Часть IV. Естественно-научные основы современных тех-

НОЛОГИЙ, ЭНЕРГЕТИКИ И ЭКОЛОГИИ 329

8. Естественно-научные аспекты технологий 331

8.1. Развитие средств информационных технологий 331

4

8.2. Современные средства накопления информации 337

8.3. Мультимедийные системы и виртуальный мир 342

8.4. Микро- и наноэлектронные технологии 344

8.5. Лазерные технологии 352

8.6. Современные биотехнологии 359

8.7. Генные технологии 361

8.8. Проблема клонирования 364

Контрольные вопросы 366

9. Естественно-научные проблемы современной энергетики 367

9.1. Энергия — источник благосостояния 367

9.2. Преобразование энергии 369

9.3. Эффективность производства и потребления энергии 373

9.4. Тепловые электростанции 375

9.5. Повышение эффективности энергосистем 376

9.6. Гидроисточники и геотермальные источники энергии 382

9.7. Гелиоэнергетика 387

9.8. Энергия ветра 389

9.9. Атомная энергетика 392

9.10. Особенности отечественной энергетики 396

Контрольные вопросы 398

10. Естественно-научные аспекты экологии 399

10.1. Глобальные катастрофы и эволюция жизни 399

10.2. Предотвращение экологической катастрофы 403

10.3. Природные катастрофы и климат 405

10.4. Парниковый эффект и кислотные осадки 412

10.5. Сохранение озонового слоя 416

10.6. Водные ресурсы и их сохранение 420

10.7. Потребление энергии и среда нашего обитания 422

10.8. Радиоактивное воздействие на биосферу 425

10.9. Естественно-научные проблемы защиты окружающей среды . . . . 431

Контрольные вопросы 434

11. Гармония природы и человека 435

11.1. Человек и природа 435

11.2. Сохранение природных ресурсов 436

11.3. Обновление энергосистем 438

11.4. Эффективное потребление энергии 439

11.5. Экономия материальных ресурсов 444

11.6. Экономия ресурсов на транспорте 446

11.7. Города и природа 451

11.8. Решение проблем утилизации 454

11.9. Перспективные технологии и окружающая среда 459

11.10. Глобализация биосферных процессов 460

Контрольные вопросы 462

Заключение 464

Литература 465

Словарь специальных терминов 466

Указатель имен 479

Посвящается молодым

людям, одержимым жаждой

знаний — источником

гармонии и совершенства

ПРЕДИСЛОВИЕ К ШЕСТОМУ ИЗДАНИЮ

Первое издание предлагаемой книги вышло в свет в 1997 г. Это был

один из первых учебников, посвященных дисциплине «Концепции совре-

менного естествознания», изучаемой студентами высших учебных заве-

дений социально-экономических и гуманитарных направлений.

По мере накопления новых материалов и сведений последующие из-

дания существенно дорабатывались, дополнялись и в них вносились ис-

правления и уточнения. При доработке учитывался многолетний опыт

чтения лекций и проведения практических занятий в Государственном

университете управления. В результате учебник совершенствовался и ви-

доизменялся: сократилось число глав с девятнадцати (в первом издании)

до одиннадцати (в более поздних изданиях), устаревшие сведения заме-

нены новыми, некоторые разделы написаны заново и т. п. Шестое изда-

ние существенно переработано и исправлено.

В предлагаемом учебнике в сжатой и доступной форме изложены

фундаментальные естественно-научные знания, т.е. знания о природе, ко-

торые нужны каждому образованному человеку, чтобы не только

поведать тайны, могущество и красоту природы, но и понять, что нужно

сделать, чтобы сохранить окружающую среду и жить в гармонии с приро-

дой.

При изучении концепций современного естествознания полезно пом-

нить наставление русского публициста Д.И. Писарева (1840—1868):

«Надо учиться в школе, но еще гораздо более надо учиться по выходе из

школы».

Книга предназначена для студентов высших учебных заведений днев-

ной, вечерней и заочной форм обучения по специальностям экономики,

юриспруденции, управления, философии, социологии, экологии, ме-

неджмента, маркетинга, товароведения, туризма, бизнеса, финансов,

предпринимательства и др.

Москва, 2003 г. Автор

ИЗ ПРЕДИСЛОВИЯ К ПЯТОМУ ИЗДАНИЮ

Предлагаемое пятое издание настоящего учебника переработано и по

сравнению с предыдущим содержит новые сведения о последних важней-

ших достижениях в области естествознания.

Учебник состоит из четырех частей. В части I обоснована практиче-

ская значимость естествознания в современном обществе и рассмотрены

основные положения естественно-научного познания окружающего

мира. В части II изложены фундаментальные законы и концепции естест-

вознания. Часть III посвящена естественно-научным концепциям разви-

тия процессов в природе. В части IV рассмотрены естественно-научные

основы современных технологий, энергетики и экологии.

Материал учебника изложен в рамках концепций — основополагаю-

щих идей и системного подхода — и представлен в наглядной и доступ-

ной форме.

Москва, 2002 г. Автор

ИЗ ПРЕДИСЛОВИЯ К ПЕРВОМУ ИЗДАНИЮ

В современном обществе большое внимание уделяется не только раз-

личным отраслям естествознания, но и бурно развивающимся наукоем-

ким технологиям, энергетике и экологии. Фундаментальным концепциям

естествознания и естественно-научным основам современных техноло-

гий, энергетики и экологии посвящен настоящий учебник.

Он состоит из пяти частей, в которых последовательно излагаются ос-

новные вопросы, предусмотренные Государственными образовательны-

ми стандартами для изучения дисциплины «Концепции современного ес-

тествознания» в высших учебных заведений.

