Книжный каталог

Гранатов Г. Концепции современого естествознания

Перейти в магазин

Сравнить цены

Описание

Сравнить Цены

Предложения интернет-магазинов
Гранатов Г. Концепции современого естествознания Гранатов Г. Концепции современого естествознания 295 р. chitai-gorod.ru В магазин >>
Г. Г. Гранатов Концепции современного естествознания. Система основных понятий. Учебно-методическое пособие Г. Г. Гранатов Концепции современного естествознания. Система основных понятий. Учебно-методическое пособие 320 р. litres.ru В магазин >>
Лешкевич Т. Г. Концепции современного естествознания: Уч. пос./Т.Г.Лешкевич - М.: НИЦ Инфра-М, 2015-335с.(ВО) (п) Лешкевич Т. Г. Концепции современного естествознания: Уч. пос./Т.Г.Лешкевич - М.: НИЦ Инфра-М, 2015-335с.(ВО) (п) 1049 р. ozon.ru В магазин >>
Рузавин Г. Концепции современного естествознания Учебник Рузавин Г. Концепции современного естествознания Учебник 647 р. chitai-gorod.ru В магазин >>
Рузавин Г. Концепции совр. естествознания Рузавин Рузавин Г. Концепции совр. естествознания Рузавин 184 р. chitai-gorod.ru В магазин >>
Рузавин Г. Концепции современного естествознания. Учебник для бакалавров Рузавин Г. Концепции современного естествознания. Учебник для бакалавров 335 р. chitai-gorod.ru В магазин >>
Отюцкий Г. Концепции современного естествознания. Учебник и практикум Отюцкий Г. Концепции современного естествознания. Учебник и практикум 1206 р. chitai-gorod.ru В магазин >>

Статьи, обзоры книги, новости

Гранатов Г. Концепции современого естествознания

Поиск в библиотеке
    • Виды поиска
    • Расширенный поиск
    • Профессиональный поиск
    • Просмотр
    • Просмотр каталога
    • Просмотр в алфавитном порядке
    • Новые поступления
    • Справка
    • Руководство по поиску
    • Интернет-справочная библиотеки

всего в фонде: 9 экз.

  • учебная библиотека АДФ, ХТФ, ФПММ - 1 экз.
  • отдел научной литературы (книгохранение) - 1 экз.
  • отдел абонементов (ауд. 176) - 1 экз.
  • учебная библиотека ГНФ, ГумФ, МТФ, СТФ - 5 экз.
  • учебная библиотека ЭТФ - 1 экз.

Концепции современного естествознания (система основных понятий)

Москва : Флинта Изд-во МПСИ, 2005

Пермский национальный исследовательский политехнический университет

Копирование и/или печать материалов сайта помеченых "©ПНИПУ", "©ПГТУ", "©ППИ" запрещены

Источник:

elib.pstu.ru

Гранатов Г. Концепции современого естествознания

4. Научное, техническое и гуманитарное значение естествознания.

5. Общая характеристика гуманитарной и естественнонаучной форм культуры. Основные отличия гуманитарной культуры – субъективность знания, нестрогий образный язык, выделение индивидуальных свойств изучаемых объектов, сложность (или невозможность) верификации и фальсификации.

.6. Естествознание в системе культуры. Биоэтика, её основные проблемы: генная инженерия, клонирование, эвтаназия

Аистов И.А. Концепции современного естествознания - СПб., 2005.

Бабушкин А.Н. Концепции современного естествознания - СПб., 2004.

Горбачев В.В. Концепции современного естествознания. М.: ОНИКС, 2003

Горелов А.А. Концепция современного естествознания. - М., 2006.

Гранатов Г.Г. Концепции современного естествознания - М., 2005.

Грушевицкая Т.Г. Концепции современного естествознания - М., 1998.

Дубнищева Т.Я. Концепции современного естествознания. - Новосибирск, 2001

Канке В.А. Концепции современного естествознания. М., 2001.

Карпенков С, Х. Концепции современного естествознания (лекции). - М., 2004.

Карпенков С.Х. Концепции современного естествознания (практикум). -М., 2007.

Кононов Б.П. Концепции современного естествознания - Л., 2000.

Концепции современного естествознания. Под ред. профессора С.И. Самыгина. Ростов н/Д: Феникс, 2003

Концепции современного естествознания.- М.: Юнити - Дана, 2007.

Найдыш В.М. Концепции современного естествознания - М., 2002.

Половникова Г.С. Концепции современного естествознания - М., 2001.

Рузавин Г.И. Концепции современного естествознания - М., 1999.

Скопин А.Ю. Концепции современного естествознания - М., 2003.

