Разумова Е.Р. КСЕ

ИНСТИТУТ МЕЖДУНАРОДНОЙ ТОРГОВЛИ И ПРАВА

КАФЕДРА ЕСТЕСТВЕННЫХ НАУК

РАЗУМОВА ЕЛЕНА РОСТИСЛАВОВНА

КРАТКИЙ КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ ПО ДИСЦИПЛИНЕ

«КОНЦЕПЦИИ СОВРЕМЕННОГО ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ»

Для студентов, обучающихся по специальностям 021100 Юриспруденция 061100 Менеджмент Организации 060600 Мировая Экономика

МОСКВА 2007

2

Работа одобрена кафедрой естественно-математических наук ИМТП. Протокол № 5 от 15 декабря 2006 г.

Рецензент – кандидат физ.-мат. наук, старший научный сотрудник, профессор кафедры естественных наук ИМТП Осипов В.А.

3

ОГЛАВЛЕНИЕ.

Введение………………………………………………………………………………

I. Организационно – методическая часть…………………………………………

П. Тематика курса.

Раздел I. Общие сведения о науке, ее истории и методах.

Тема 1 Панорама и история современной науки. Естественнонаучная и гуманитарная культура. Наука и религия……………………………………………

Тема 2. Методология, методы и ступени научных исследований……………..

Раздел П. Физическая картина мира.

Тема 3. Макромир: классическая механика. …………………………………..

Тема 4. Макромир: электромагнетизм; поля и волны…......... ……………….

Тема 5. Закон сохранения энергии в макромире. Законы термодинамики. Состояния вещества. Понятие о синэргетике.......

Тема 6. Микромир: квантовая механика; ядерная физика. Цепные ядерные реакции. Радиоактивность. Ядерная энергия……………………………….

Тема 7. Мегамир: Теория относительности А.Эйнштейна………………. ……. Тема 8. Мегамир : Рождение и эволюция Вселенной. Космические объекты.

Солнечная система…………………………………………………………….

Тема 9. Корпускулярная и континуальная концепции описания природы. Строение материи и структурные уровни ее организации…………………

Раздел Ш. Науки о Земле.

Тема 10. Геологическое строение Земли. Геосферные земные оболочки.

Ресурсы планеты.............................................................................

Раздел IV. Химические науки.

Тема 11 Общие понятия. Химическая связь и химический элемент. Неорганическая, органическая и элементоорганическая химия.

Полимеры…………………………………………………………………….

Раздел V. Биологические науки.

Тема 12. Особенности биологического уровня организации материи……….

Тема 13. Биологическая эволюция и генетика……. . ……………………. . Тема 14. Гипотезы происхождения органической жизни на Земле…………..

Тема 15. Происхождение и эволюция человека. Психика, мозг, сознание. Человек и Космос. Русские космисты. Гелиобиология. Этнология……….

Раздел VI. Биосфера и экология.

Тема 16. Учение В.И. Вернадского о биосфере. Ноосфера……………………

Тема 17.Основные понятия и законы экологии. Глобальный экологический кризис конца ХХ века…………………………………..

Раздел VII. Тема 18. Итоги развития естествознания в ХХ веке………………

Ш Заключение……………………………………………………………………….

4

IV. Список литературы…………………………………………………………….

Введение

Естествознание – это система взаимосвязанных наук о природе.

Именно

естествознание

явилось

основой

научно-техниче

революции (НТР), определившей лицо ушедшего ХХ века. В свою

очередь,

естествознание

является одним из трех связанных между

собой блоков

наук– естественных, технических

и

гуманитарных,

которые образуют часть культуры человечества, называемую наукой.

До недавнего времени было принято традиционно противопоставлять

естественнонаучную

и

гуманитарную

культуру, их

считали

антиподами, находили принципиальные различия. Но природа едина,

человек

принадлежит

и

природе,

обществу,

поэтому

по

мере

развития человечества становилась все более очевидной надуманность

такого

противопоставления.

К

концу

ХХ

века

наметил

противоположная тенденция –

сближение

и

взаимопроникновение

естественнонаучной

и

гуманитарной

культуры. Рациональный

естественнонаучный

подход

стал

все

глубже

проника

гуманитарную сферу и все в большей степени влиять на общественное

сознание. Идея гармоничного

синтеза

ранее

противостоящих

друг

другу

блоков

наук

стала

созвучной

потребностям

современн

общества в целостном едином миропонимании.