Учебник написан на уровне концепции естественно-научных про-

блем, т. е. с учетом основополагающих идей, систем взглядов на изучае-

мые вопросы. При изложении материала использованы широко извест-

ные термины и простые математические формулы, отражающие фунда-

ментальные законы природы. Естественно-научная сущность освещае-

мых вопросов представлена в доступной форме для широкого круга

читателей.

Книга предназначена для студентов высших учебных заведений днев-

ной, вечерней и заочной форм обучения экономических, юридических,

философских и других гуманитарных специальностей.

Москва, 1997 Автор

Наконец-то я подаю

руку по-настоящему

полезной науке.

Гораций

ВВЕДЕНИЕ

Каждого человека, начиная с самого раннего возраста, отличает лю-

бопытство — естественное стремление познать окружающий мир. «Лю-

бопытство сродно человеку и просвещенному, и дикому», — утверждал

выдающийся русский историк и писатель Н.М. Карамзин (1766—1826). С

возрастом неосознанное любопытство постепенно перерастает в осознан-

ное желание познать законы, которые управляют природой, научиться

применять их в своей трудовой деятельности, предвидя возможные ее по-

следствия. Законы природы и способы их применения отражают концен-

трированный опыт человечества. Опираясь на него, человек способен за-

щитить себя от ошибок, и ему легче достичь желаемых целей. Концентри-

рованный опыт человечества лежит в основе любого образовательного

процесса.

Естествознание — наука о явлениях и законах природы. Современ-

ное естествознание включает множество естественно-научных отраслей:

физику, химию, биологию, физическую химию, биофизику, биохимию,

геохимию и др. Оно охватывает широкий спектр вопросов о разнообраз-

ных свойствах объектов природы, которую можно рассматривать как

единое целое.

Важнейшие достижения естествознания составляют фундаменталь-

ную базу современных наукоемких технологий, на основе которых про-

изводится разнообразная продукция, в том числе и товары повседневного

спроса. Для того чтобы знать, какой ценой дается такая продук-

ция — важнейшая составляющая экономики, каковы перспективы разви-

тия современных технологий, тесно связанных с экономическими, соци-

альными и политическими проблемами, нужны фундаментальные знания

о природе — естественно-научные знания. В наше время естественно-на-

учные знания превратились в сферу активных действий и представляют

собой базовый ресурс экономики, по своей значимости превосходящий

материальные ресурсы: капитал, землю, рабочую силу и т.п. Естествен-

но-научные знания и основанные на них современные технологии фор-

мируют новый образ жизни, и высокообразованный человек не может

дистанцироваться от фундаментальных знаний об окружающем мире, не

9

рискуя оказаться беспомощным в профессиональной деятельности. «Без

естественных наук нет спасения современному человеку; без этой здоро-

вой пищи, без этого строгого воспитания мысли фактами, без этой близо-

сти к окружающей нас жизни», — такую высокую оценку естествен-

но-научным знаниям дал русский писатель и философ А.И. Герцен

(1812—1879).

Если излагать подробно естественно-научные знания, накопленные

во всех отраслях естествознания, то получится огромный фолиант, может

быть, и нужный, но малополезный даже для специалистов естествен-

но-научного профиля, не говоря уже о специалистах гуманитарных и со-

циально-экономических направлений. Задача изложения усложняется

еще и тем, что его форма должна быть доступной для студентов, чья буду-

щая профессиональная деятельность не имеет прямого отношения к есте-

ствознанию. Для решения этой задачи нужен обобщающий философский

принцип. Сущность его заключается в изложении естественно-научных

знаний в рамках концепций — основополагающих идей и системного под-

хода. Концептуальный принцип позволяет студентам получить фунда-

ментальные, комплексные знания о природе, а на их основе более глубоко

изучить узкоспециализированные дисциплины.

Современные средства естествознания дают возможность исследо-

вать многие сложнейшие процессы на уровне атомных ядер, атомов, мо-

лекул, клеток, а затем и синтезировать ранее не существовавшие в приро-

де вещества с необычными свойствами, а из них производить новые мате-

риалы для различных машин, устройств, изделий и т.п. Кроме того, бла-

годаря таким исследованиям выращиваются высокоурожайные культур-

ные растения, разрабатываются высокоэффективные средства лечения

болезней и т.д.

Любое перспективное направление деятельности человека прямо или

косвенно связано с новой материальной базой и новыми технологиями, и

знание их естественно-научной сущности — залог успеха. Без фундамен-

тальных знаний о природе может сложиться ошибочное общественное

мнение, приводящее к необъективному решению, как это случилось, на-

пример, при необоснованном объявлении временного (1975—1985) мо-

ратория на генную инженерию. Следовательно, естественно-научные

знания нужны не только высококвалифицированным специалистам, но и

любому образованному человеку вне зависимости от сферы его деятель-

ности.

Знания не приходят сами по себе. Нужно усердно работать, прилежно

учиться. «Надо учиться не стыдясь, а учить не скупясь», — так сказал в

далекие времена известный мыслитель Василий Великий (ок. 330—379),

и только в этом случае можно надеяться на успех.

10

Учись, мой сын: наука сокращает

нам опыты быстротекущей жизни...

А.С.Пушкин

Для нас наука естествознание — тот

самый рычаг, который единственно

способен повернуть весь мир лицом

к солнцу.

М. Горький

1. ЕСТЕСТВОЗНАНИЕ И ОКРУЖАЮЩИЙ МИР