Солонов Е.Ф. Концепции современного естествознания - М., 1999.

Семинар 3. Донаучные картины мира(2часа)

Вопросы для обсуждения:

1. Период натурфилософии.

1.1. Ионийский этап натурфилософии. Учение о первоначалах мира. Фалес, Анаксимен, Анаксимандр, Пифагор.

1.2. Афинский этап натурфилософии. Атомистика. Демокрит. Учение Аристотеля.

1.3. Эллинисткий этап натурфилософии. Развитие механики и математики. Евклид. Архимед.

1.4. Древнеримский этап натурфилософии. Атомистика. Тит Лукрецуий Кар. Астрономия. Клавдий Птолемей.

2. II период - схоластика.

2.1. Ненаучные знания (астрология, алхимия, магия, кабалистика).

2.2. Схоластика. Главный вопрос схоластики. Основной тезис схоластики. П.Абеляр. Ф Аквинский. Д.Скот. У. Оккам. Н. Орем.

2.3. Научные знания. Астрономия. Математика. Медицина. Абу Наср аль - Фараби. Мухаммед аль - Батани. Ибн Юнас. Ибн Сина (Авицена). Ибн Рушд (Аверроэс).И. Неморарий. Т. Брадвардин.

Аистов И.А. Концепции современного естествознания - СПб., 2005.

Бабушкин А.Н. Концепции современного естествознания - СПб., 2004.

Горбачев В.В. Концепции современного естествознания. М.: ОНИКС, 2003

Горелов А.А. Концепция современного естествознания. - М., 2006.

Гранатов Г.Г. Концепции современного естествознания - М., 2005.

Грушевицкая Т.Г. Концепции современного естествознания - М., 1998.

Дубнищева Т.Я. Концепции современного естествознания. - Новосибирск, 2001

Канке В.А. Концепции современного естествознания. М., 2001.

Карпенков С, Х. Концепции современного естествознания (лекции). - М., 2004.

Карпенков С.Х. Концепции современного естествознания (практикум). -М., 2007.

Кононов Б.П. Концепции современного естествознания - Л., 2000.

Концепции современного естествознания. Под ред. профессора С.И. Самыгина. Ростов н/Д: Феникс, 2003

Концепции современного естествознания.- М.: Юнити - Дана, 2007.

Найдыш В.М. Концепции современного естествознания - М., 2002.

Половникова Г.С. Концепции современного естествознания - М., 2001.

Рузавин Г.И. Концепции современного естествознания - М., 1999.

Скопин А.Ю. Концепции современного естествознания - М., 2003.

Солонов Е.Ф. Концепции современного естествознания - М., 1999.

Семинар 4. Механическая картина мира(2часа)

Вопросы для обсуждения:

Для продолжения скачивания необходимо собрать картинку:

Источник:

studfiles.net

Концепции современного естествознания

Концепции современного естествознания Основные этапы в истории естествознания. Формирование наук в древнегреческий период. Эпикурейская физика как целостный взгляд на реальность. Идеи атомистики, заложенные Левкиппом и Демокритом. Выводы общей теории относительности. Описание Галактики. Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Концепции современного естествознания

Математика начала развиваться для нужд астрономии, но именно математика, по мнению ряда ученых, является единственной наукой, сформировавшейся в Древнем Мире.

Формирование наук осуществлялось очень медленно. "Принято считать, что к середине XVIII в. сформировались только четыре науки: механика, физика, математика и астрономия. Великие системы биологии, как и первые основные законы химии, пришлись на конец XVIII - начало XIX в., основные идеи геологии находились в то время в стадии формирования".

Натурфилософы были одновременно и философами, и учеными. Они воспринимали природу во всей ее полноте и были исследователями в различ­ных областях знания.

Эта стадия развития науки характеризуется концептуальным хаосом, проявлением которого и стала конкуренция различных воззрений на природу. Во всех трудах древнегреческих ученых естественнонаучные идеи тонко вплетены в философскую нить их мысли.

Эпикурейская физика - это целостный взгляд на реальность. Эпикур развил идеи атомистики, заложенные Левкиппом и Демокритом. В его школе было показано, что атомы различаются весом и формой, а их разнообразие не бесконечно. Для объяснения причины движения атомов Эпикур ввел понятие первоначального толчка (первотолчка).

С 332 г. до н.э. началось сооружение города Александрии, который стал основным научным центром эллинистической эпохи, центром притяжения ученых всего средиземноморского региона.

Древнеримский период античной натурфилософии.

Новая эпоха может быть представлена работами Птолемея в астрономии и Галена в медицине.

