекулярный |
Индивид |
|
Микроэлементарный |
Клеточный |
Семья |
|||
Ядерный |
Микроорганический |
Коллективы |
|||
Атомарный |
Органы и ткани |
Большие Социальные группы (классы, нации) |
|||
Молекулярный |
Организм в целом |
Государство (гражданское общество) |
|||
Макромолекулярный |
Популяции |
Системы государств |
|||
2. |
Мегауровень (планеты, звездно-планетные системы, галактики) |
Биоценоз |
Человечество в целом |
||
3. |
Метауровень (метагалактика) |
Биосфера |
Ноосфера |
Хотя на этих уровнях действуют свои специфические закономерности, микро-, макро- и мегамиры теснейшим образом взаимосвязаны.
Таким образом, весь материальный мир можно рассматривать как мегамир — мир галактик, звезд, комет и др. небесных тел, макромир — мир окружающих нас вещей, и микромир — невидимый мир молекул, атомов и элементарных частиц. При этом мегамир включает в себя микромир (галактики состоят из более мелких тел), макромир включает в себя микромир (любое тело состоит из элементарных частиц).
Какова структура материи на уровне меньше чем макроуровень (с размерами меньше 10-16 см) пока не ясно. В масштабах, превышающих тысячи мегапарсек, Вселенная бесструктурная. В таких масштабах материя однородна и изотропная, т.е. свойства везде одинаковы. С развитием науки познания о материи расширяются и горизонты ее изучения раздвигаются.
Для описания макро- и мегамира используются уравнения и законы классической физики, которые позволяют определить их положение, скорость, траекторию и т.д. Но эти уравнения бессильны описать микромир, для этого необходима квантовая физика и статистическая физика, описывающая параметры элементарных частиц вероятностными характеристиками с учетом их волновых свойств.
Распределение и структуру материи на мегауровне изучает астрофизика, на микроуровне — атомная физика, ядерная, физика элементарных частиц. На макроуровне материю изучает физика твердого тела, физика жидкостей и газов.
Таким образом, естественные науки, начав изучение материального мира с наиболее простых непосредственно воспринимаемых человеком материальных объектов, переходят далее к изучению сложнейших объектов глубинных структур материи, выходящих за пределы человеческого восприятия и несоизмеримых с объектами повседневного опыта.