- •Академия управления при Президенте Республики Беларусь г.И. Касперович
- •Учебное пособие
- •Содержание
- •Тема 6. Основы кибернетики и синергетики. Самоорганизация, порядок и хаос в природе мира 100
- •Тема 7. Современная космологическая картина мира и модели Вселенной 119
- •Тема 8. Современная химия в контексте устойчивого развития общества 140
- •Тема 9. Специфика, структура и проблемное поле современного биологического познания 155
- •Раздел III Социальные и прикладные проблемы естествознания 185
- •Тема 10. Социальное измерение современного естествознания. Естественнонаучные основы современных технологий 185
- •Введение в учебный курс «Основы современного естествознания»
- •Раздел I. Естествознание как феномен культуры и комплекс наук о природе Тема 1. Естествознание в системе науки и культуры
- •Контрольные вопросы к теме №1
- •Тема 2. Исторические этапы познания природы. Особенности современного естествознания
- •Контрольные вопросы к теме №2
- •Тема 3. Методы и принципы естественнонаучного познания. Системный подход как его важнейшая парадигма
- •Математизация и формализация. Язык современного естествознания
- •Системный подход как важнейшая парадигма современного естествознания
- •Контрольные вопросы к теме №3
- •Раздел II. Фундаментальные законы и основы современного естествознания Тема 4. Научные картины мира и научные революции в истории естествознания
- •Контрольные вопросы к теме №4
- •Тема 5. Основы современной физической картины мира
- •Электромагнитная картина мира
- •Современная квантово-релятивистская физическая картина мира
- •Постулаты специальной и общей теории относительности
- •Формирование квантовой физики. Специфика ее понятий и принципов
- •Понятие состояния физической системы. Динамические и статистические закономерности в природе
- •Релятивистская квантовая физика. Мир античастиц. Квантовая теория поля
- •Понятие симметрии и законы сохранения
- •Контрольные вопросы к теме №5
- •Тема 6. Основы кибернетики и синергетики. Самоорганизация, порядок и хаос в природе мира
- •Кибернетика: концептуально-понятийная характеристика
- •Вклад кибернетики в современную научную картину мира
- •От хаоса к порядку. Синергетика как наука
- •Механизм протекания процессов самоорганизации (по и.Пригожину)
- •Синергетические процессы в предбиологических системах (по м.Эйгену)
- •Значение синергетики для науки и культуры
- •Контрольные вопросы к теме №6
- •Тема 7. Современная космологическая картина мира и модели Вселенной
- •Проблема существования и поиска жизни во Вселенной
- •Контрольные вопросы к теме №7
- •Тема 8. Современная химия в контексте устойчивого развития общества
- •Атомно-молекулярное учение
- •Химические основы жизни
- •Перспективные химические материалы и технологии
- •Контрольные вопросы к теме №8
- •Тема 9. Специфика, структура и проблемное поле современного биологического познания
- •Биология XX века: познание молекулярного уровня жизни
- •Сущность и определение жизни
- •Основные концепции происхождения жизни
- •II. Онтогенетический: а) клеточный; б) тканевой; в) организменный.
- •III. Надорганизменный уровень
- •Человек как биосоциальное существо. Его место и роль в социо-природном комплексе
- •Проблема происхождения человека: концепции антропогенеза
- •Контрольные вопросы к теме №9
- •Раздел III Социальные и прикладные проблемы естествознания Тема 10. Социальное измерение современного естествознания. Естественнонаучные основы современных технологий
- •Экологизация естествознания
- •4. Парниковый эффект.
- •5. Сохранение водных ресурсов.
- •6. Захоронение радиоактивных отходов.
- •Естественнонаучные основы современных технологий
- •Контрольные вопросы к теме №10
- •Заключение
- •Античная протонаука. Атомистика. Геоцентрическая космология. Развитие математики и механики
- •Естествознание эпохи средневековья
- •II. Классическая – аналитическая стадия познания природы Естествознание эпохи Возрождения и Нового времени. Научные революции в истории естествознания
- •Первая научная революция. Гелиоцентрическая система мира. Учение о множественности миров
- •Вторая научная революция. Создание классической механики и экспериментального естествознания. Механическая картина мира
- •Химия в механистическом мире
- •Естествознание Нового времени и проблема философского метода
- •Третья научная революция. Диалектизация естествознания
- •Очищение естествознания от натурфилософских представлений
- •Исследования в области электромагнитного поля и начало крушения механистической картины мира
- •III. Неклассическое естествознание XX века Четвертая научная революция. Проникновение в глубь материи. Теория относительности и квантовая механика. Окончательное крушение механистической картины мира
- •Научно-техническая революция, ее естественнонаучная составляющая и исторические этапы
- •IV. Становление постнеклассического – интегрального естествознания
- •Особенности развития науки в хх столетии
- •Физика микромира. Современная атомистика
- •Астрофизика. Релятивистская космология
- •Достижения в основных направлениях современной химии
- •Биология XX века: познание молекулярного уровня жизни. Предпосылки современной биологии
- •Молекулярная биология
- •Расшифровка №генома человека
- •Кибернетика и синергетика
- •Самые выдающиеся ученые хх столетия
- •Открытия и научные концепции (теории), в наибольшей степени повлиявшие на развитие цивилизации в XX веке
- •Наиболее значимые технологии и изобретения
- •Вопросы к зачету
- •Литература
- •Краткий словарь специальных терминов
Достижения в основных направлениях современной химии
Химию принято подразделять на пять разделов: неорганическая, органическая, физическая, аналитическая и химия высокомолекулярных соединений.
