- •Основы современного естествознания введение
- •Раздел 1. Тематический план дисциплины
- •Раздел 2.
- •Краткий курс лекций
- •Лекция 1.
- •Естествознание в мировой культуре
- •1. Предмет, задачи, структура курса «Основы современного естествознания».
- •2. Естествознание в системе форм общественного сознания.
- •3. Философия, математика, гуманитарные и естественные науки и их объекты
- •4. Естественнонаучная и гуманитарная культуры. Специфика и взаимосвязь естественнонаучного и гуманитарного типов культур
- •5. Проблема постнеклассического межкультурного диалога естественных и гуманитарных наук
- •Лекция 2. Особенности физического описания реальности Современные представления о движении, пространстве и времени.
- •1. Идеальные образы объектов реального мира (твердое тело, материальная точка, частица, вакуум, среда, поле, вихрь, волна)
- •2. Физические характеристики идеальных объектов и представление о способах их описания ( масса; заряды и их действие на расстоянии; заряды как источники полей; «свободные» поля, суперпозиция полей)
- •3. Единицы физических величин
- •Лекция 3. Современные представления о движении, пространстве и времени
- •1. Движение и его виды. Относительность движения
- •2. Законы сохранения и их роль в формировании научной картины мира (законы сохранения энергии, импульса и момента импульса)
- •3. Пространство и время как основные свойства материи
- •Лекция 4. Понятие теплоты и термодинамический способ описания действительности
- •1. Термодинамические системы и их макроскопические храктеристики
- •2. Теплота и механическая работа (закон сохранения энергии)
- •3. Обратимые и необратимые процессы. Равновесное состояние и флуктуации. Закон возрастания энтропии
- •4. Неравновесные системы и их характеристики
- •Реакция Белоусова-Жаботинского
- •5. Бифуркации и аттракторы. Спонтанная самоорганизация в природе и обществе
- •Лекция 5. Квантовые представления о строении вещества и физическая Вселенная
- •1. Квантовые представления о строении вещества (фотоэффект и эффект Комптона, опыты по дифракции электронов и фотонов).
- •2. Современные представления о строении атома (волновые свойства атомов и молекул; лазерное излучение)
- •3. Соотношение неопределенностей и квантово-волновой дуализм
- •4. Представление об элементарных частицах и их взаимодействии. Ядерные взаимодействия. Атомная и термоядерная энергетика
- •5. Квантовая инженерия в наномире
- •Лекция 6. Элементарные частицы и физический эксперимент
- •1. Современные ускорители
- •2. Рождение и аннигиляция элементарных частиц
- •3. Виды взаимодействий элементарных частиц
- •4. Теория кварков
- •Лекция 7. Элементы современной космологии (физическая Вселенная)
- •1. Космические объекты и методы их исследования
- •2. Солнечная система в мире галактик
- •3. Модель Большого взрыва
- •4. Звезды и их эволюция
- •5. Земля в свете антропного принципа
- •Геохронологическая и стратиграфическая шкалы
- •Географическая оболочка Земли
- •Лекция 8. Система современного химического знания
- •1. Химия как наука, современная химическая картина мира (структурные уровни организации материи с точки зрения химии).
- •2. Основные понятия и законы химии (периодический закон и его значение)
- •3. Классификация химических веществ
- •§ 2. Теория строения органических соединений
- •§ 3. Классификация органических соединений
- •§ 4. Высокомолекулярные соединения (полимеры)
- •4. Теория химического строения вещества. Взаимосвязь между строением, свойствами и реакционной способностью вещества
- •Лекция 9. Растворы. Химическая идентификация
- •1. Растворы и их особенности
- •2. Химическая идентификация
- •3. Химические процессы (реакции)
- •4. Химия экстремальных состояний
- •Лекция 10. Современная химия: экономический и социальный аспекты
- •1. Масштабы современного химического производства
- •2. Проблемы сырьевых ресурсов и химия
- •Металлы и их коррозия
- •3. Химические процессы и материалы (традиционные материалы - дерево, стекло, керамика; применение металлов и сплавов, силикатных материалов, полимеров, биологически активных веществ)
- •6.11. Традиционные материалы с новыми свойствами
- •Синтетические материалы.
- •4. Материалы для создания носителей информации. Химия и нанотехнологии
- •5. Химико-энергетические процессы в природе и технике (альтернативные виды топлива, «зеленая химия»)
- •Аккумуляторы для сотовых телефонов. Эффект памяти
- •А теперь подведем итоги.