Данный

курс

не

является

механическим

соединение

традиционных курсов физики, химии, наук о Земле и биологии, а

является

попыткой

междисциплинарного

синтеза

на

о

общеметодологического

и

эволюционного

подходов

к

изучен

естественных наук. В этом курсе не предусмотрено использование

сложных математических, физических или химических выкладок и

формул;

обсуждение

большей

части

вопросов

ограничивает

основными понятиями, идеями и проблемами. При изложении материала автор всегда останавливается на персоналиях, т.е. излагает не только фактические данные, но также приводит краткий рассказ о творцах науки и их судьбах. Наконец, в ходе изложения постоянно подчеркивается роль российских ученых и их вклад в мировую науку.

5

Организационно-методическая часть

Курс «Концепции современного естествознания» изучается студентами на 1 курсе во втором семестре или на2 курсе в третьем семестре после освоения ими курса высшей математики. Изложение рассчитано на выпускника средней общеобразовательной школы, ведется на доступном для него языке и опирается на минимальные базовые знания по физике, химии, географии и биологии.

Основные цели и задачи курса:

1.Ознакомление с иерархией природных объектов и , систем фундаментальными законами природы.

2.Достижение понимания студентами задач и возможност естественнонаучных методов исследования и расширения этих методов в область гуманитарных наук.

3.Формирование представлений о современной физической картине мира как основы понимания целостности природы.

4.Достижение осознания студентами места человека на Земле и во Вселенной, взаимосвязи человека с биосферой и Космосом.

5.Понимание современных проблем экологии и соотношения экологии

и экономики в их неразрывной связи с основными законами природы. 6. Понимание необходимости взаимного обогащения естественно-

научной		и	гуманитарной		культур	для	воспитания		гармони
развитого специалиста XXI века.
	В результате изучения данного курса студенты должны
ЗНАТЬ:
1.	Что	такое наука, чем она отличается от						других	областей
	культуры.
2. В чем отличие естествознания от гуманитарных наук.
3. Какие методы выработало естествознание и как их внедрить в
	сферу гуманитарных наук.
4.	В		чем	противоположность		научного		и	рели
	мировоззрений.

5.Каковы формы существования и строения материи.

6.В чем суть глобального экологического кризиса конца ХХ века и каковы пути выхода из него.

6

ИМЕТЬ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ:

1.О микро-, макро - и мегамирах и описывающих их разделах науки.

2.О хаосе и порядке в природе, энтропии и синергетике.

3.О строении и эволюции Вселенной.

4.О геологическом строении Земли и происхождении континентов.

5.О роли и месте химических наук в естественнонаучной картине мира.

6.Об особенностях биологического уровня организации материи.

7.О месте человека на Земле и во Вселенной;

УМЕТЬ:

1.Различать научный и псевдонаучный подходы к дискуссионным научным проблемам (НЛО и внеземные цивилизации, биополе и

возможности человеческой психики).

2. Обосновывать свое отношение к этическим аспектам научных проблем, в частности, к вопросу об ответственности ученого за судьбу своих разработок, например, ядерного оружия, клонирования живых организмов, поворота сибирских рек и т.п.

Тематика курса

Раздел I. Общие сведения о науке, ее истории и методах.

Тема 1 Панорама и история современной науки. Естественнонаучная и гуманитарная культура. Наука и религия.

Наука – это часть общечеловеческой культуры. В свою очередь, культура – это все, что создано человеком(в отличие от природы,

существующей		независимо		от	его воли). Более узкое определение
науки – это особый способ познания окружающего мира, основанный
на	эмпирической (опытной)				проверке	или	математическом
доказательстве.
	Дифференциация		наук.	Науки подразделяются			на естественные,
(изучающие законы природы), технические, создающие приборы и
инструменты		для	познания		природных	явлений и		облегче
человеческого		бытия, и			гуманитарные,	изучающие		законы

7

существования и развития человеческого общества. Появилось большое

число пограничных	научных дисциплин. К	концу ХХ . в	мире
насчитывалось около	15 тысяч различных наук, и был открыт закон
экспоненциального развития науки: со временем человеческие знания
возрастают по экспоненте. Внутри каждого		раздела науки	также

осуществляется огромный поток информации, , соответственно, должна была бы возрастать доля населения, занятая научной работой; однако этого не происходит, поскольку техническую часть обработки

научных	результатов	все	больше	берет на себя компьютер. Но
постановка	научных	задач,	осмысление	результатов исследований

остается исключительно за человеком.

