- •Концепции современного естествознания Справочник для студентов
- •Содержание
- •Введение
- •Тема 1. Естественнонаучная и гуманитарная культуры
- •1. Культура и наука. Критерии науки и ее социальные функции
- •2. Мир природы и мир человека: способы познания
- •3. Сциентизм и антисциентизм – мировоззренческие позиции хх века и их влияние на развитие культуры
- •4. Этика науки
- •Тема 2. Предмет и метод естествознания
- •1. Предмет естествознания. Эволюция понятия природы
- •2. Научный метод. Классификация методов естественнонаучного познания
- •3. Формы научного знания
- •4. Принципы естествознания. Способы обоснования (модели) естественнонаучного знания
- •Тема 3. Динамика естествознания и тенденции его развития
- •1. Возникновение естествознания. Проблема начала науки
- •2. Основные модели развития естественнонаучного знания
- •3. Научные революции и смена картин мира
- •4. Классическое, неклассическое и постнеклассическое естествознание
- •Тема 4. История естествознания
- •1. Знание о природе в древних цивилизациях
- •2. Античная наука о природе
- •3. Эпоха Средневековья: религиозная картина мира и естественнонаучное познание
- •4. Эпоха Возрождения: революция в мировоззрении и науке. Предпосылки классической науки
- •5. Галилео Галилей и его роль в становлении классической науки
- •6. И. Ньютон и его роль в становлении классической науки
- •7. Научная революция XVI-XVII веков, ее ход, содержание и основные итоги
- •8. Естествознание в XVIII-XIX вв.
- •9. Физика на рубеже XIX-XX веков, ее открытия и достижения
- •10. Предпосылки и основное содержание новейшей революции в естествознании (XX в.) Становление современной науки
- •Тема 5. Структурные уровни организации материи
- •Современные взгляды на структурную организацию материи
- •Тема 6. Макромир: вещество и поле. Принципы классической физики
- •1. Корпускулярная и континуальная концепции природы
- •2. Детерминизм. Динамические и статистические закономерности
- •3. Основные принципы термодинамики. Значение законов термодинамики в описании явлений природы
- •4. Основные понятия, законы и принципы классической физики
- •Тема 7. Открытые системы и неклассическая термодинамика
- •1. Закрытые и открытые системы. Энтропия, порядок и хаос
- •2. Концепция «Тепловой смерти Вселенной»
- •3. Неравновесная термодинамика. Рождение синергетики
- •Тема 9. Микромир. Квантовая физика
- •1. Открытие микромира. Принципы квантовой физики
- •2. Классификация элементарных частиц
- •3. Фундаментальные физические взаимодействия
- •Тема 9. Мегамир. Современные астрофизические и космологические концепции
- •1. Основные космологические модели Вселенной
- •2. Эволюция Вселенной. Теория «Большого взрыва»
- •3. Антропный принцип
- •4. Строение и эволюция галактик
- •5. Строение и эволюция звезд
- •6. Происхождение и строение Солнечной системы
- •Тема 10. Пространство и время в современной научной картине мира
- •1. Развитие представлений о пространстве и времени в истории науки Классическая концепция пространства и времени
- •3. Формы пространства и времени
- •Тема 11. Основные концепции химии
- •1. Химия как наука, ее предмет и проблемы
- •2. Основные этапы (концепции) развития химии
- •3. Химические системы и процессы
- •4. Реакционная способность веществ
- •5. Проблемы самоорганизации в современной химии
- •Тема 12. Проблемы и перспективы современной геологии
- •1. Основные этапы развития наук о Земле
- •2. История геологического развития Земли
- •3. Внутреннее строение Земли
- •Тема 13. Особенности биологического уровня организации материи
- •1. Биология как система наук о живой природе
- •2. Основные концепции происхождения жизни. Сущность живого
- •3. Уровни организации живой материи и ее свойства
- •4. Клеточная теория. Единство органического мира
- •Тема 14. Генетика и эволюция
- •1. Концепции эволюционизма в биологии
- •2. Эволюция как основа многообразия и единства живых организмов Микроэволюция и макроэволюция
- •3. Принципы воспроизводства и развития живых систем Онтогенез и филогенез
- •Тема 15. Человек как предмет естествознания
- •1. Естественнонаучная концепция антропогенеза
- •2. Физиология человека. Здоровье и работоспособность человека
- •3. Высшие психические функции и их физиологические механизмы. Сознание и мозг
- •4. Этология. Особенности поведения человека и животных
- •Тема 17. Эмоции и творчество. Жизнь как ценность
- •1. Эмоции и их роль в жизни человека
- •2. Воображение и творчество. Поиски алгоритма творчества
- •3. Жизнь как ценность. Биоэтика
- •Тема 17. Человек и биосфера
- •1. Эволюция представлений о биосфере Концепция Вернадского о биосфере
- •2. Ноосфера. Единство человека и природы. Русский космизм
- •3. Космические циклы и человек
- •Тема 18. Принцип глобального эволюционизма и его роль в современной науке
- •1. Глобальный эволюционизм
- •2. Самоорганизация как основа эволюции
2. Основные этапы (концепции) развития химии
Химия должна ответить на вопрос, от чего зависят свойства вещества. Исторически сформировались четыре способа решения этого вопроса. Свойства вещества зависят
1) от его элементного и молекулярного состава (1660 гг.)
