Современного естествознания”.

ВВЕДЕНИЕ

1. Общие представления о предмете “Концепции современного

естествознания”. Методические рекомендации по работе над курсом.

2. Естественнонаучная и гуманитарная культуры.

3. Научный метод в изучении окружающего мира. Методы освоения,

накопления и распространения достижений современного естество-

знания на примере практики военной деятельности.

4. Основные сведения об измерении величин в естественных науках.

Общие представления о дисциплине “Концепции

современного естествознания”.

Методические рекомендации по работе над курсом

Современное естествознание образуется из та­ких областей научного знания, как

■ физика, химия, физическая химия, механика;

■ география, геология, минералогия;

■ метеорология, астрономия, астрофизика, астрохимия;

■ биология, ботаника, зоология, генетика;

■ анатомия и физиология человека, —

и многих-многих других, изучающих нашу планету, ближний и дальний Кос­мос, твердое вещество, жидкости и газы, живое вещество и человека как про­дукта природы.

Невозможно назвать всех ученых, внесших в развитие естествознания наиболее весомый вклад, но нельзя говорить о естествознании, не вспоминая таких гениев, как Г. Галилей, И. Ньютон, Р. Декарт, М. В. Ломоносов, Ч. Дар­вин, Г. Мендель, М. Фарадей, Д. И. Менделеев, В. И. Вернадский.

Ниже описываются основные концепции современного естествознания. Как известно, под термином «концепция» понимается система взглядов, то или иное понимание явлений, процессов или единый, определяющий замысел, веду­щая мысль какого-либо произведения.

Цель КСЕ – ознакомить студентов с естествознанием, как составной частью культуры, с его основополагающими принципами и концепциями, сформировать целостный взгляд на мир, проявляющийся как единство природы, человека, общества.

Для достижения сформулированных в программе целей в учебном пособии нашли отражение следующие аспекты. Рассмотрена характеристика диалектической взаимосвязи естественной и гуманитарной составляющих культуры. Изложены основы научного познания окружающего мира, классифицированы научные методы его исследования. Приведены сведения об измерении величин в естественных науках. Мотивирована необходимость изучения КСЕ с целью формирования представлений современной картины мира. Описаны этапы зарождения рационального познания как методологии изучения мира, которое происходило в результате диалектической борьбы различных научных и религиозных направлений. Изложены основные сведения о научных картинах мира и их сути. Результатом развития методов научного познания стала диалектическая неразрывность экспериментальных и теоретических исследований.

Рассмотрена эволюция естественнонаучной картины мира на основании трудов Исаака Ньютона, получившая название механистической.

Следующим этапом развития естественнонаучных знаний явилось множество открытий в химии живого и биологии. В рамках последней зародились и сформировались эволюционные представления, вошедшие в будущем в естествознание, как неотъемлемая часть теории развития.

Открытие в XVIII -XIX веках электрических и магнитных полей привело к развитию электромагнитной картины мира, решающая роль в которой принадлежит теории близкодействия. С открытием же атома и его строения наука, в частности, физика, пережила последнюю и самую бурную революцию. К началу XX века накопилось большое количество фактов, необъяснимых с точки зрения электромагнитной картины мира. Необходимо было построить новую, получившую название современной. Она неразрывно связана с квантовой механикой, теорией относительности, а также с последними достижениями генной инженерии и проч.

Разобраны принципиальные концепции современной научной картины мира, к которым относятся – системный метод исследований, принцип глобального эволюционизма, теория самоорганизации или синергетика. Основываясь на этих концептуальных особенностях можно представить основные тенденции развития современного мира, рассмотреть панораму современного естествознания.

Показывается, что исходя, из масштабов наблюдателя можно рассматривать любые объекты материальной природы либо с позиций корпускулярной, либо с позиций континуальной концепции описания природы. Принципиальной разницы здесь не наблюдается, хотя, безусловно, проявляется один из глобальных законов философии “о переходе количества в качество”.

Осуществляется переход к изучению соотношения порядка и беспорядка в природе. Даны определения хаоса и его меры – энтропии. Обсуждены модели и механизмы порядка и хаоса, рассмотрена их связь с уровнем энергии материальной системы.

Основываясь на системном подходе в науке, выделены три уровня организации материи. Рассмотрен микромир с точки зрения современной картины мира, проявление в нем корпускулярно-волнового дуализма. Макромир описан с позиций классического естествознания, согласно которому материя существует в виде вещества и поля. Выяснена системная организация мегамира.

Изложены основные сведения о пространстве и времени. Показано, что структура пространства и времени определяется распределением масс материальных объектов и зависит от скорости их движения. Выражением законов симметрии в мире является связь пространства и времени с основными законами естествознания – законами сохранения. Введены понятия биологического, психологического, социального пространства и времени.