- •Лекция 11. Роль химии в современном обществе
- •1. Экологические и социальные аспекты химии
- •2. Проблема переработки вторичных ресурсов
- •3. Химия и окружающая среда
- •4. Защита биосферы от химических загрязнений
- •5. Роль химии в решении проблем устойчивого развития цивилизации
- •Лекция 12. Особенности современного биологического знания и его эволюция
- •1. Биология как наука и особенности биологического познания мира
- •2. Фундаментальные и частные биологические теории
- •3. Традиционный, физико-химический, эволюционный и биоинженерный периоды развития биологии. Основные достижения биологии в эти периоды
- •4. Генетическая революция в биологии
- •5. Синергетическая теория эволюции (глобальная эволюция)
- •6. Этические проблемы современной биологии
- •Лекция 13. Современные концепции происхождения и сущности жизни
- •1. Феномен жизни и его исследование
- •2. Отличительные особенности живой и неживой материи
- •3. Основные концепции происхождения жизни
- •5. Идея трансформации биосферы в ноосферу и глобальный эволюционизм
- •Лекция 14. Концепция структурных уровней организации живой материи
- •1. Уровни организации живой природы: молекулярно-генетический, онтогенетический, надорганизменный (популяционно-видовой), популяционно-биоценотический (биогеоценотический)
- •2. Биосферный уровень организации живой материи
- •3. В.И. Вернадский о роли «живого вещества»
- •4. Материальные основы появления жизни на Земле
- •Концепция происхождения живого по гипотезе Опарина-Холдейна
- •5. Возникновение и роль многоклеточных организмов в формировании биосферы Земли Лекция 15. Человек, его место и роль в едином социоприродном комплексе
- •1. Человек как единство биологического, социального и духовного. Генезис человека
- •2. Факторы, закономерности и этапы антропосоциогенеза
- •3. Культура как фактор регуляции (агрессии) человека
- •4. Социобиология и проблема геннокультурной коэволюции
- •5. Биологические предпосылки возникновения социальности человека. Роль социальных факторов в становлении человека
- •4. Перспективы исследования космобиосоциальной сущности человека в современной биологии
- •Биокатализ
- •Генные технологии
- •8 8. Проблемы клонирования
- •2. Достижения и возможные негативные последствия биотехнологий
- •3. Поиск путей развития общества, сохраняющих целостность природы Глава 11 гармония трудовой деятельности людей и природы
- •11.1. Обновление энергосистем
- •11.2. Промышленность, автотранспорт и окружающая среда
- •11.3. Города и природа
- •11.4. Решение проблем утилизации
- •11.5. Перспективные материалы, технологии и окружающая среда
- •4. Ресурсы биосферы и демографические проблемы
- •Лекция 17. Социальное измерение современного естествознания
- •1. Роль научного знания на современном этапе развития общества
- •2. Нелинейное освоение культурой результатов научной деятельности
- •3. Наука и сми
- •5.4. Экологические проблемы сегодня
- •4. Естествознание как основа современных технологий
- •5. Проблема моделирования социокультурных явлений
- •Раздел 3.
- •Семинар 2 . Взаимодействие естественнонаучного и гуманитарного знания
- •Семинар 4. Концепции термодинамики
- •Семинар 5 . Квантовые представления о строении вещества и физическая Вселенная
- •Семинар 6 . Элементарные частицы и физический эксперимент
- •Семинар 7 . Элементы современной космологии (физическая вселенная)
- •Раздел 2. Химия в контексте устойчивого развития общества Семинар 8. Система современного химического знания
- •Семинар 9 . Растворы. Химическая идентификация
- •Семинар 10. Современная химия: экономический и социальный аспекты
- •Семинар 11. Роль химии в современном обществе
- •Раздел 3. Специфика, структура и проблемное поле современного биологического познания Семинар 12 . Особенности современного биологического знания и его эволюции
- •Семинар 13 . Современные концепции происхождения и сущности жизни
- •Семинар 14. Концепция структурных уровней организации живой материи
- •Семинар 15. Человек, его место и роль в едином социоприродном комплексе
- •Семинар 16 . Социальный аспект биологического познания
- •Заключение. Социальное измерение современного естествознания Семинар 17. Перспективы развития естествознания и гуманитарных наук в 21 веке
- •3.2. Перечень вопросов к экзамену (зачету)
- •3.3. Учебно-методические материалы по дисциплине
Лекция 17. Социальное измерение современного естествознания
Цель: формирование научного мировоззрения.