Птолемей жил, возможно, в 100-170 гг. н.э. Особое место среди его работ занимает "Великое построение" (в арабском переводе - "Альмагест"), которая является итогом всех астрономических знаний того времени. Эта работа посвящена математическому описанию картины мира (полученной от Аристотеля), в которой Солнце, Луна и 5 планет, известных к тому времени, вращаются вокруг Земли. Из всех наук Птолемей отдает предпочтение математике ввиду ее строгости и доказательности. Мастерское владение математическими расчетами в области астрономии совмещалось у Птолемея с убеждением, что звезды влияют на жизнь человека. Геоцентрическая картина мира, обоснованная им математически, служила основой мировоззрения ученых вплоть до опубликования труда Н. Коперника "Об обращении небесных сфер".

Какие опытные факторы подтверждают справедливость выводов общей теории относительности?

Общая теория относительности делает мир четырехмерным: к трем пространственным измерениям добавляется время. Все четыре измерения неразрывны, поэтому речь идет уже не о пространственном расстоянии между двумя объектами, как это имеет место в трехмерном мире, а о пространственно-временных интервалах между событиями, которые объединяют их удаленность друг от друга - как по времени, так и в пространстве. То есть пространство и время рассматриваются как четырехмерный пространственно-временной континуум или, попросту, пространство-время. В этом континууме наблюдатели, движущиеся друг относительно друга, могут расходиться даже во мнении о том, произошли ли два события одновременно - или одно предшествовало другому. К счастью для нашего бедного разума, до нарушения причинно-следственных связей дело не доходит - то есть существования систем координат, в которых два события происходят не одновременно и в разной последовательности, даже общая теория относительности не допускает.

Общая теория относительности является довольно молодой теорией. Так как она работает с самым слабым по силе взаимодействием (гравитационным), то эксперименты для ее подтверждения при существующем уровне экспериментальной техники в лабораторных условиях практически невозможны. Практически все имеющиеся на данный момент косвенные экспериментальные подтверждения теории пришли из астрофизики.

Проверка принципа эквивалентности

Опишите нашу галактику (форма, размер, количество звезд). Какое положение в галактике занимает наше Солнце?

Форма Галактики напоминает круглый сильно сжатый диск. Размер зоны ионизации в очень большой степени зависит от температуры и светимости звезды.

Солнечная система, естественно, тоже входит в состав Галактики. Однако расположение Солнца в нашей Галактике довольно неудачное с точки зрения изучения этой системы как целого: мы находимся в таком месте, что с Земли сложно выявить структуру Галактики. К тому же, в области, где расположено Солнце, довольно много межзвездного вещества, поглощающего свет и делающего почти непрозрачными для видимого света некоторые направления, особенно в сторону центра Галактики. Согласитесь, что трудно судить о виде здания, если ты находишься внутри его, и никогда не был снаружи. Так и с нашей Галактикой: очень долгими были споры об ее размерах, массе, структуре, размещении звезд. Только относительно недавно, в двадцатом веке, всевозможные исследования позволили человеку судить о том, как мы выглядим со стороны. Во многом помогло нам то обстоятельство, что наша Галактика не одинока во Вселенной.

При изучении неба с телескопом кроме звезд себя обнаруживали еще неясные туманные пятна. Их так и назвали - "туманности". Однако некоторые туманности разительно отличались от остальных. При измерении скорости их движения с помощью эффекта Доплера, оказывалось, что они двигались со скоростями на порядок большими, чем остальные туманности. Однажды, исследуя одну из них - Туманность Андромеды, Эдвин Хаббл сумел увидеть в ней отдельные звезды и доказать, что она является гигантским их скоплением, не уступающим по масштабу Млечному Пути. Оказалось, что существуют звездные системы, подобные Галактике! Теперь известно, что они удалены от нас на миллионы и миллиарды световых лет, их число измеряется многими миллиардами, а разнообразие форм поражает человеческий разум. Такие туманности, не мудрствуя лукаво, назвали галактиками, но уже с маленькой буквы. Исследования других галактик играют громадную роль в понимании природы нашей Галактики. В начале ХХ века стало очевидным, что почти все видимое вещество во Вселенной сосредоточено в гигантских звездно-газовых островах с характерным размером от нескольких килопарсек до нескольких десятков килопарсек.

Что такое самоорганизация и в каких системах она возможна? Приведите примеры самоорганизации.

Таким образом, можно сформулировать общее правило: процессы самоорганизации происходят в открытых системах. Если самоорганизация происходит в замкнутой системе, то всегда можно выделить открытую подсистему, в которой происходит самоорганизация, в то же время в замкнутой системе в целом беспорядок возрастает.