Рассматриваются фундаментальные взаимодействия. Формируются представления о частицах, осуществляющих взаимодействия, о константах связи. Приведены характеристики взаимодействий с точки зрения радиуса действия, интенсивности, источника и рассмотрены примеры конкретных проявлений.

Сконцентрировано внимание на концепциях дально- и близкодействия, законах сохранения. Разобраны примеры их проявления в различных областях естествознания.

Далее рассмотрены базовые принципы физической картины мира, к которой относятся принцип относительности, неопределенности, дополнительности, суперпозиции, симметрии. Сконцентрировано внимание на тесной взаимосвязи изложенных принципов и таких атрибутов материи как время, пространство, масса, энергия. Изложены основные представления теории относительности Эйнштейна. Раскрыт смысл принципа неопределенности Гейзенберга и принципа дополнительности. Приведены конкретные примеры проявления принципа суперпозиции в электродинамике, волновых процессах, квантовой механике и даже в гуманитарной области знаний.

Рассмотрено понятие состояния, динамические и статистические закономерности в природе. Изложены базовые, фундаментальные законы природы и на их основе объяснены свойства и поведение сложных многоатомных систем. Приведены конкретные примеры функционирования различных систем и проявление для них такого важного понятия естествознания как точка бифуркации. Понимание рассмотренных фундаментальных законов естествознания позволяет перейти к изучению синергетических представлений о низкоорганизованной материи.

Изложенным материалом утверждается, что в значительной степени происходящие изменения в окружающем мире связаны с химическим взаимодействием элементов или образованных из них комплексов, то есть, обусловлено химическими процессами. Для вступающих во взаимодействие веществ реакционная способность определяется строением или структурой образующих их элементов. Именно характером строения вступающих в реакции веществ определяются свойства получаемых в результате. Сформулированы концептуальные уровни познания в химии. Показано, что самоорганизация и эволюция таких сложных биологических систем как человек возможна именно благодаря осуществлению широкого круга химических реакций. Далее формируются представления о звездах, звездных системах, определены их основные характеристики. Даны представления о Вселенной и рассмотрены модели ее происхождения. На основании теории глобального эволюционизма сконцентрировано внимание на происхождении и развитии Солнечной системы. Изложены основные сведения о внутреннем строении и истории геологического развития Земли, сформированы современные концепции развития геосферных оболочек. Представлены научные знания о литосфере как биотической основе жизни. Показано, что ряд факторов делает Землю особой планетой Солнечной системы. При этом гидросфера – колыбель жизни, а мировой океан – “геохимический реактор”. Значительное внимание уделено изучению экологических функций литосферы. Выделено два основных направления экологии и раскрыты их задачи. Приведены основные сведения о географической оболочке Земли и ее параметрах. Географическая оболочка Земли позволяет определять координаты любой точки поверхности, понимать механизмы формирования климата, рассчитывать высоты и глубины, фиксировать время происходящих событий. Изложены основы научных знаний об особенностях биологического уровня организации материи, сформулировано понятие клетки и определены ее основные свойства. Рассмотрены колебательные и волновые процессы, их характеристики. На основе этих представлений проанализированы процессы жизнедеятельности организмов и сделан вывод об их цикличности. Показано что многообразие живых организмов обеспечивает стабильность и устойчивость геобиоценозов.

Рассмотрены естественнонаучные гипотезы происхождения жизни. Показаны возможные пути ее развития и выделены предпосылки возникновения. Представленный материал позволяет считать Землю особым объектом Солнечной системы, где было возможно появление живых существ.

На основе современных материалистических представлений, прежде всего о естественном отборе, сформулированы гипотезы происхождения человека. Выделены группы черт связывающих его с животным миром, и представлены характерные отличия.

Составлена линия родословной человека. На основе палеонтологической информации главными факторами, сделавшими человека социальным существом, являются совместная добыча еды, наличие огня, труд, членораздельная речь.

Соответственно с принципом глобального эволюционизма показано, что развитие живых организмов и их групп подчиняется законам генетики. Ее базовыми положениями являются представления о мутации, наследственности, популяции. Выделены основные положения синтетической теории эволюции. Даны краткие представления о здоровье, работоспособности и эмоциях человека и факторах их определяющих. Продемонстрировано влияние космических циклов на биосферу Земли и процессы в ней. В частности, показано суточное, сезонное и другое влияние на жизнь людей, в том числе и военнослужащих. Сформировано представление по ноосфере, на основании которого намечены пути возможного развития окружающего мира и человечества. Приведенные примеры показывают важность осторожного обращения с природой в части проблем биоэтики, которые в свою очередь связаны с принципом необратимого развития материи. Этот же принцип приводит к тому, что такой параметр материи как время тоже необратим.