Вопросы:
1. Роль научного знания на современном этапе развития общества.
2. Нелинейное освоение культурой результатов научной деятельности.
3. Наука и СМИ.
4. Экологические параметры социального развития и глобальные проблемы современности.
5. Естествознание как основа современных технологий.
6. Проблема моделирования социокультурных явлений.
Базовые понятия:
1. Роль научного знания на современном этапе развития общества
В Древней Греции науки о природе и обществе были тесно взаимосвязаны. Начало разделению духа и материи положило атомистическое учение. Эпоха Возрождения открыла экспериментальный путь исследования природы и математическую формулировку теорий, следствия из которых проверялись опытным путем. Отделение гуманитарного знания от естественнонаучного относится к Новому времени. Исключив из описания мира Бога и человека, наука способствовала бурному росту промышленности. Но, как стало ясно в последнее время, научный рационализм имел для Человека и Природы и отрицательные последствия.
Естественнонаучные достижения породили уверенность, что любыми процессами можно управлять так же, как предсказывать траекторию движения небесных тел. Поскольку физика шла по пути рассмотрения простых систем и простых моделей, которые старались применять к системам реальным и которые описывали наиболее существенные черты явлений вблизи положения равновесия, то этому следовали и другие науки. В механистический век Т. Гоббс описывал государство как машину, где шестернями служат граждане. «Невидимая сила» рынка А. Смита действовала как сила всемирного тяготения. Да и квантовая механика строилась по образу классической – уравнение Шредингера линейно, для волновой функции выполняется принцип суперпозиции. Это привело к неопределенности собственных значений, к невозможности единообразно описать процесс измерения. В копенгагенской трактовке квантовой механики пришлось говорить о расщеплении суперпозиции состояний (прибора и квантовой системы) или о коллапсе волнового пакета. Оказалось, что процесс измерения вдали от равновесия необратим и линейное мышление работает лишь в ограниченных условиях.
Биосоциальные явления имеют сходство с физико-техническими, несомненна их волновая природа. Периодичность общественных событий связывают с цикличностью самой природы и человека, периодической повторяемостью его потребностей. А.Л. Чижевский писал: «Если бы мы попытались графически представить картину многообразия этой цикличности, то получили бы ряд синусоид, накладывающихся одна на другую или пересекающихся одна с другой... В этом бесконечном числе разной величины подъемов и спусков сказывается биение общемирового пульса, великая динамика природы, различные части которой созвучно резонируют одна с другой». В экономике, например, известно несколько рынков со своей динамикой, которые подвержены различным циклам. Так, годичный цикл определяет сельскохозяйственный или туристический рынки, отсюда сезонные распродажи овощей, зерна, топлива, путевок. Экономические модели циклов деловой активности строились в 30-е гг. (модели Хансена-Самуэльсона или Лундберга-Метцлера) и были линейными, а для объяснения нерегулярностей вводился внешний толчок. Аналогичные циклы были выделены Питиримом Сорокиным в истории открытий и изобретений, прослеженных им с XV в.
Сейчас понятно, что окружающий нас мир представляет собой сложную систему, скорее иерархию взаимодействующих систем, когда каждая из этих подсистем должна рассматриваться как открытая; физическая картина мира изменилась. Новое мировоззрение основано на идее эволюции и единства мира, на понятиях вероятности и самоорганизации, на нелинейных взаимодействиях. Этот взгляд неминуемо должен проявиться и в гуманитарных знаниях, и не просто по внешней аналогии. Процессы описываются одними математическими уравнениями, на одном языке. Сформировалась междисциплинарная методология для объяснения процесса образования макроскопических явлений, возникающих вдали от равновесия в открытых системах при превышении некоторого порогового значения фактора внешнего воздействия из-за возникновения нелинейных взаимодействий на микроуровне. Макроскопическими явлениями могут быть различные виды световых или химических волн, жидкостей, растения, популяции, рынки, ансамбли атомов, молекул, клеток, организмов, животные... Они возникают из-за взаимодействия на микроуровне между разными силами, разными частицами. Процессы описываются одинаково, и хотя в каждой предметной области конкретные выводы могут отличаться, общая эволюционная тенденция остается.