Уже сейчас в науке наметился процесс взаимопроникновения различных наук (конвергенция), появилось множество междисциплинарных научных разделов; в дальнейшем этот процесс

будет углубляться,			переходя	в интеграцию (по		существу,	она уже
началась	в	конце ХХ		).векаПри этом	огромную		роль	будут
игратьматематика и информатика.
Математика		родилась из		необходимости	краткого, объективного
описания	законов		природы	и превратилась		в своеобразный		язы

науки, на котором заговорили сначала естественные и технические, а затем и гуманитарные науки. В дальнейшем математика настолько мощно развилась теоретически, что казалось, будто ее прикладные аспекты уже не столь важны. Конец ХХ – начало ХХ1 в. показали ошибочность этой точки зрения: в современном мире на первый план снова вышла именноприкладная математика. Например, взлет экономики как науки, по которой во второй половине ХХ века стали присуждать Нобелевские премии, обусловлен именно математизацией этой дисциплины (возможность моделировать экономическое развитие и прогнозировать его результаты).

Природа едина, а наука фрагментарна, поэтому компьютеризация со временем будет способствовать созданию единой картины :мира

обрабатывать полученную информацию компьютер сможет гораздо лучше, чем человеческий мозг.

История науки и ее периоды

Некоторые науковеды считают, что наука родилась в ХIV веке. При такой точке зрения в научных знаниях отказывают ученым, жившим в древние и средние века. Это несправедливо и неверно. Разумеется,

8

наука в эти периоды уже существовала, только она существенно отличалась от современной. Логичнее считать, что в ХIV веке начался новый этап развития науки, она приняла современный облик. В соответствии с такой концепцией можно выстроить последовательность исторических этапов развития науки.

Первый период – эмпирический, накопительный – продолжался все древние и средние века вплоть доXVI в. и считается аристотелевым.

Вершиной	этого	периода	была	культура	Древней.
Геоцентрическая		модель мироздания Аристотеля –			Птолемея:

(неподвижная Земля в центре Вселенной, вокруг которой по сложным сферическим орбитам вращаются все остальные светила) была первой попыткой осмыслить и объяснить окружающий мир. Эта модель не вызывала сомнений вплоть доXVI века, т.е. продержалась 20 веков. (Аристотель жил в IV веке до н.э.). Он был также первым в истории биологом и разделил все живое на растения и животных; кроме того, им была выдвинута идея континуума – непрерывности мироздания.

Живший несколько ранееДемокрит (V в до . нэ.) впервые предположил, что все вещества состоят из мельчайших неделимых частиц – атомов. Это была гениальная догадка: никаких приборов и инструментов еще не было. Его современником был древнегреческий врач Гиппократ, заложивший основы медицины и медицинской этики.

В эпоху эллинизма (III в. до н.э.) жили и работали					Архимед,	автор
закона о выталкивающей силе, создатель многих механизмов, машин
и	инженерной	физики; Евклид	с	его	изумляющей		наш
современников геометрией на плоскости и основами аксиоматики. Этот
период был детством науки. Эксперимента и теории еще нет, все
основано на наблюдениях и гениальных озарениях.
В	средние века	ученые, называвшие		себя алхимиками,		искали

«философский камень», превращающий все металлы в золото. Камень, разумеется, не нашли, но накопили огромный экспериментальный материал, позволивший создать современную неорганическую химию.

Второй период – XVI – XX вв. ознаменован рождением современной классической науки и связан с именем великого английского ученого Исаака Ньютона (ньютонов период). Начался он с польского астронома Николая Коперника, который на основании наблюдений опроверг геоцентрическую модель мироздания Аристотеля–Птолемея и предложил гелиоцентрическую модель: все известные в то время семь планет вращаются вокруг Солнца, а не вокруг неподвижной Земли.