Представлены сведения о самоорганизации в неживой природе, полученные на основе представлений о замкнутых системах.

Показано, что время их существования ограничено за счет возрастания энтропии. На основе синергетических представлений об открытых системах показано, что они могут поддерживать постоянным или даже снижать уровень энтропии за счет обмена с внешней средой веществом, энергией, информацией. Развитие живого при этом идет благодаря наличию флуктуаций и положительной обратной связи. Показано что процессы самоорганизации и самоусложнения происходят при нарушении симметрии в системах, т.е. когда они находятся вдали от равновесия.

Изложенный материал позволяет подтвердить осуществление удачной попытки представления окружающего мира с позиций единой культуры через возникновение таких дисциплин как КСЕ, создание сети “Internet” и проч.

Для самостоятельной работы студентов над темами предмета предлагаются, прежде всего, базовые учебные пособия, имеющиеся в библиотеке университета. Кроме этой литературы, существуют и другие учебники, которые можно использовать при подготовке к семинарским занятиям или экзамену. Наиболее полно соответствуют программе курса учебники следующих авторов: С.Г.Хорошавиной, В.Н.Лавриненко, С.Х.Карпенкова, Г.И.Рузавина,

На лекциях необходимо конспектировать излагаемый преподавателем материал, с выделением определений, законов, основных рисунков и диаграмм. Необходимо оставлять поля для внесения дополнений и пояснений в процессе самостоятельной работы. Желательно перечитывать материал в день записи и отмечать в нем неясное.

При подготовке к семинарам следует усвоить основные положения материала лекций. Уровень усвоения можно оценить по вопросам, приводимым в конце лекции или по вопросам к семинару. Вопросы, не помеченные знаком (*) являются обязательными для понимания. Те же, что отмечены этим знаком, подразумевают более глубокое их изучение и могут быть представлены в виде сообщения или доклада на семинарских занятиях. Подготовка к экзамену подразумевает фундаментальную проработку теоретического материала курса, а также записей семинарских занятий, выбор из материала того основного, что вошло в вопросы экзаменационных билетов.

На лекционных и семинарских занятиях будет рассмотрена история возникновения науки: сначала как суммы знаний человечества об окружающем мире, достаточно разрозненных, хаотических (древний Египет, Китай, Месопотамия, Индия), а затем осуществлен переход к системе знаний в рамках философии (натурфилософии) Аристотеля, к этапам становления современной науки (зарождение и развитие научных методов) от Коперника до Эйнштейна и современной космологии.

К созданию естественных наук (начиная с конца 18 века): физики, химии, биологии, географии, геологии, астрономии, психологии и др. привела дифференциация знаний о природе, связанная с выделением исследуемых явлений, процессов, выработкой методов их изучения и в связи с общностью полученных результатов. В настоящее время попытки представить мир как единое целое, выявить наиболее общие закономерности Вселенной выразились в создании обобщенной, интегративной науки – естествознания. Одной из главных ее задач является стремление сделать глубокие философские, методологические выводы об универсальности действия всеобщих законов эволюции, о системной организации и самоорганизации окружающего мира. Вместе с принципом историчности они позволяют говорить об объективном восприятии, понимании того мира, в котором мы живем, уяснении целей и смысла существования нашей цивилизации.

В целом курс КСЕ затрагивает такие темы: эволюция естественнонаучная картина мира (историю естествознания); современная научная картина мира; основные современные космологические представления; основные гипотезы происхождения жизни и человека; место человека во Вселенной, место науки в современном мире и прогнозирование ее развития и др.

К наиболее общим понятиям курса относятся:

Концепция (от латинского Conceptio) употребляется в смысле:

а) система взглядов, то или иное понимание явлений, процессов;
б) единый, определяющий замысел, ведущая мысль какого-либо произведения, научного труда и т.д.

Естествознание – система знаний о природе; раздел науки, который изучает окружающий нас мир таким, как он есть, в его естественном состоянии, существующий независимо от человека.

Наука – система знаний о явлениях и процессах объективного мира и человеческого сознания, их сущности и законах развития; наука как социальный институт есть сфера деятельности людей, в которой вырабатываются и систематизируются научные знания о явлениях природы и общества.

Концепциями естествознания – называют результаты научных исследований выраженных в виде научных теорий, законов, моделей, гипотез, эмпирических обобщений.

Достижения естественных наук являются составной частью общечеловеческой культуры, поэтому «Концепции современного естествознания» это такой учебный курс, который должен показать роль и значение естествознания в понимании окружающего мира, в осознании места человека в этом мире, в формировании научной картины мира.