Основными задачами неорганической химии являются: изучение строения соединений, установление связи строения со свойствами и реакционной способностью. Также разрабатываются методы синтеза и глубокой очистки веществ. Большое внимание уделяется кинетике и механизму неорганических реакций, их каталитическому ускорению и замедлению. Для синтезов все чаще применяют методы физического воздействия: сверхвысокие температуры и давления, ионизирующее излучение, ультразвук, магнитные поля. Многие процессы проходят в условиях горения или низкотемпературной плазмы. Химические реакции часто сочетают с получением волокнистых, слоистых и монокристаллических материалов, с изготовлением электронных схем.
Неорганические соединения применяются как конструкционные материалы для всех отраслей промышленности, включая космическую технику, как удобрение и кормовые добавки, ядерное и ракетное топливо, фармацевтические материалы.
Органическая химия – наиболее крупный раздел химической науки. Если число известных неорганических веществ исчисляется тысячами, то органических веществ известно несколько миллионов. Общепризнано огромное значение химии полимеров. Так, еще в 1910 году С.В. Лебедев разработал промышленный способ получения бутадиена, а из него каучука.
В 1936 году У. Карозерс синтезирует «найлон», открыв новый тип синтетических полимеров – полиамиды. В 1938 году Р.Планкет случайно открывает тефлон, создавший эпоху синтеза фторполимеров с уникальной термостабильностью, создаются «вечные» смазочные масла (пластмассы и эластомеры), широко используемые космической и реактивной техникой, химической и электротехнической промышленностью. Благодаря этим и многим другим открытиям из органической химии выросла химия высокомолекулярных соединений (или полимеров).
Начавшиеся в 30–40-е годы широкие исследования фосфорорганических соединений (А.Е. Арбузов) привели к открытию новых типов физиологически активных соединений – лекарственных препаратов, отравляющих веществ, средств защиты растений и др.
Химия красителей практически дала начало химической индустрии. Например, химия ароматических и гетероциклических соединений создала первую отрасль химической промышленности, продукция которой ныне превосходит 1 млрд тонн, и породила новые отрасли – производство душистых и лекарственных веществ.
Проникновение органической химии в смежные области – биохимию, биологию, медицину, сельское хозяйство – привело к изучению свойств, установлению структуры и синтезу витаминов, белков, нуклеиновых кислот, антибиотиков, новых средств ускорения роста растений и средств борьбы с вредителями.
Ощутимые результаты дает применение математического моделирования. Если нахождение какого-либо фармацевтического препарата или инсектицида требовало синтеза 10–20 тыс. веществ, то с помощью математического моделирования выбор делается лишь в результате синтеза нескольких десятков соединений.
Роль органической химии в биохимии трудно переоценить. Так, в 1963 году В. Виньо синтезировал инсулин, также были синтезированы окситоцин (пептидный гормон), вазопрессин (гормон обладает антидиуретическим действием), брадикинин (обладает сосудорасширяющим действием). Разработаны полуавтоматические методы синтеза полипептидов (Р. Мерифилд, 1962).
Вершиной достижений органической химии в генной инженерии явился первый синтез активного гена (X. Корана, 1976). В 1977 году синтезирован ген, кодирующий синтез человеческого инсулина, а в 1978-м – ген соматостатина (способен угнетать секрецию инсулина, пептидный гормон).
Физическая химия объясняет химические явления и устанавливает их общие закономерности. Физическая химия последних десятилетий характеризуется следующими чертами: в результате развития квантовой химии (использует идеи и методы квантовой физики для объяснения химических явлений) многие проблемы химического строения веществ и механизма реакции решаются на основании теоретических расчетов; наряду с этим широко используются физические методы исследования – рентгеноструктурный анализ, дифракция электронов, спектроскопия, методы, основанные на применении изотопов и др.
Аналитическая химия рассматривает принципы и методы изучения химического состава вещества. Включает количественный и качественный анализ. Современные методы аналитической химии связаны с необходимостью получения полупроводниковых и других материалов высокой частоты. Для решения этих задач были разработаны чувствительные методы: активационный анализ, химико-спектральный анализ и др.
Современная химия предстает перед нами как исключительно многогранная и разветвленная система знаний, для которой характерно интенсивное развитие. Важнейшим стратегическим ориентиром этого процесса является все более тесный синтез химии как науки и химии как технологии промышленного производства.