- •Министерство образования российской федерации
- •Оглавление
- •Предисловие
- •Введение
- •Методические рекомендации
- •Глава 1. Структура естествознания
- •1.1. Предмет естествознания
- •1.1.1. Анализ понятия «природа»
- •1.1.2. Естествознание донаучное, преднаучное и научное
- •1.1.3. Неисчерпаемость предмета естествознания
- •1.1.4. Специфика донаучного и преднаучного естествознания
- •1.1.5. Специфика научного естествознания
- •1.2. Генезис научного естествознания
- •1.2.1. Перспективы античной преднауки
- •1.2.2. Замещение реальных объектов идеальными
- •1.2.3. Операции преобразования и моделирование изменений
- •1.3. Структура естественнонаучного познания
- •1.3.1. Принципы научного познания
- •1.3.2. Общие методы познания
- •1.3.3. Основные формы естествознания6
- •1.3.4. Непостижимая эффективность математики8
- •Глава 2. Этапы развития естествознания
- •2.1. Ступени развития знания
- •2.1.1. «Естественная магия»
- •2.1.2. Магия и религия
- •2.1.3. Религия и естествознание
- •2.1.4. Специфика восточной преднауки
- •2.1.5. Письменность
- •2.2. Естественнонаучные аспекты античной натурфилософии
- •2.2.1. Евклидова геометрия - первая стандартная научная теория
- •2.2.2. Древнегреческий атомизм
- •2.2.3. Механика Архимеда16
- •2.2.4. Становление астрономии
- •2.3. Значение арабской системы знаний в истории естествознания21
- •2.3.1. Физические достижения арабского средневековья22
- •2.3.2. Астрономия арабо-мусульманского средневековья
- •2.4. Научные революции
- •2.4.1. Первая научная революция (xviIвек). Г. Галилей
- •2.4.2. Вторая научная революция (кон. XviiIв.- нач.XiXвека). И. Ньютон
- •2.4.3. Третья научная революция (кон. XiXв.- сер.XXвека)
- •2.4.4. Четвёртая научная революция (кон. XXвека)
- •2.5. Организация современного естествознания
- •2.5.1. Иерархия естественнонаучных законов
- •2.5.2. Этические принципы науки27
- •2.5.3. Роль междисциплинарных исследований в естествознании
- •Глава 3. Фундаментальные Концепции естествознания
- •3.1. Термодинамика
- •3.1.1. Роль тепловых явлений в природе
- •3.1.2. Вещественная теория теплоты.
- •3.1.3. Корпускулярная теория теплоты
- •3.1.4. Законы термодинамики
- •3.2. Молекулярно-кинетическая теория (статистическая механика)
- •3.2.1. Основные положения молекулярно-кинетических представлений
- •3.2.2. Дискретность вещества
- •Химия. Периодическая таблица химических элементов д. И. Менделеева32
- •3.2.4. Закон сохранения энергии
- •3.3. Электромагнитная теория
- •3.3.1. История открытия электричества
- •3.3.2. М. Фарадей: исследования электромагнетизма
- •Заряд и поле. Закон сохранения электрического заряда
- •Проводники, полупроводники и диэлектрики. Электрический ток
- •Электромагнитное взаимодействие. Электромагнитная теория поля
- •3.4. Квантовая теория
- •3.4.1. Хронология становления квантовой теории
- •3.4.2. Гипотеза м. Планка. Кванты
- •3.4.3. Фотоэлектрический эффект и дискретная природа света
- •3.4.4. Квантовая теория атома н. Бора
- •3.4.5. Вероятностный характер процессов в микромире
- •3.4.6. Гипотеза Луи де Бройля об универсальности корпускулярно-волнового дуализма
- •3.4.7. Принцип неопределённости в. Гейзенберга
- •3.4.8. Волновая механика и уравнение э. Шредингера
- •3.4.9. Принцип дополнительности н. Бора
- •3.5. Симметрия
- •3.5.1. Симметрия и законы сохранения
- •3.5.2. Принципы, организующие сходство
- •3.5.3. Роль симметрии в организации мира
- •Глава 4. Концепции движения, пространства и времени
- •4.1. Генезис представлений о пространстве и времени
- •4.1.1.Биологические предпосылки времени и виды пространства.
