Серия «Высшее образование»
В.Н. САВЧЕНКО В.П. СМАГИН
НАЧАЛА СОВРЕМЕННОГО ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ
КОНЦЕПЦИИ И ПРИНЦИПЫ
Учебное пособие
Ростов-на-Дону
2006 г.
УДК 50(075.8) ББК 20я73 КТК 100
С 13
Рецензенты:
В.Э. Осуховский, Д-р физ.-мат. наук, профессор, зав. кафедрой физики Тихоокеанского военно-морского института им. адм. СО. Макарова;
В.К.Батурин, д-р философских наук, профессор, действительный член Российской академии естественных наук
Савченко В.Н.
С 13 Начала современного естествознания: концепции и принципы: учебное пособие / В.Н. Савченко, В.П. Смагин. — Ростов н/Д.: Феникс, 2006. — 608 с. — (Высшее образование).
ISBN 5-222-09157-0
В данном пособии самым подробным образом рассмотрены основные естественноисторические этапы становления и развития науки, вопросы философии науки и естествознания, фундаментальные концепции, принципы и положения классического механистического и термодинамического, неклассического полевого и квантово-полевого и постнеклассического эволюционно-синергетического и диссипативно-структурного естествознания. Рассмотрены вопросы связи математики и отражаемой ей естественнонаучной реальности мира. В конце каждой главы и некоторых наиболее сложных параграфов даны резюме, предложены вопросы для обсуждения. Дано около 400 тем рефератов и свыше 400 тестовых вопросов для контроля усвоения и аттестации теоретического материала пособия.
Предназначено для студентов очной и заочной форм обучения гуманитарных и социально-экономических специальностей вузов, а также для обучающихся по дистанционным технологиям. Пособие может быть полезно преподавателям данной учебной дисциплины и широкому кругу лиц других специальностей и профессий, в том числе, студентам естественнонаучных и инженерно-технических специальностей, всем, интересующимся вопросами истории, становления и развития классического, неклассического и постнеклассическтого естествознания, а также проблемами естествознания новейшего времени и его ролью в развитии науки и культуры.
ISBN 5-222-09157-0 УДК 50(075.8)
ББК 20я73
© Савченко В.Н., Смагин В.П., 2006
© Оформление: издательство «Феникс», 2006
Содержание
Предисловие 6
Раздел I 9
Теоретико-концептуальный и естественноисторический 9
1. Принципы, методы и философские концепции науки и естественнонаучного познания 9
1.1. Определение науки и естествознания как отрасли науки 9
1.2. Наука и ненаука. Принципы или критерии научности 11
1.3. Структура, эмпирический и теоретический уровни и цель естественнонаучного познания 12
1.4. Методы научного познания 14
1.5. Философия науки и динамика научного познания в концепциях К. Поппера, Т. Куна и И. Лакатоса 15
1.6. Основные этапы развития научной рациональности (науки) - классический, неклассический и постнеклассический 17
2. Генезис основных концептуальных понятий современного естествознания античными и средневековыми цивилизациями. 20
2.1. Роль и значение мифов в становлении науки и естествознания 21
2.2. Античные ближневосточные цивилизации 23
2.3. Античная Эллада (Древняя Греция) 26
2.4. Античный Рим 37
2.5. Античный Китай 40
2.6. Античная Индия 42
2.7. Арабское средневековье 43
2.8. Древняя Месоамерика — естествознание народа майя 45
2.9. Древние и средневековые Византия и Русь 46
2.10. Западноевропейское средневековье 49
2.11. Эпоха Возрождения 52
3. Концепции и принципы классического физического – механистического и термодинамического естествознания 54
3.1. Объекты физического познания и структура физических наук 54
3.2. Концепции предклассического механистического естествознания 55
3.3. Ньютоновы принципы классического механистического естествознания 58
3.4. Энергия, теплота, закон сохранения энергии и первое начало (принцип) термодинамики 61
3.5. Понятие качества энергии, энтропия, второе начало (принцип) термодинамики и принцип минимума производства энтропии 65
4. Концепции и принципы неклассического - полевого, квантового и квантово-полевого физического естествознания 70
4.1. Электромагнитное поле фарадея-Максвелла, электромагнитное взаимодействие и принципы специальной теории относительности - теории пространства-времени Эйнштейна и Минковского 70
4.2. Поле всемирного тяготения, гравитационное взаимодействие и постулаты общей теории относительности Эйнштейна - теории пространства, времени, материи, тяготения и движения 73
4.3. Концепции и принципы квантового естествознания 81