Самоорганизация происходит в системах, состояние которых в данный момент существенно отлично от состояния статистического равновесия. Иногда упрощенно говорят, что к самоорганизации способны системы, находящиеся вдали от равновесия. Нарушение статистического равновесия вызывается внешним воздействием. В приведенном выше примере с ячейками Бенара внешнее воздействие - нагревание сосуда приводит к различию температур в отдельных макроскопических областях жидкости. В электрических генераторах внешнее воздействие - напряжение, создаваемое источником, приводит к отличному от равновесного распределения электронов. То же происходит в оптических квантовых генераторах под воздействием внешней оптической накачки или электрического разряда, происходящего от внешнего источника. Состояние системы, далекой от равновесия, является неустойчивым в отличие от состояния вблизи равновесия, и именно в силу этой неустойчивости и возникают процессы, приводящие к возникновению структур.

Самоорганизация возможна лишь в системах с большим числом частиц, составляющих систему. В ряде случаев это достаточно очевидно, поскольку, например, макроскопические пространственные структуры содержат большое число атомов и молекул. Однако, если обратиться к примеру с автоколебаниями популяций, то можно утверждать, что при малом числе особей в популяции такие автоколебания невозможны. Дело в том, что только в системах с большим числом частиц возможно возникновение флуктуаций - макроскопических неоднородностей.

В чем проявляется глобальная функция жизни, как геологической силы, преобразующей облик земли?

Изменения облика Земли были связаны с геологическими процессами, происходившими в земной коре, на поверхности и в глубинных слоях планеты и находили проявление в извержениях вулканов, землетрясениях, подвижках земной коры, горообразовании. Такие процессы происходят и сейчас на безжизненных планетах солнечной системы и их спутниках - Марсе, Венере, Луне.

С возникновением жизни (саморазвивающихся устойчивых форм) сначала медленно и слабо, затем все быстрее и значительнее стало проявляться влияние живой материи на геологические процессы Земли.

Деятельность живого вещества, проникшего во все уголки планеты, привела к возникновению нового образования - биосферы - тесно взаимосвязанной единой системы геологических и биологических тел и процессов преобразования энергии и вещества. Размеры преобразований, осуществляемых живой материей, достигли планетарных масштабов, существенно видоизменив облик и эволюцию Земли.

Так, например, в результате процесса фотосинтеза - деятельности зеленых растений, образовался современный газовый состав атмосферы, в ней появился кислород. В свою очередь на активность фотосинтеза существенно влияет концентрация углекислого газа в атмосфере, наличие влаги и тепла.

Из каких основных отделов состоит головной мозг? Какие из отделов мозга в основном отвечают за высшую нервную деятельность?

Головной мозг контролирует поведение человека, его движения, мысли, чувства, а также функции внутренних органов и систем.

Под корой залегает массивный белого вещества, который составляют волокна, соединяющие различные отделы головного мозга, а под ним - базальные ганглии.

Кровоснабжение головного мозга обеспечивают две парные артерии - внутренняя сонная артерия и позвоночная артерия.

В функциональном отношении мозг можно разделить на несколько отделов: передний мозг (состоящий из конечного мозга и промежуточного мозга), средний мозг, задний мозг, (состоящий из мозжечка и варолиева моста) и продолговатый мозг. Продолговатый мозг, варолиев мост и средний мозг вместе называются стволом головного мозга.

Деятельность головного мозга в целом и все специфические для нервной ткани процессы (проведение нервного импульса, синаптогенез, хранение и переработка поступающей информации, поддержание пространственно-функциональной архитектоники мозга, образование функциональных ансамблей мозга и др.) находятся в тесной зависимости от уровня энергетического обмена, определяемого, прежде всего поступлением с кровотоком кислорода и глюкозы в нервную ткань. Составляя около 2% общей массы тела человека, головной мозг потребляет 20-25% поступающего в организм кислорода и до 70% глюкозы.

По интенсивности дыхания головной мозг занимает ведущее место среди всех органов. В периоды максимальной активности и быстрого развития (у новорожденных) он может использовать до 50% поступающего в организм кислорода.

Какие будущие научные достижения окажут наиболее сильное влияние на жизнь людей?

Успешное освоение нанотехнологий в скором времени может привести к качественным изменениям в медицине.

Еще одно важное направление - биосовместимые ткани.

Широкое применение нанотехнологии получат в материаловедении.

На мой взгляд, нанотехнология - очень перспективное научное достижение для жизнедеятельности людей.

1. Вернадский В.И. Биосфера и ноосфера. М.: Айрис-Пресс, 2004.

2. Гранатов Г.Г. Концепции современного естествознания (система основных понятий): учебно-методическое пособие. М.:Флинта: МПСИ, 2005.