- •4.1.2. Пространство и время мифа и натурфилософии
- •4.1.3. Теоцентрическая модель пространства и времени
- •4.2. Классические концепции пространства и времени
- •4.2.1. Проблема континуальности и дискретности пространства и времени
- •4.2.2. Классические интерпретации пространства и времени
- •4.2.3. Проблемы реального пространства
- •4.3. Предпосылки неклассических интерпретаций пространства и времени
- •4.3.1. Принцип относительности и инерциальные системы (г. Галилей)
- •Эфир как абсолютная система отсчёта. Опыт Майкельсона - Морли
- •4.3.3. Принцип относительности и электродинамика Максвелла
- •4.4. Специальная теория относительности (сто)
- •4.4.1. А. Эйнштейн. Единство пространства и времени. Связь массы и энергии38
- •4.4.3. Пространство и время в инерциальных системах
- •4.4.4. Неоднозначность геометрии физического пространства. Неевклидовы геометрии
- •4.5. Общая теория относительности (ото)
- •4.5.1. Инерция и гравитация
- •4.5.2. Теория гравитации
- •4.5.3. Гравитационные массы и искривление пространства - времени
- •Глава 5. Хаос. Самоорганизация. Сложность
- •5.1. Хаос и порядок
- •5.1.1. Энтропия41
- •5.1.2. Принципы системности и целостности
- •5.1.3. Нелинейные системы. Рождение порядка
- •5.2. Самоорганизация
- •5.2.1. Синергетика
- •5.2.2 Механизм самоорганизации
- •5.2.3. Самоорганизация в диссипативных структурах
- •5.3. Необходимость и случайность
- •5.3.1. Проявление необходимости и случайности
- •5.3.2. Необходимость хаоса
- •5.3.3. Смысл информации
- •5.4. Сложность44
- •5.4.1. Понимание сложности. Неравновесное состояние систем
- •5.4.2. Сложное поведение и фазовое пространство45
- •5.4.3. Сложность поведения живых и социальных систем
- •5.4.4. Сложность адаптивных стратегий в живом мире
- •5.5. Управление
- •5.5.1. Кибернетика и теория управления
- •5.5.2. Информационная структура управления
- •5.5.3. Эффект обратной связи
- •Глава 6. Жизнь
- •6.1. Проблема возникновения жизни
- •6.1.1. Специфика жизни как особого уровня организации материи
- •6.1.2. Гипотеза творения (креационизм)
- •6.1.3. Гипотеза спонтанного зарождения жизни
- •6.1.4. Гипотеза стационарного состояния
- •6.1.5. Гипотеза панспермии
- •6.1.6. Теория биохимической эволюции
- •6.2. Структура живого вещества
- •6.2.1. Признаки живого вещества
- •6.2.2. Виды регуляции организма
- •6.2.3. Постоянство внутренней среды (гомеостаз)
- •6.3. Теории эволюции
- •6.3.1. Зарождение эволюционного учения (ж. Ламарк, ж. Кювье, ч. Лайель)
- •6.3.2. Эволюционная теория естественного отбора (ч. Дарвин, а. Уоллес)52
- •6.3.3. Номогенез как альтернатива дарвинизму и как его дополнение
- •6.3.4. Вид и видообразование
- •6.3.5. Проблемы видообразования
- •6.4. Теория наследственности
- •6.4.1. Закон доминирования г. Менделя
- •6.4.2. Хромосомная теория наследственности
- •6.4.3. Структура гена. Расшифровка генетического кода
- •6.4.4. Днк, её роль в реализации наследственной информации
- •6.4.5. Клеточная теория (т. Шван, м Шлейден)
- •1.4.6. Биогенетический закон
- •6.5. Философское и естественнонаучное постижение смерти
- •6.5.1. Биологический и социальный смысл смерти
- •6.5.2. Что такое бессмертие?
