KCE_L_06

МОСКОВСКИЙИНСТИТУТЭКОНОМИКИ, МЕНЕДЖМЕНТАИПРАВА

КАФЕДРАМАТЕМАТИКИ ИИНФОРМАТИКИ

Е.Р. Разумова

КОНЦЕПЦИИ СОВРЕМЕННОГО ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ

Курс лекций

МОСКВА

2006

1

Составитель: Разумова Е.Р. кандидат химических наук, старший научный сотрудник, профессор

Рецензент: Трещалин М.Ю. докторфизико-математическихнаук, профессор

РазумоваЕ.Р.

Концепциисовременногоестествознания: Курслекций. - М. : МИЭМП, 2006. – 72 с.

Курс лекций предназначен для студентов всех форм обучения Московского института экономики, менеджмента и права.

Печатается по решению научно – методического совета Московского института экономики, менеджмента и права.

© Московский институт экономики, менеджмента и права, 2006

2

		СОДЕРЖАНИЕ
Введение ...............................................................................................................					4
I.	Организационно-методическая часть........................................................				5
II.	Тематика лекций..........................................................................................				7
	Лекция 1. Панорама современной науки. История естествознания.
	Наука и религия .........................................................................				7
	Лекция 2. Методы научных исследований ...............................................				10
	Лекция 3. Классические образы природы. Макромир.............................				12
	Лекция 4. Корпускулярная и континуальная концепции описания
	природы. Электромагнетизм. Поля и волны...........................				15
	Лекция 5. Законы сохранения в макромире. Термодинамика.
	Состояния вещества...................................................................				17
	Лекция 6. Концепции квантовой механики. Ядерная физика.
	(Микромир). Строение материи .............................................				21
	Лекция 7. Радиоактивность. Ядерная			энергия.........................................	25
	Лекция 8. Теория относительности А.Эйнштейна. Мегамир .................				27
	Лекция 9. Строение и эволюция Вселенной (Мегамир). Солнечная
	система........................................................................................				29
	Лекция 10. Науки	о Земле. Геосферные оболочки Земли.....................			33
	Лекция 11. Химические науки ...................................................................				38
	Лекция 12. Особенности биологического уровня организации
	материи. Классификация			живого. Состав клетки................	42
	Лекция 13. Биологическая		эволюция и генетика ................................		47
	Лекция 14. Гипотезы происхождения органической жизни на Земле...				51
	Лекция 15. Происхождение		и эволюция человека. Гелиобиология.
	Этнология. Психика, мозг, сознание......................................				53
	Лекция 16. Учение	В. И. Вернадского о биосфере. Ноосфера ..............			58
	Лекция 17. Основные понятия и законы экологии. Глобальный
	экологический кризис конца ХХ века....................................				62
	Лекция 18. Итоги развития		естествознания в ХХ веке..........................		65
III.	Список литературы .....................................................................................				68
IV.	Заключение ..................................................................................................				69

3

ВВЕДЕНИЕ

Рациональный	естественнонаучный	подход	все глубже проникает
в гуманитарную	сферу и все больше	влияет	на общественное

сознание. Тенденция к гармоническому синтезу ранее противостоящих

друг другу естественных и гуманитарных				наук	созвучна потребностям
современного общества в целостном едином миропонимании.
Данный курс не является		механическим соединением традиционных
курсов физики, химии, наук		о	Земле	и	биологии, а	является
попыткой	междисциплинарного		синтеза		на	основе

общеметодологического и эволюционного подходов к изучению

естественных наук. В курсе не		предус-	мотрено	использование
сложных	математических, физических		или химических выкладок
и формул,	обсуждение большей части вопросов ограничивается
основными	понятиями, идеями и	проблемами. При		изложении

материала делается особый упор на персоналии, т.е.						излагается не только
фактический	материал		и его оценка, но		также дается		краткий
рассказ о творцах науки и их судьбах.
Данный курс является общеобразовательной						дисциплиной	и обяза-
телен для изучения		студентами МИЭМП всех специальностей					и всех
форм обучения.
Настоящий курс лекций разработан				в соответствии с требованиями
Государственного		образовательного		стандарта		высшего образования
(ЕН.Ф.05)	с учетом типовой программы				по дисциплине
«Концепции современного			образования».