		9
Это	была первой революцией		в физике. Революции в науке
связаны,	как	правило, со	сменой парадигм (исходных

основополагающих утверждений, на которых строятся дальнейшие рассуждения). Отказ от такой на первый взгляд логичной и льстящей мировоззрению землян геоцентрической модели означал, несомненно, наступление новой парадигмы

Появление работы Коперника вызвало резкую конфронтацию науки и римскокатолической церкви, принявшей в свое время геоцентрическую модель язычника Аристотеля. Труд Коперника был запрещен инквизицией (так назывался идеологический отдел римскокатолической церкви, выслеживавший и расправлявшийся с безбожниками - инакомыслящими средневековья) . Тем не менее(а может быть и благодаря запрету), идеи Коперника стали известны в Европе. Доминиканский монах Джордано Бруно полностью согласился

с ним и пошел	дальше, выдвинув идею множественности миров:
каждая звезда, как	и Солнце – самостоятельный мир и может иметь

свою планетную систему, а Солнце вовсе не центр мироздания, рядовая звезда средней величины. Инквизиция, как и следовало предполагать, жестоко расправилась с Дж. Бруно: в 1600 г. он был

сожжен на костре на площади Цветов в Риме.
В тюрьму инквизиции был заключен	и итальянский ученый
Галилео Галилей. У него, так же как у Дж.	Бруно, потребовали

отречения от своих идей. Галилей не хотел умирать и подписал отречение, но, как свидетельствует легенда, выйдя из подвалов тюрьмы, топнул ногой и произнес знаменитую фразу: «А все-таки она вертится».

Галилей сформулировал принцип относительности, который через триста лет использовал в своей теории А.Эйнштейн: во всех инерциальных системах отсчета ВСЕ законы природы одинаковы, и,

если движение тела можно описать в какой-то определенной системе координат, то его также можно описать и в любой другой системе, движущейся прямолинейно и равномерно относительно .первой Иными словами, находясь внутри системы, невозможно различить состояние покоя и прямолинейного равномерного движения.

Немецкий астроном Иоганн Кеплер открыл и математически сформулировал законы движения планет вокруг Солнца.

Но, несомненно, самой яркой фигурой второго периода развития науки, как уже было сказано, был И. Ньютон, создавший классическую механику, изучавший природу света и предложивший

10

корпускулярную теорию, а также разработавший основы высшей математики – дифференциальное и интегральное исчисление.

В этот период происходит интенсивная математизация науки, появляется эксперимент (его впервые использовал для доказательства научной истины Г. Галилей) и множество теорий. Именно в это время была создана вся классическая наука.

Ньютон осуществил вторую революцию в физике.

Третий период – ХХ век – это век научно-технической революции (НТР). Естественные и технические науки настолько тесно сплелись, что существование одного блока стало невозможно без другого. На рубеже XIX и ХХ веков произошлатретья революция в физике, связанная с тем, что классическая физика не могла объяснить ряд

экспериментальных открытий, сделанных в конце XIX века.
Центральной	фигурой этого периода стал гениальныйАльберт
Эйнштейн. Никогда еще наука не играла такой важной роли в жизни
человечества, никогда ранее ее достижения не были столь актуальны
для его настоящего и будущего.
Однако,	как	впоследствии		выяснилось, наука		принесла
человечеству не только несомненную пользу(выход в космос, ядерную
энергию, полимеры, победу над многими болезнями), но столь же
несомненный		вред (гонку	ядерных		вооружений, глобальный

экологический кризис), хотя в этом отношении ее вину можн рассматривать лишь как косвенную.

Четвертый период – конец ХХ – начало XXI в.- условно можно

обозначить как век информации и биологии. Человечество еще только
входит в этот период. Основоположник кибернетики, этого первого
любимого детища		современной математики, Норберт Винер жил и
трудился в ХХ веке, отец современной компьютеризации Билл Гейтс
перешагнул	рубеж	ХХI	столетия, а центральная фигура четвертого
периода, возможно, еще только учится ходить и произносить первые
слова.
Естествознание		–	это четыре взаимосвязанных блока , наук
изучающих	законы		природы: физика	и	примыкающая	к	ней

астрономия, химия, науки о Земле и биология.

Физика исследует физические тела, их состояние и движение, а также различные поля: гравитационное, электромагнитное и др. Если физическое тело находится за пределами Земного шара, его изучает астрономия.