- •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
Тема 9. Мегамир. Современные астрофизические и космологические концепции
1. Основные космологические модели Вселенной
Современная физика рассматривает мегамир как систему, включающую все небесные тела, диффузную (диффузия – рассеяние) материю, существующую в виде разобщенных атомов и молекул, а также в виде более плотных образований – гигантских облаков пыли и газа, и материю в виде излучения.
Космология – наука о Вселенной как едином целом. В Новое время она отделяется от философии и превращается в самостоятельную науку. Ньютоновская космология основывалась на следующих постулатах:
Вселенная существовала всегда, это «мир в целом» (универсум).
Вселенная стационарна (неизменна), изменяются только космические системы, но не мир в целом.
Пространство и время абсолютны. Метрически пространство и время бесконечны.
Пространство и время изотропны (изотропность характеризует одинаковость физических свойств среды по всем направлениям) и однородны (однородность характеризует распределение в среднем вещества во Вселенной).
Современная космология основана на общей теории относительности и поэтому ее называют релятивистской, в отличие от прежней, классической.
В 1929 г. Эдвин Хаббл (американский астрофизик) обнаружил явление «красного смещения». Свет от далеких галактик смещается в сторону красного конца спектра, что свидетельствовало об удалении галактик от наблюдателя. Возникла идея о нестационарности Вселенной. Александр Александрович Фридман (1888 – 1925) впервые теоретически доказал, что Вселенная не может быть стационарной, а должна периодически расширяться или сжиматься. На первый план выдвинулись проблемы исследования расширения Вселенной и определения ее возраста. Следующий этап исследования Вселенной связан с работами американского ученого Георгия Гамова (1904-1968). Стали исследоваться физические процессы, происходившие на разных стадиях расширения Вселенной. Гамов открыл «реликтовое излучение». (Реликт – остаток далекого прошлого).
Существует несколько моделей Вселенной: общим для них является представление о ее нестационарном, изотропном и однородном характере.
По способу существования – модель «расширяющейся Вселенной» и модель «пульсирующей Вселенной».
В зависимости от кривизны пространства различают – открытую модель, в которой кривизна отрицательна или равна нулю, в ней представлена незамкнутая бесконечная Вселенная; замкнутую модель с положительной кривизной, в ней Вселенная конечна, но неограниченна, безгранична.
Обсуждение вопроса о конечности или бесконечности Вселенной породил несколько так называемых космологических парадоксов, согласно которым, если Вселенная бесконечна, то она конечна.
1. Экспансионный парадокс (Э.Хаббл). Принимая идею бесконечной протяженности, приходим к противоречию с теорией относительности. Удаление туманности от наблюдателя на бесконечно большое расстояние (согласно теории «красного смещения» В.М.Слайфера и «эффекта Допплера») должно превышать скорость света. Но она является предельной (по теории Эйнштейна) скоростью распространения материальных взаимодействий, ничто не может двигаться с большей скоростью.
2. Фотометрический парадокс (Ж.Ф.Шезо и В.Ольберс). Это тезис о бесконечной светимости (при отсутствии поглощения света) неба согласно закону освещенности любой площадки и по закону возрастания числа источников света по мере возрастания объема пространства. Но бесконечная светимость противоречит эмпирическим данным.
3. Гравитационный парадокс (К.Нейман, Г. Зеелигер): бесконечное число космических тел должно приводить к бесконечному тяготению, а значит к бесконечному ускорению, что не наблюдается.
4. Термодинамический парадокс (или так называемая «тепловая смерть» Вселенной). Переход тепловой энергии в другие виды затруднен по сравнению с обратным процессом. Результат: эволюция вещества приводит к термодинамическому равновесию. Парадокс говорит о конечном характере пространственно-временной структуры Вселенной.