4

I. ОРГАНИЗАЦИОННО-МЕТОДИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Курс «Концепции современного естествознания» должен изучаться студентами 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 изадачикуса:
1.	Понимание задач и возможностей естественнонаучных методов		ис-
	следования и расширение этихметодов в область гуманитарных		наук.
2.	Ознакомление с иерархией природных объектов	и систем, с фундамен-
	тальными законами природы.
3.	Формирование представлений осовременной физической картине мира
	как основы понимания целостности природы.
4.	Осознание места человека на Земле и воВселенной, взаимосвязичело-
	века 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 естественнонаучной

игуманитарной культур для воспитания гармонично развитого специалиста ХХ1 века. Врезультате изученияданногокурса 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 религиозного мировоззрения.

5.Каковы формы существования и строения материи.

6.	В чем суть глобального	экологического		кризиса конца ХХ векаи
	каковы пути выхода из	него.
	Иметьпредставление:
1.	О микро, - макро- и мегамирах и описывающих их разделах науки.
2.	О хаосе и порядке в природе, энтропии		и	синэргетике.
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.
		5

	Уметь:
1.	Определять границы научного и псевдонаучного подходов к дискусси-
	онным	научным		проблемам		(НЛО и внеземные цивилизации,
	биополе	и	возможности человеческой психики).
2.	Указывать		наиболее вероятные			пути решения научных проблем.
3.	Обосновывать отношение				к этическим		аспектам научных проблем
	(ответственность			ученого	за	судьбу	своих открытий: разработка
	ядерного оружия, клонирование живых организмов, загрязнение
	биосферы).

6

П. ТЕМАТИКА ЛЕКЦИЙ

ЛЕКЦИЯ 1. ПАНОРАМА СОВРЕМЕННОЙ НАУКИ. ИСТО РИЯЕСТЕСТВОЗНАНИЯ. НАУКА И РЕЛИГИЯ

Понятиенауки. Наука – часть общечеловеческой культуры. Культура

– это все, что создано человеком (в отличие от природы, существующей независимо от воли человека). Более конкретное определение науки - это особый способ познания окружающего мира, основанный на эмпирической проверке или математическом доказательстве.

Дифференциация наук. Науки подразделяются на естественные, изу-

чающие законы природы, технические, создающие приборы и инструменты для познания природных явлений и облегчения человеческого бытия, и гуманитарные, изучающие законы развития человеческого общества. По-

явилось большое число пограничных научных дисциплин. К					концу ХХ в в
мире насчитывалось около 15 тысяч		различных		наук. Был открыт закон
экспоненциального	развития науки:	со	временем		человеческие
знания возрастают по экспоненте.		Внутри		каждого	раздела науки
также идет огромный поток информации,			и	соответственно, должна
возрастать доля населения, занятая		научной работой, однакосо
временем будет	она будет сокращаться, поскольку техническую часть
обработки научных результатов возьмет на себя компьютер.
В дальнейшем дифференциация наук			постепенно		сменится на
интеграцию. В этом процессе огромную роль			будут играть		математика и

информатика. Природа едина, а наука фрагментарна, поэтому компьютеризация науки со временем будет способствовать созданию единой картины мира : обрабатывать и систематизировать полученную информацию компьютер сможет гораздо лучше, чем человеческий мозг. Математика родилась из необходимости краткого, объективного описания законов природы и превратилась в своеобразный язык науки, на котором сначала заговорили естественные и технические, а затем и гуманитарные науки.

Историяестествознанияиеепериоды.

Первый – эмпирический, накопительный ( все древние и средние века вплоть до ХУ1 в) -аристотелев век. 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. Первая революция в устествознании. Она не вызывала сомнений

7

вплоть до ХУ1 века, т.е. продержалась 20 веков. (Аристотель жил в 1У в до н.э.). Он был также первым в истории биологом, кроме того; им выдвинута

идея континуума –		непрерывности мироздания. Живший несколько ранее
Демокрит	(У в до н. э.) - впервые предположил, что вещества состоят
из мельчайших		неделимых частиц - атомов. Это была гениальная
догадка :	никаких приборов и инструментов еще не было. Жившие

далее в эпоху эллинизма Архимед, автор закона о выталкивающей силе, Евклид с его изумляющей наших современников геометрией на плоскости, древнегреческий врач Гиппократ олицетворяют детство 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 создатьсовременную неорганическую химию.