3. Грушевицкая Т.Г., Садохин А.П. Концепции современного естествознания. Уч. пособие. М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2005.

4. Концепции современного естествознания/Под ред. В.Н. Лавриненко, В.П. Ратникова. М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2007.

5. Найдыш. В.М. Концепции современного естествознания. Учебник. М.:Альфа - М:ИНФРА-М, 2004.

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Требования образовательных стандартов по дисциплине "Концепции современного естествознания". Изучение и понимание сущности фундаментальных законов природы, составляющих каркас современных физики, химии и биологии. Методология современного естествознания.

Цель и предмет курса "Концепции современного естествознания", основные термины и понятия. Специфические черты науки, виды культуры. История становления научных знаний. Естественнонаучная картина мира. Внутреннее строение Земли. Законы химии и биологии.

История естествознания: древнегреческий период. Черты научного знания на эллинистическом этапе. Древнеримский период античной натурфилософии. Вклад арабского мира в ее формирование. Развитие знаний в средневековой Европе. Сущность научной революции.

Основные черты и отличия науки от других отраслей культуры. Проблемы, решаемые отдельными естественными науками. Свойства пространства и времени. Главные выводы специальной и общей теории относительности. Естественнонаучные модели происхождения жизни.

Цели и задачи курса "Концепции современного естествознания", место данной дисциплины в системе других наук. Классификация наук, предложенная Ф. Энгельсом. Взаимосвязь физических, химических и биологических знаний. Виды атмосферных процессов в природе.

Рассмотрение стадий исторического развития естествознания. Отказ от созерцательности и наивной реалистичности установок классического естествознания. Усиление математизации современного естествознания, сращивание фундаментальных и прикладных исследований.

Естественнонаучная и гуманитарная культуры и история естествознания. Корпускулярная и континуальная концепции описания природы. Порядок и беспорядок в природе, хаос. Пространство и время, принципы относительности, симметрии, универсального эволюционизма.

Предмет и структура естествознания. Понятие естествознания как совокупности наук о природе. История естествознания и интеграция наук от времен древнегреческой натурфилософии, в средневековой культуре, новое время, эпоху глобальной научной революции.

Естественнонаучная и гуманитарная культуры. Предмет и метод естествознания. Динамика естествознания и тенденции его развития. История естествознания. Структурные уровни организации материи. Макромир. Открытые системы и неклассическая термодинамика.

Классическая механика как фундамент естественнонаучной теории. Возникновение и развитие классического естествознания. Система Коперника. Галлилео Галлилей. Исаак Ньютон. Формирование основ классической механики. Метод флюксий.

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.

PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.

© 2000 — 2017, ООО «Олбест» Все права защищены

Источник:

revolution.allbest.ru

КОНЦЕПЦИИ СОВРЕМЕННОГО ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ

КОНЦЕПЦИИ СОВРЕМЕННОГО ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ.

КОНЦЕПЦИИ СОВРЕМЕННОГО ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ.

(Составлены доцентом каф. физики Юнусовым Н.Б.)

1. Содержание понятия «естествознание» 2

Этапы развития физического знания 7

Химия в естествознании. Периодический закон и периодическая 34

Система химических элементов Д.И.Менделеева

Основная проблема химии как науки 37

Первый этап развития химии - XVII в. Учение о составе веществ 38

Второй этап развития химии как науки - XIX в. Структурная химия 43

Третий этап развития химии как науки - первая половина XX в. 47 Учение о химических процессах

Четвертый этап развития химии как науки - вторая половина XX в. 51 Эволюционная химия

Основная цель биологии. Три направления развития биологии 54

Традиционная или натуралистическая биология. Биологическая 55 система классификации растений Линнея

Физико-химическая биология 57

Эволюционная биология. Теория эволюции Ч. Дарвина 59

Молекулярно-генетический уровень жизни 62

Современное развитие эволюционной теории Ч. Дарвина. 65

Онтогенетический уровень жизни 71

Популяционно-биоценотический уровень жизни 73

Биосферный уровень жизни 74

1.1. Содержание понятия «естествознание»

В настоящее время под термином естествознаниепонимается, прежде всего, точное естествознание. Точное естествознание- это вполне оформленное (часто в математических формулах) точное знание обо всем, что действительно существует или может существовать во Вселенной. Однако, очевидно, что это знание не является окончательным итогом знаний о Природе, а лишь тем, что известно человечеству на данном этапе его развития.

Круг интересов точного естествознания - от устройства и происхождения Вселенной до познания молекулярных механизмов существования уникального Земного явления - Жизни.