- •6.5.3. Социальные следствия развития генной инженерии
- •6.5.4. Социальные и этические проблемы клонирования
- •Глава 7. Биосфера
- •7.1. Генезис биосферы
- •7.1.1. Геологические условия возникновения биосферы
- •7.1.2. Эволюция биосферы. Живое вещество
- •7.1.3. Роль абиотических и биотических круговоротов
- •Климатические первичные периодические
- •7.2. Биогеохимические процессы в биосфере
- •7.2.1. Состав вещества биосферы
- •7.2.2. Особенности основных биосферных циклов
- •Биосферный цикл углерода
- •Биосферный цикл азота
- •Биосферный цикл фосфора
- •7.2.3. Биохимические функции живого вещества
- •7.2.4. Биогенная миграция атомов и биогеохимические принципы
- •7.3. Экологическая структура биосферы
- •Биосфера - многокомпонентная иерархическая система
- •Прокариоты и эукариоты. Бактерии. Вирусы и сине-зелёные водоросли
- •7.3.3. Растения. Грибы. Животные
- •7.4. Глобальное биологическое разнообразие и подходы к его изучению
- •7.4.1. Современные представления о видовом разнообразии биосферы74
- •7.4.2. Современные подходы к исследованию биоразнообразия75
- •Популяционный подход
- •Экосистемный подход
- •7.5. Ноосферогенез
- •7.5.1. В. И. Вернадский о переходе биосферы в ноосферу
- •7.5.2. Естественноисторические аспекты трансформации биосферы в ноосферу
- •7.5.3. Антропоцентризм и биосферное мышление
- •Глава 8. Человек
- •8.1. Человек как вид
- •8.1.1. Человек: особый вид животных
- •8.1.2. Культурный и биологический аспекты эволюции человека
- •8.1.3. Нарушение основного биологического закона
- •8.2. Сознание и поведение
- •8.2.1. Функции головного мозга. Успехи нейрофизиологии
- •8.2.2. Поведение
- •8.2.3. Бихевиоризм
- •8.2.4. Гештальтпсихология
- •8.2.5. Этология и социобиология
- •8.3. Современное мировоззрение и планетарные проблемы
- •8.3.1. Проблема формирования современного мировоззрения
- •8.3.2. Глобальные последствия развития цивилизации
- •8.3.3. Деятельность «Римского клуба» и института л. Брауна «Worldwatch»
- •8.3.4. Новые ценности85
- •8.4. Концепция устойчивого развития
- •8.4.1. Экологическая и экономическая компоненты деятельности
- •8.4.2. Общие положения концепции устойчивого развития
- •8.4.3. Условия устойчивого развития и ключевые понятия концепции
- •8.5. Искусственный интеллект (ии)
- •8.5.1. Основные направления развития ии
- •8.5.2. Знания и их представление
- •8.5.3. Проблема понимания естественного языка
- •Глава 9. Иерархия мироздания
- •9.1. Макромир
- •9.1.1. Основные этапы развития представлений о Вселенной
- •9.1.2. Релятивистская космология (а. Эйнштейн, а. А. Фридман)
- •9.1.3. Концепция расширяющейся Вселенной
- •9.1.4. Концепция «Большого Взрыва»
- •9.1.5. Антропный принцип90
- •9.2. Мезомир
- •9.2.1. Эволюция планеты Земля
- •9.2.2. Экологическая структура мезомира
- •9.2.3. Информационные свойства мезомира
- •9.3. Микромир
- •9.3.1. Учение об элементарных частицах
- •9.3.2. Элементарная структура вещества. Атом
- •9.3.3. Устойчивость и неустойчивость частиц. Термоядерные процессы. Ядро атома
- •9.3.4. Фундаментальные взаимодействия и законы природы92
- •9.3.5. Фундамент материи: физический вакуум и его состояния93
- •9.4. Виртуальные реальности
- •9.4.1.Значение термина «виртуальная реальность»
- •9.4.2. Компьютерная виртуальная реальность
- •9.4.3. Способы существования виртуальной реальности
- •9.4.4. О философии виртуальной реальности и киберпространства
- •9.5. Поиск внеземных цивилизаций
- •9.5.1. О возможности существования жизни и разума во Вселенной
- •9.5.2. О возможности информационного контакта с внеземными цивилизациями
- •9.5.3. О возможных формах технологической активности разума во Вселенной
- •Летопись естественнонаучных открытий Период становления физики как науки
- •Первый этап развития естествознания (кон. XviIв. – 60 годыXiXв.)