Американский астрофизик член Римского клуба Э.Янч, например, считает, что флуктуационную теорию эволюции нужно развить до политической теории и что именно так поступил К.Маркс на основе естественно-научных знаний своего времени, когда описывались равновесные процессы и каждая замкнутая система стремилась к состоянию равновесия. Поэтому равновесная и статичная картина мира прошлого века не могла не завершиться теорией бесклассового общества как конечной точки движения всей человеческой истории. С микроскопической точки зрения общество состоит из индивидов со своими стремлениями, желаниями, убеждениями. Но развитие рынков, наций, культур не отражается простой суперпозицией своих частей. Тот же А. Смит подчеркивал, что намерения индивидов несущественны для рынка, баланс поддерживается «невидимой рукой», т.е. нелинейным взаимодействием потребителей и производителей. Поведение сложных систем в общественных науках должно быть описано нелинейными моделями. Стандартные экономические модели должны быть переформулированы в терминах нелинейностей, и введение нелинейностей привело к понятию странных аттракторов в экономике, когда небольшие отклонения в начальных условиях приводили к существенному изменению траектории (так называемый «эффект бабочки»).
Пока социальные волновые процессы только исследуются, но понятия, сложившиеся в теории колебаний, уже применяются для их анализа. Развитие общества представляют спиралевидным необратимым процессом с элементами повторяемости и цикличности, описываемым диалектическими законами «отрицания отрицания» и «единства и борьбы противоположностей». Социальный или экономический порядок интерпретируется с помощью представлений синергетики – с использованием аттракторов фазовых переходов. Социологические исследования включают теорию «управляемого общественного прогресса», основанную на общей «социологии конфликтов», анализ специфики социальных институтов культуры, политики и экономики, а также концепции самоорганизации и самоуправления общественных систем.
Новое мировоззрение, опирающееся на достижения современных естественных наук, связано с понятиями вероятностей, случайностей, выбора, информации и ее кодирования. Стремительное развитие и вторжение кибернетики и ЭВМ в нашу жизнь по своим последствиям гигантски превышают перемены в обществе после изобретения книгопечатания. Микро- и наноэлектронные технологии, вызвавшие небывалый количественный рост и снижение стоимости вычислительной техники, сделали доступными массовому потребителю ЭВМ и компьютерные информационные сети. Динамику информационных технологий также можно моделировать. Общество переходит от традиционных производств, связанных с товаром, к индустрии знания, работающего на получение информации и экономию информационных средств. Отсюда задача совершенствования отношений между человеком и средствами информации. Изменения коснулись и средств передачи и переработки информации. В образовательных технологиях снижается роль личной беседы, лекции, общения с учителем. На смену им приходит дистанционное образование, использующее современные каналы связи и общемировые информационные ресурсы, например система Интернет. Человечество переходит от индустриальной эпохи к постиндустриальной, или информационной. Это означает, что источники информации доступны любому человеку в любой части Земли. И наоборот – генерируемая людьми новая информация мгновенно становится достоянием всего человечества.
Полученный вывод, что самоорганизация есть результат собственного, внутренне необходимого изменения системы, распространяют и на общественные процессы. Фактически это переход от стихийной эволюционно-биологической организации к социально-организованному уровню материальных структур. Благодаря дальнейшему развитию общественно-трудовой деятельности, зачатки которой Кропоткин отметил в особенностях группового поведения животных, человечество от животной формы перешло к социальным формам взаимодействия с окружающей природой. Исследование закономерностей прогрессивной эволюции можно построить, выделив три положения: 1) усложнение организации биотической среды (взаимодействие живого с живым) — решающий фактор эволюции; 2) внутренние процессы, определяющие направление развития, есть результат предыдущих этапов развития; 3) антропогенный фактор имеет доминирующее значение в процессе эволюции. Изучение естественной предыстории человечества на основе представлений о самоорганизации систем открывает возможности создания целостной теории эволюции.
Академик Н.Н.Моисеев считал каждый ее этап бифуркационным, т.е. само развитие может в любой момент пойти непредсказуемым путем. Но с развитием интеллекта человек приобрел способность гибкого реагирования на внешнюю информацию, предвидения событий и принятия соответствующих решений. При возникновении новых общественных отношений был отброшен первобытный стадный коллективизм, преодоление которого шло скачкообразно, через диалектическое отрицание. Росли дифференцированность особей и групп, и эти «морфологические» изменения стали важнейшими.для обеспечения эволюционной эффективности форм интеграции. Больше шансов на оставление потомства имели как сильные особи, так и выделяющиеся по своим интеллектуальным и другим (личностным) особенностям индивиды, а также члены стада, выражавшие лучшие качества коллектива. В межстадных коммуникациях проявлялись свойства открытых систем, и межгрупповой отбор определял успех групп, которые были более передовыми в способах групповой организации: обеспечивали надежную природную основу для фиксации, накопления и передачи опыта в процессе социогенеза.