В систему естественных наук, помимо основных наук: физики, химии и биологии включаются также и множество других - география, геология, астрономия,и даже науки, стоящие на границе между естествен­ными и гуманитарными науками - например, психология.Целью психологов является изучение поведения человека и животных. С одной стороны, психология опирается на научные достижения биологов, работающих в области физиологии высшей нервной деятельности и наблюдающих за деятельностью мозга. С другой стороны, эта наука занимается и социальными, т. е. общест­венными явлениями, привлекая знания из области социологии. Психология, аккумулируя знания всех естественных наук, представляет собой как бы мостик, перекинутый от высшей ступеньки естественного знания к наукам, целью познания которых являются Человек и Общество.

Вы, изучая гуманитарные науки, наверное, прекрасно представляете их взаимосвязь с науками, изучающими Природу. Экономистам не обойтись без знания географии и математики, философам - без основ натурфилософии; социологи взаимодействуют с психологами, а реставраторы старинных картин прибегают к помощи современной химии и т. д. Таких примеров можно привести бесчисленное множество.

Человек восхищается необыкновенно гармоничным устройством Природы, постоянно вступает во взаимоотношения с ней. Попробуйте обойтись хотя бы несколько дней без пищи и воды или воздуха! Мы все - дети Природы. А наука, познающая ее законы, - природоведение или естествознание.

Отличием естествознания как науки от специальных естественных наук является то, что оно исследует одни и те же природные явления сразу с позиций нескольких наук, "выискивая" наиболее общие закономерности и тенденции, рассматривает Природу как бы сверху. Отдельные науки - химия, физика или география имеют свои особенности. Естествознание, признавая специфику входящих в него наук, в то же время имеет своей главной целью исследование Природы как единого целого.

Зачем же следует изучать естествознание? Для того, чтобы четко представить себе подлинное единство Природы, то единое основание, на котором построено все разнообразие предметов и явлений Природы и из которого вытекают основные законы, связывающие микро- и макромиры: Землю и Космос, физические и химические явления между собой, жизнью, разумом.

Отсюда вытекают и цели естествознания, которые представляют собой двойную задачу:

1. Выявление скрытых связей, создающих органическое единство всех физических, химических и биологических явлений.

2. Более глубокое и точное познание самих этих явлений.

Это программа продиктована реальным ходом познания Природы.

Природа как единый объект исследования естествознания

Естествознание традиционно подразделяют на физику, химию, биологию и психологию. Физикиимеют дело не только со всевозможными материальными телами, но с материей вообще. Химияизучает различные вещества. Предмет исследования биологии- живые организмы, а психологияимеет дело с познанием тайн человеческой психики.

Следует, однако, иметь в виду условность такого деления. Дело в том, что сама Природа едина, она не знает наук, изобретенных человечеством для ее познания. Очень часто в центре исследования самых разнообразных естественных наук стоит всего одно какое-нибудь природное явление,которое изучается с разных точек зрения, с позиций разных естественных наук. Каждая из данных наук склонна применять свои специальные методы и подходы для создания собственного научного представления о предмете. Истинное же знание об изучаемом предмете как едином целом может быть получено при объединении этих специальных представлений, поиске точек пересечения разных наук, установления взаимосвязи между отдельными открытиями и поиске первоначальных причин явления.

Единство объектов исследования приводит к тому, что появляются новые науки, стоящие на стыке нескольких традиционных естественных наук. Среди них - биофизика, физическая химия, физико-химическая биология, психофизика и т.д.

Сегодня, например, всю химию можно назвать физической. Это продикто­вано невозможностью объяснить химические явления чисто химическим средствами и, следовательно, необходимо обращение к физике. Такое объе­динение химии и физики есть не что иное, как проявление единства Природы, которая, как уже говорилось выше, не знает деления на разные науки.

Тенденции такого единения или интеграции естественно-научных знаний стали проявляться очень давно. Еще в 1747-1752 годах М.В.Ломоносов (1711-1765) обосновал необходимость привлечения физики для объяснения химических явлений. Он придумал имя для новой науки, назвав еефизической химией.

Кроме физики, химии и биологии к естественным наукам относятся и другие, например, геология и география, которые имеют комплексный характер. Геология изучает состав и строение нашей планеты в их эволюции на протяжении миллиардов лет. Ее основные разделы - минералогия, петрография, вулканология, тектоника и т.д. - это производные от кристаллографии, кристаллофизики, геофизики, геохимии и биогеохимии Также и география "пропитана" физическими, химическими и биологическими знаниями, которые в разной степени проявляются в таких ее основных разделах, как: физическая география, география почв и т.д. Таким образом, все исследования Природы сегодня можно представить в виде огромной сети, связывающей многочисленные ответвления физических, химических и биологических наук.