- •Второй этап развития естествознания (60-е годы XIX в. - 1894 г.)
- •Период современной физики
- •Важнейшие открытия в биологии и медицине в хх веке
- •Хронология клонирования
- •Летопись открытий в химии
- •Зарождение научной химии
- •Утверждение в химии атомно-молекулярного учения
- •Великие открытия в химии в хх веке
- •Астрономия в хх веке
- •Литература по главам Глава 1. Структура естествознания
- •Глава 2. Этапы развития естествознания
- •Глава 3. Фундаментальные концепции естествознания
- •Глава 4. Концепции движения, пространства и времени
- •Глава 5. Хаос. Самоорганизация. Сложность
- •Глава 6. Жизнь
- •Глава 7. Биосфера
- •Глава 8. Человек
- •Глава 9. Иерархия мироздания
- •Литература дополнительная
- •Словарь терминов
- •Примечания
- •137 138
Утверждение в химии атомно-молекулярного учения
1801. Ж. Пруст сформулировал закон постоянства состава. Ч. Хатчетт открыл ниобий.
1802. Ж. Гей-Люссак нашел зависимость объема газа от температуры и ввел коэффициент термического объемного расширения. Дж. Дальтон сформулировал закон парциальных давлений газов. А. Экеберг открыл тантал.
1803. У. Волластон открыл палладий.Й. Берцелиус и В. Хизингер (и независимо от них М. Клапрот) открыли цезий.Дж. Дальтон сформулировал основные положения атомной теории, ввел понятие атомного веса (массы), приняв атомную массу водорода за единицу; составил таблицу атомных масс.Ж. Гей-Люссак и Л. Тенар создали прибор для сжигания органических веществ с целью их анализа. У. Генри установил зависимость количества газа, поглощенного жидкостью, от его давления.
1804. У. Волластон открыл родий.С. Теннарт открыл осмий и иридий. Дж. Дальтон сформулировал закон простых кратных отношений.
1806. Й. Берцелиус впервые употребил термин "органическая химия".
1807 - 08 гг. Г. Дэви выделил натрий, калий, кальций и магний путем электролиза расплавов их солей; выдвинул электрохимическую теорию химического сродства.
1808. Ж. Гей-Люссак и Л. Тенар открыли бор.Ж. Гей-Люссак сформулировал закон газовых объемов.
1809. Г. Дэви получил фтористый водород.
1811. Б. Куртуа открыл йод.А. Авогадро ди Кваренья установил, что одинаковые объемы всех газов при одинаковых температуре и давлении содержат одинаковое число частиц.
1813. Г. Дэви открыл электрохимическую коррозию металлов.
1814. У. Волластон развил понятие о химических эквивалентах и составил таблицу эквивалентов.Ж. Гей-Люссак и Л. Тенар ввели понятие об амфотерности.
1815. Г. Дэви выдвинул водородную теорию кислот.Ф. Штромейер открыл качественную реакцию на крахмал (посинение при добавлении йода).