4.4. Квантово-полевой микромир сильного и слабого взаимодействий, принципы квантовой хромодинамики и систематики элементарных частиц 83
5. Фундаментальные принципы и обобщенные положения современного физического естествознания 88
5.1. Концепции пространство и время 88
5.2. Принципы относительности движения — классический, релятивистский и к средствам наблюдения 90
5.3. Концепции корпускулярности, континуальности и корпускулярно-волнового дуализма 92
5.4. Концепции симметрии, инвариантности и законы сохранения 93
5.5. Концепции физического вакуума 95
5.6. Основополагающие принципы и понятия физического естествознания 97
5.7. Физическое естествознание как целостная система знаний 99
6. Космологические и космогонические концепции естествознания о Вселенной 101
6.1. Вселенная как понятие и объект познания 101
6.2. Планеты, звезды, галактики и их структуры во Вселенной 102
6.3. Начало космологии, фридмановские космологические модели, разбегание галактик и расширение Вселенной 103
6.4. Космогоническая гипотеза Леметра, гипотеза Гамова «горячей сингулярности», «большой взрыв» и ранние эпохи образования Вселенной 107
6..5. Реликтовое излучение Гамова 112
6.6. Космологический Горизонт и крупномасштабная (ячеистая) структура Вселенной 113
7. Естествознание о Земле и планетах Солнечной системы 116
7.1. Планетная космогония 116
7.2. Геосферы и эволюция Земли 118
7.3. Геохронологическая и стратиграфическая шкалы 121
7.4. Географическая оболочка Земли 122
8. Концепции и принципы химического естествознания 124
8.1. Эволюция звезд, происхождение химических элементов и планетная химическая эволюция 124
8.2. Донаучный этап химии — ремесленная химия и алхимия античности и средневековья 129
8.3. Главная задача химии и основные этапы ее развития 130
8.4. Концепции химии об элементах и периодический закон Менделеева химических элементов 131
8.5. Концепции структуры химических соединений (структурной химии) 132
8.6. Концепции и законы химических процессов (реакций) 134
8.7. Концепции и принципы эволюционной химии и самоорганизации эволюционных химических систем 134
9. Концепции и принципы биологического естествознания 137
9.1. Объекты биологического познания и структура биологических наук 137
9.2. Гипотезы возникновения жизни и генетического кода 138
9.3. Концепции начала и эволюции жизни 142
9.4. Системная иерархия организации живых организмов и их сообществ 145
9.5. Экосистемы, экология и взаимоотношения живых существ 148
9.6. Основные концепции этологии 151
9.7. Энергетические и энтропийные процессы (энергетика) жизни 153
10. Концепции и гипотезы естествознания о человеке 157
10.1. Теическая гипотеза происхождения человека (творение Бога) 158
10.2. Эволюционные концепции происхождения человека 158
10.3. Мутационные гипотезы происхождения человека 161
10.4. Концепции этнологии 163
10.5. Теория пассионарности Л. Н. Гумилева 164
10.6. Совместная эволюция человека и биосферы 167
11. Антропный принцип и мега-история Вселенной 174
11.1. О понятии мега-истории Вселенной 174
11.2. Предыстория антропного принципа 175
11.3. Этапы и процессы панкосмогенеза 176
11.4. О базовых параметрах Вселенной и Галактики (Млечного Пути) 179
11.5. Тонкая согласованность физических законов и мировых констант 182
11.6. Магия (мистика) больших чисел 183
11.7. Слабая формулировка антропного принципа 185
11.8. Сильная и сверхсильная формулировки антропного принципа 186
11.9. О кризисе планетарного цикла мега-истории Вселенной 187
12. Концепции постнеклассического естествознания и теорий самоорганизации 190
12.1. Возникновение и становление концепций постнеклассического естествознания 190
12.2. Динамика возникновения диссипативных структур 191
12.3. Устойчивость структур и механизм их эволюции 194
12.4. Механизмы потери устойчивости структур, катастрофы, бифуркации, математическая теория катастроф и прогнозы будущего 196
12.5. Природные диссипативные структуры (стихии) 202
12.6. Фракталы, сети и сетевые структуры природы и общества 203
12.7. Фундаментальные концепции постнеклассического естествознания 205
12.8. К проблеме постнеклассического межкультурного диалога естественных и гуманитарных наук 209
13. Математика и естественнонаучная реальность мира 216
13.1. Математизация как принцип целостности естествознания 216
13.2. Математика, математическая истина и теория познания 219
13.3. Непостижимая эффективность математики 222
Заключение 226