ЭТАПЫ РАЗВИТИЯ ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ (ФИЗИКИ)

Архимед и геометрия Евклида

Переход к геоцентризмупредставлял собой первый и очень трудный шаг на пути к пониманию истинного строения Земли и космоса. Видимая полусфера неба, ограниченная местным горизонтом, была дополнена аналогичной невидимой полусферой до полной небесной сферы. Собственно и сама Земля,противопоставленная остальной (небесной) сферической Вселенной, занимающая в ней центральное положение и абсолютно неподвижная, стала считаться сферической (шарообразной).Ученым того времени с трудом пришлось смириться с тем фактом, что на диаметрально противоположном пункте земного шара, согласно этой модели, существуют люди, которые ходят по отношению к ним "вверх ногами"! Потому настоящее утверждение идеи о шарообразности нашей планеты произошло значительно позже - в эпоху первых кругосветных путешествий и великих географических открытий, т.е. лишь на рубеже XV и XVI веков.

Вернемся к Древней Греции. Именно здесь впервые зародились основывсем известной школьной геометрии.Ее постулаты, ее теоремы - это не что иное, как переработанная геометрия Евклида (III в. до н.э.). Его предшественники - Фалес, Пифагор, Аристотель и другие многое сделали для развития геометрии, но все это были отдельные фрагменты. Единую логическую схему геометрии смог дать только Евклид в своих "Началах"- уникальном произведении в истории человеческой культуры. Трудно оценить то влияние, которое оказали "Начала" на научную деятельность многих ученых, совершивших революцию в естествознании. Н.Коперникникогда не расставался с томом Евклида. Галилео Галилей также прекрасно владел основами его геометрии. А Исаак Ньютон по примеру Евклида назвал свой фундаментальный труд "Математическиеначала натуральной философии". Геометрией Евклида был очарован и Эйнштейн. Он говорил: "Мы почитаем Древнюю Грецию как колыбель западной науки. Там была впервые создана геометрия Евклида - это чудо мысли. Тот не рожден для теоретических исследований, кто в молодости не восхищался этим творением".

Другим выдающимся ученым древнего мира является Архимед(287-212 до н. э.). Это был первый представитель математической физики, стремившийся воплотить законы механики (закон рычага, учение о центре тяжести, о плавании тел и др.) в действующие конструкции машин. Общеизвест­ным в настоящее время является закон Архимеда.Этот закон изложен в сочинении "О плавающих телах", где он путем логических рассуждений приходит к его формулировке: "На тело, погруженное в жидкость, действует выталки­вающая сила, равная весу жидкости, вытесненной телом". Далее Архимед разбирает условия равновесия плавающих тел, имеющих форму сферического и параболического сегментов. Выводы, полученные Архимедом, были подтверждены и развиты математиками и механиками XIX в. Основы гидростатики, заложенные им, получили развитие в XVI-XVII в. в.

Табл. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОНОВ В АТОМАХ ЭЛЕМЕНТОВ НАЧАЛА И КОНЦА ПЕРИОДОВ СИСТЕМЫ МЕНДЕЛЕЕВА

Вот и получается, что при возрастании порядкового номера элемента увеличивается величина заряда ядра и величина общего отрицательного заряда электронной оболочки - значит возрастает и сила кулоновского притяжения между ядром и электронами -происходит "стягивание" электронной оболочки к центру атома и радиус этого атома уменьшается. По мере же заполнения электронной оболочки все большим количеством электронов, им становится все "теснее и теснее" на одной оболочке и поэтому у элементов, стоящих в конце любого периода таблицы Менделеева, радиусы атомов возрастают - отрицательно заряженные электроны как бы "расталкивают" друг друга, стремясь удалиться друг от друга на максимально возможные расстояния.

Благодаря аналогичным рассуждениям, нашли свое объяснение и другие периодически изменяющиеся физические свойства веществ: плотность, температура плавления, прочность связей электронов в атоме и т.д.

Но самое главное заключалось в том, что таблица Менделеева не просто давала объяснение физическим свойствам элементов, а ставила им в соответствие и их химические свойства. Основным постулатом таблицы являлось то, что валентность химического элемента определяется числом электронов на внешней электронной оболочке (поэтому эти электроны так и называются - валентные электроны). Важная роль периодического закона заключается именно в том, что в нем устанавливается связь между строением атомов и влиянием этого строения на физические и химические свойства элементов.

Великие открытия приводят к великим последствиям: благодаря периоди­ческому закону были сначала теоретически предсказаны, а затем и открыты и исследованы множество химических элементов и веществ, появилась возможность моделирования химических процессов - закон лег в основу теоретической химии.