1817. Ф. Штромейер открыл кадмий.Й. Арфведсон (Г. Дэви, 1818) открыл литий.Й. Берцелиус открыл селен; предложил ввести существующую и поныне систему символов и обозначений элементов и их соединений.Ж.Каванту и П.Пельтье выделили хлорофилл из зеленого пигмента листьев.
1823. Й. Берцелиус открыл кремний.Й. Деберейнер впервые записал уравнения реакций, используя символы химических элементов.Ю. Либих и Ф. Велер открыли явление изомерии.
1825. Г. Эрстед открыл алюминий. М. Фарадей выделил бензол из отстоев светильного газа и определил его элементный состав.
1826. Ж. Дюма предложил способ определения плотности паров веществ и разработал метод определения атомных и молекулярных масс по плотности пара.
1827. Р. Броун открыл хаотическое движение мелких взвешенных частиц в растворе («броуновское движение»).
1828. Й. Берцелиус открыл торий. Ф. Велер получил мочевину изомеризацией цианата аммония (первый синтез природного органического соединения из неорганических веществ).
1829. Расположение химических элементов в триады Й. Деберейнером.
1830. Ф. Сефтрем открыл ванадий.Ж. Дюма разработал метод количественного анализа азота в органических соединениях.
1834. М. Фарадей сформулировал законы электролиза и ввел термины «электрод», «катод», «анод», «ион», «катион», «анион», «электролиз», «электрохимический эквивалент».Ж. Гей-Люссак развил терию радикалов строения органических соединений.
1835. Й. Берцелиус ввел понятие «катализ».
1837. Ю. Либих и Ж. Дюма высказали идею, что органическая химия - химия сложных радикалов и имеет свои элементы (циан, амид, бензоил и др.), которые играют роль обычных элементов в минеральной химии.
1839. К. Мосандер открыл редкоземельный элемент лантан. Ж. Дюма ввел представление о типах органических соединений; показал, что жиры - сложные эфиры глицерина и высших карбоновых кислот.
1840. Х. Шенбейн открыл озон. Г. Гесс сформулировал основной закон термохимии. Ю. Либих предложил теорию минерального питания растений.
1841. Й. Берцелиус ввел понятие "аллотропия". К. Фразениус предложил схему качественного анализа катионов металлов с помощью сероводорода. Т. Кларк разработал современный метод определения жесткости воды и выявил различие между временной и постоянной жесткостью.
1842. Н. Н. Зинин разработал способ восстановления нитро- соединений ароматического ряда в амины.
1843. К. Мосандер открыл эрбий и тербий.Ш. Жерар ввел представление о гомологических рядах органических соединений.
1844. К. К. Клаус открыл рутений.
1845. Ш. Мариньяк получил озон пропусканием электрической искры через кислород.
1846. О. Лоран дал определение эквивалента как "количества простого вещества, которое при замещении другого простого вещества играет его роль".
1848. В. Томпсон (Келвин) предложил "абсолютную шкалу температур".
1850. Л. Вильгельми положил начало количественному изучению скоростей протекания химических реакций и показал зависимость скорости от количества реагентов и их природы.
1857. Р. Бунзен сконструировал лабораторную газовую горелку.
1858. А. Кекуле обосновал представление о 4-валентности углерода и предложил общую формулу для гомологического ряда алканов СnH2n+2.
1859. Н. Н. Бекетов заложил основы металлотермии.
1860. Ж. Стас опубликовал результаты работ по определению атомных масс многих элементов.
1861. А. М. Бутлеров сформулировал основные положения теории строения органических соединений. Г. Кирхгофф и Р. Бунзен спектроскопическим методом открыли цезий и рубидий. У. Крукс открыл таллий.
1863. Ф. Райх и Т. Рихтер открыли спектроскопическим методом индий.А. М. Бутлеров объяснил явление изомерии на основе теории химического строения органических веществ.
1864. П. Мартен изобрел новый способ выплавки стали.