Высокая степень потенциальных возможностей человека и низкая степень их реализованности в случае неэффективной организации современного общества указывают на опасные тенденции развития. Оно может идти как в сторону саморазвития, так и в сторону самораспада. Когда в XVIII в. Мопертюи выдвинул свой экстремальный принцип для величины, названной в механике действием, Эйлер отметил, что реальные траектории из всех возможных выбираются не обязательно по идее минимума действия вдоль них, возможен и максимум. Главное, что первая производная – нулевая, т.е. удовлетворяет условию экстремума. И, развивая аналогичную естествознанию схему, можно сказать, что в живой природе реальным оказывается максимум экстремума действия, а в неживой – минимум. Если обратиться, например, к книге «Поиски вымышленного царства» Л.Н. Гумилева, то в ней название каждой главы как бы отражает определенный уровень организации общества, пассионарность представляется физическим действием, а экстремальные ситуации в жизни общества сопровождаются состоянием крайнего дискомфорта. Перспектива движения к развитию или распаду определяется уровнем самоорганизации общества.
К числу критериев, определяющих высокий уровень самоорганизации и, следовательно, относительную устойчивость общественных систем, относят «способность системы противостоять деструктивным тенденциям и воздействиям окружающей среды, поддерживать определенное соотношение равновесных и неравновесных процессов, уровень градиентов и т.д.» В отличие от такой общественной системы малоэффективная организация существует только благодаря временным субъективным факторам или внешним условиям. При этом нарастают ее внутренние противоречия, а вмешательство в естественноисторический процесс происходит хаотически.
Развитие общества зависит от его самоорганизации, определяемой объективными и субъективными причинами. Из субъективных причин обычно выделяют содержание сознания, уровень образованности и меру интеллектуализации мышления, состояние духовного опыта и культуры. Процесс самоорганизации обеспечивается, как показывает исторический опыт человечества, самоуправлением при достаточной компетентности в осмыслении и оценке событий, определении путей и средств достижения цели. В этом случае происходит ориентация в сторону интересов развития общества, исключающая возможность подтасовки и обмана, рассчитанных на некомпетентность и неосведомленность большинства людей.
Логика самоорганизации общественного процесса отражает единство институтов культуры, политики и экономики, становится ведущей идеей человеческого взаимопонимания и общественного развития. В теории управления необходимо хорошо знать свойства объекта, его реакции на управляющие воздействия и умело направлять их на достижение поставленной цели. Понимание и формальное определение цели — задача не менее сложная, чем само управление. Нахождение компромисса при многих противоречивых тенденциях в таких сложных системах, как «общество—окружающая среда», представляет собой один из примеров решения подобных задач. Существует раздел математики, посвященный анализу конфликтных ситуаций, где под компромиссом понимается коллективное решение, не нарушающее интересы всех сторон (устойчивость систем). История показывает, что неспособность достичь компромисса вызывала войны и другие конфликты, отбрасывавшие человечество назад.
Всякий компромисс достигается определенной последовательностью шагов и действий. Например, для разрешения экологических проблем необходимо учесть все ограничения, нарушение которых означало бы нарушение гомеостатического состояния. Это позволило составить формальную систему запретов, или минимум условий, необходимых для обеспечения гомеостазиса.
Современные проблемы сочетания противоречивых интересов в управлении экономикой, а также теория и практика военного дела вызвали к жизни математический аппарат описания конфликтных ситуаций вообще, т.е. общую стратегию. В 1944 г. в США была опубликована книга математика и физика Джона фон Неймана и экономиста Оскара Моргенштерна «Теория игр и экономическое поведение», в которой рассматривались вопросы математического описания способов принятия решений, типичных для конкурентной экономики. Впоследствии теория игр превратилась в общую математическую теорию конфликтов, описывающую экономические, военные и правовые коллизии, столкновения, связанные с биологической борьбой за существование, различные игровые стратегии. При использовании игр с противоположными интересами (антагонистическая игра) оптимальной считается стратегия, направленная на достижение максимального выигрыша. Конкуренция здесь является разновидностью конфликта. В центре внимания теории — оптимизированные правила поведения, ведущие к победе одной из сторон.