Второй период – ХV1 – ХХ в – ньютонов. Начался он с польского астронома Н. Коперника, который на основании наблюдений опроверг геоцентрическую модель мироздания Аристотеля - Птолемея и предложил гелиоцентрическую модель Солнечной системы: все известные в то время семь планет вращаются вокруг Солнца. Это была вторая революция в естествознании. Появление работы Коперника вызвало резкую конфронтацию науки и римско-католической церкви, принявшей в свое время геоцентрическую модель язычника Аристотеля. Труд Коперника был запрещен инквизицией. Тем не менее (а может быть и благодаря запрету) его идеи стали широко известны в Европе. Доминиканский монах Дж. Бруно полностью согласился с Коперником и выдвинул идею множественности миров : каждая звезда, как и Солнце - самостоятельный мир и может иметь свою планетную систему, а Солнце вовсе не центр мироздания, а рядовая звезда средней величины. Инквизиция 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

Г. Галилей. У него, так же как у Дж. Бруно, потребовали отречения от своих идей. Галилей не хотел умирать, 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 в любой другой системе, движущейся прямолинейно и равномерно относительно

8

первой. Иными словами, находясь внутри системы, невозможно различить состояние покоя и прямолинейного равномерного движения.

Но, несомненно, центральной фигурой			второго периода		был великий
англи-	чанин И. Ньютон, создавший классическую механику, изучавший
приро-	ду света и предложивший его корпускулярную			теорию, а также
создавший основы высшей математики. В этот период					происходит
интенсивная математизация науки,			появляется	эксперимент (его
впервые использовал Г. Галилей)		и множество теорий.			Именно в это
время	была создана вся классическая наука. Ньютон осуществил
третью	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 Х1Х и ХХ веков произошла четвертая революция в физике, связанная с тем, что классическая физика не могла объяснить ряд экспериментальных открытий, сделанных в конце Х1Х века. Центральной фигурой этого периода является А. 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. Выяснилось, что наука принесла человечеству не только несомненную пользу ( выход в Космос, ядерная энергия, полимеры, победа над многими болезнями), но столь же несомненный вред ( гонку ядерных вооружений, глобальный экологический кризис), хотя в этом

отношении ее вину	можно рассматривать как косвенную.
Четвертый период –		конец ХХ - начало ХХ1 в. условно можно обо-
значить как век информации и			биологии.	Человечество	еще
только входит в этот период. Основоположник				информатики,	этого
любимого детища	современной		математики, Н. Винер жил и трудился в
ХХ веке, а центральная		фигура	четвертого периода, возможно,		еще
только учится ходить и произносить первые слова.

Естествознание - это 4 взаимосвязанных блока наук, изучающих законы природы: физика с примыкающей к ней астрономией, 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. Предметом исследования химии являются вещества, из которых состоят физическиетела, ихсвойства ипревращения друг в друга.

Науки о Земле изучают нашу планету, ее геосферные оболочки–

литосферу – твердую оболочку Земли, гидросферу и атмосферу–	ее вод-
ную и воздушную оболочки соответственно. Прикладная геология	занята

принципами поиска полезных ископаемых. Четвертый блок – биология и

9

примыкающая к ней медицина-занимаются исследованием всех живых организмов Земли. Медицину часто называют наукой о человеческих болезнях. Это неверно. Медицина – это наука о здоровье человека и способах его сохранения.

Научноеирелигиозноемировоззрение.
Религия,	так же,	как и наука,	является частью

общечеловеческой культуры. Взаимоотношения науки и религии в разные исторические эпохи были различными. Подчас эти области культуры

творились одними и теми же людьми :	в древности самыми
образованными были жрецы, в средние века –	монахи. Иногда наступали

периоды острой конфронтации. Примеры. Главное различие научного и религиозного мировоззрения в том, что любая научная истина всегда требует доказательства, тогда как любая религиозная доктрина основана

исключительно на вере.
Таким		образом,			современная наука, достижения и				успехи
которой	неоспоримы,				имеет	богатейшую	предысторию		и
непростую внутреннюю					структуру.
Контрольныевопросы:
Чтотакое наука?
Что	изучает			естествознание?
На какие			периоды		можно	разделить историю		науки?
Литература:
21, 22 .23
ЛЕКЦИЯ 2.		МЕТОДЫ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
Методология – это наука о методах научного исследования.									Метод
– это способ получения информации. Центральным								методом в науке
является анализ –				расчленение сложного объекта на более простые со-
ставные части			и изучение этих частей. Примеры.				Антиподом		анализа,
а по существу дополняющим его методом является								синтез - соедине-
ние составных частей сложного объекта в единое							целое. Очень важно
при этом, чтобы				отдельные составные части целого не противоречили

друг другу. Примеры. Индукция - построение общего заключения на основе частных посылок и дедукция - получение частного результата на основе общей закономерноститакже дополняют друг друга, как анализ и синтез. Примеры:

Моделирование - один из важнейших методов современной науки. Модель – это такой материальный или мысленно представляемый объект,

1 0