1865. Дж. Ньюлендс предложил систематику химических элементов («закон октав»), впервые подметив явление периодического изменения свойств элементов в их естественном ряду. А. Кекуле предложил циклическую структуру бензола.
1867. К. Гульдберг и П. Вааге сформулировали закон действующих масс для равновесных реакций.
1868. Г. Вихельхаус ввел термин «валентность».
1869. Д. И. Менделеев разработал основные положения учения о периодичности, сформулировал периодический закон и предложил короткую форму периодической системы элементов.Систематизация химических элементов на основе их атомных масс Л. Мейером. В. В. Марковников развил представления о взаимном влиянии атомов в органических соединениях, сформулировал правило присоединения несимметричных реагентов к несимметричным алкенам (правило Марковникова).
1870. Д. И. Менделеев изменил величины атомных масс некоторых элементов (например, урана); предсказал существование и свойства нескольких неизвестных элементов, в том числе "экаалюминия", "экабора", и «экасилиция».
1874. Д. И. Менделеев вывел обобщенное уравнение состояния идеального газа (уравнение Клапейрона- Менделеева).
1875. П. Лекок де Буабодран открыл галлий (предсказанный Д. И. Менделеевым "экаалюминий").
1878. Ш. Мариньяк открыл редкоземельный элемент иттербий.
1879. Л. Нильсен открыл скандий (предсказанный Д. И. Менделеевым «экабор»). П. Клеве открыл редкоземельные элементы тулий и гольмий.П. Лекок де Буабодран открыл редкоземельный элемент самарий.М. Бертло ввел термины «экзотермическая» и «эндотермическая» реакции.
1883. И. Кьельдаль предложил метод определения процентного содержания азота в органических соединениях.С. Аррениус (лауреат Нобелевской премии 1903 г.) открыл явление электропроводности водных растворов кислот и оснований.Я. Г. Вант-Гофф (лауреат Нобелевской премии 1901 г) разработал учение о скоростях химических реакций.
1884. А. Ле Шателье сформулировал общий закон смещения химического равновесия.
1885. К. Ауэр фон Вельсбах открыл редкоземельные элементы празеодим и неодим.
1886. К. Винклер открыл германий (предсказанный Д.И. Менделеевым «экасилиций»).П. Лекок де Буабодран открыл редкоземельные элементы гадолиний и диспрозий. А. Муассан получил фтор в свободном виде. У. Крукс высказал идею, что у каждого элемента могут быть разновидности атомов, различающиеся по атомным массам (изотопы).
1887. С. Аррениус сформулировал основные положения теории электролитической диссоциации; рассчитал константу диссоциации воды. Д.И. Менделеев разработал гидратную теорию растворов.
1888. В. Оствальд (лауреат Нобелевской премии 1909 г.) сформулировал закон разбавления.
1889. В. Нернст заложил основы электрохимической термодинамики; вывел уравнения для электродных потенциалов и ЭДС гальванических элементов. С. Аррениус выдвинул представление об активных молекулах, число которых возрастает с температурой; вывел уравнение зависимости константы скорости реакции от частоты столкновения молекул, энергии активации и температуры.
1892. Дж. Дьюар изобрел сосуд (термос), позволяющий длительное время хранить сжиженные газы.Э. Фишер получил моносахариды с 7-9 атомами углерода.На Международном конгрессе химиков в Женеве принята номенклатура органических соединений.
1894. У. Рамзай и У. Релей открыли аргон. В. Оствальд дал определение катализа; обосновал механизм действия кислотно-основных индикаторов.
1895. В. Рентген открыл Х-лучи.
1896. А. Беккерель открыл явление радиоактивности.
1897. Дж. Томпсон (и независимо Э. Вихерт) открыли электрон.
1898. У. Рамзай и М. Траверс открыли криптон, неон и ксенон.П. Кюри и М. Склодовская - Кюри открыли полоний и радий.
1899. А. Дебьерн открыл актиний.