2) от структуры его молекул – структурная химия (1880 гг.)
3) от термодинамических и кинетических условий, в которых вещество находится в процессе химической реакции (1950 гг.)
4) от уровня химической организации вещества – эволюционная химия(1970 гг.).
До середины XVII века не был известен ни один химический элемент. Во второй половине ХVII в. в работах английского ученого Р. Бойля было доказано, что качества и свойства тела зависят от того, из каких материальных элементов тело составлено. С этого момента стали считать, что наименьшей частицей простого тела является молекула. После открытия ряда элементов первую попытку их классификации сделал Лавуазье, эта работа была успешно завершена в 1867 г. Д.И. Менделеевым.
В 1860 г. А.М. Бутлеровым была создана химическая теория строения вещества, которая положила начало структурной химии. Стало ясно, что свойства веществ и их качественное разнообразие обусловлены не только составом, но и структурой молекул. Появилось понятие «реакционная способность», в него включались представления о химической активности отдельных элементов молекулы – атомов, атомных групп и даже отдельных химических связей. В 1860-е годы появляется термин «органический синтез». Химия превратилась из науки главным образом аналитической в синтетическую. Этот период связан с развитием производства анилиновых красителей для текстильной промышленности, искусственного шелка, взрывчатых веществ, различных лекарств и др. Но этот этап был не долгим. Интенсивное развитие автомобилестроения, авиации, энергетики, приборостроения в первой половине ХХ в. выдвинули новые требования к производству материалов. Необходимо было получать высокооктановое моторное топливо, специальные синтетические каучуки, пластмассы, изоляторы, жаропрочные органические и неорганические полимеры, полупроводники. Для получения этих материалов имеющихся знаний было не достаточно. Нужно было исследовать изменения свойств веществ в результате влияния температуры, давления, растворителей и многих других факторов, воздействующих на направление и скорость химических процессов.
Химия становится наукой о процессах и механизмах изменения вещества. Она обеспечивает производство синтетических материалов, заменяющих дерево и металл в строительстве, пищевое сырье в производстве олифы, лаков, моющих средств и смазочных материалов. Многие материалы стали производиться из нефтяного сырья, а производство азотных удобрений – из азота и воздуха. Появились новые технологии.
В 60-70-е годы ХХ в. возник четвертый способ решения главного вопроса химии. Он открыл путь использования в производстве материалов самые высокоорганизованные химические системы, которые возможны в настоящее время. В основе этого способа лежит принцип использования таких условий, которые приводят к самосовершенствованию катализаторов химических реакций, т.е. к самоорганизации химических систем. (Это своеобразная биологизация химии). Возникает эволюционная химия. Ее считают предбиологией, т.е. наукой о самоорганизации и саморазвитии химических систем. Химия связывается с биологией. Долгое время эти две науки шли каждая своим путем, параллельно, чему способствовали представления о непроходимой грани между живым и неживым. Лишь открытие в ХХ в. микромира позволило увидеть практические возможности совместной работы над химическими проблемами учения о клетке; обусловленности биологических функций химическими реакциями. В то же время стало совершенно ясно, что нельзя сводить явления жизни к химическим реакциям (антиредукционизм). Специфика химических процессов в живых системах состоит в самосохранении, самовоспроизведении живой системы. В 60–е годы ХХ в. были открыты случаи самосовершенствования катализаторов в ходе реакции. Обычно они дезактивировались в процессе работы, ухудшались и выбрасывались. Исследования в области биокатализаторов ориентировались на естественный отбор каталитических структур, осуществляемый природой на пути эволюции от неорганической материи к органической. Результатом явилась информация об отборе химических элементов и структур, который оказался подобен биологической эволюции. Ныне известно более ста химических элементов. Большинство из них участвуют в жизнедеятельности организмов. Однако основу живых систем составляют только 6 элементов, получивших название органогенов: углерод, водород, кислород, азот, фосфор, сера. Общая весовая доля их в организме более 97%. За ними следуют 11 элементов, которые принимают участие в построении многих физиологически важных компонентов биосистем: натрий, калий, кальций, магний, железо, кремний, алюминий, хлор, медь, цинк, кобальт. Их весовая доля в организме – 1,6 %.