В 1872 г. Д.И. Менделеев писал: "Основной задачей современной химии является установление зависимости состава, реакций и свойств простых и сложных тел от основных свойств входящих в их состав элементов, чтобы на основании известного характера данного элемента можно было заключить о неизвестном еще составе и свойствах его соединений". С тех пор минуло больше ста лет. На вооружении современных химиков для успешного решения этой задачи - ЭВМ с новейшими пакетами программ, рассчитывающих разнообразные свойства химических элементов и веществ на основе квантовой химии, работающих с огромными массивами данных. И как во времена Менделеева, результаты подобных теоретических исследований приводят к развитию синтеза сложных химических соединений, в том числе, органического синтеза. Задача, поставленная ученым в прошлом веке, по-прежнему остается актуальной и в наши дни.

В 1960 - 1979 г. г. появился новый способ решения основной проблемы химии, который получил название эволюционная химия. В основе этого способа лежит принцип использования в процессах получения химических продуктов таких условий, которые приводят к самосовершенствованию катализаторов химических реакций, т.е. к самоорганизации химических систем! Термин самоорганизация вам, вероятно, знаком, - он означает способность самостоя­тельного упорядочения какой-нибудь системы, состоящей из хаотического множества несвязанных между собой элементов. Такой процесс развивается во времени и не зависит от внешних условий. Время выступает здесь как один из самых весомых факторов, поэтому и говорят об эволюции системы, т.е. о том, что произойдет с системой с течением времени. А что происходит с обычной физической системой с течением времени, если поток энергии извне отсутствует? Ну, конечно же, все медленно разрушается! Попробуйте-ка прожить в своем доме в течение хотя бы 10 лет без ремонта! Вряд ли вы смиритесь с таким обстоятельством и скорее всего замените все вышедшие из строя вещи на новые, переклеите обои, перекрасите полы. А теперь представьте себе, что бы было, если бы вы не проявили инициативы и не внесли бы в систему "ваш дом" энергию по восстановлению его внешнего облика. Может быть дом сам по себе отремонтировался? Увы, ответ очевиден - чуда бы не произошло! Для самоорганизации необходимы как дополнительная энергия, так и способность системы к этой самоорганизации - ведь сваленные в кучу материалы для ремонта квартиры - далеко не ее ремонт, нужны действующие лица, которые этот ремонт осуществят. В нащих рассуждениях мы слишком много времени уделили этому действующему "живому лицу", и не зря - именно наблюдая за химическими процессами, происходящими в живых клетках, химики обнаружили способность биологических систем к самоорганизации, развитию, совершенствованию, чего нет в неживой природе. Химический реактор на уровне эволюционной химии предстает как некое подобие живой системы, для которой характерны саморазвитие и определенное поведение.

Таким образом, четвертый этап развития химии,который продолжает­ся и до настоящего времени, устанавливает связь самоорганизации системы реагентов с поведением этой системы:

Эволюционные проблемы химии

Начало эволюционной химиисвязывают с 1950-1960 гг. Под эволюционными проблемамиследует понимать проблемы синтеза новых сложных, высокоорганизованных соединений без участия человека.

Сегодня химики пришли к выводу, что используя те же принципы, на которых построена химия живых организмов, в будущем (не повторяя в точности природу) можно будет "построить" принципиально новую химию, новое управление химическими процессами - так, как это происходит в любой живой клетке. Химики надеются получить катализаторы нового поколения, которые бы позволили создавать, например, необычные преобразователи солнечного света. Всем известно, что в простом зеленом листочке энергия солнца превращается в энергию химических связей. А что, если подобный принцип использовать в нашем преобразователе света?

Энергия солнечного излучения будет трансформироваться в химическую и электрическую, а затем, при необходимости - обратно, - в энергию света. Исследуя биохимические процессы, протекающие в мышцах, ученые "загорелись" идеей создания новых полимеров, в которых химическую энергию можно было бы использовать для сокращения и растяжения таких материалов, т.е. превращать ее в механическую.

Это все кажется нам пока фантастикой. Но ведь и ученым, жившим в прошлом веке, проблема строения атома казалась нерешаемой. Поживем -увидим, возможно, и вы станете очевидцами новых разработок эволюционных химиков.

Все эти направления научных поисков в биологии хотя и различаются по содержанию, но преследуют одну и ту же цель - познание феномена Природы - Жизни.Все эти направления имеют один тот же живой объект исследования, т.е. обьект, отличающийся от неживой природы своей функциональной сложностью, уникальностью и непредсказуемостью.

В настоящее время ведутся усиленные поиски объединяющего начала для веек трех "образов" биологии и создания единой теории жизни. Такая теория, безусловно, может быть создана лишь при помощи знаний смежных с биологией естественных наук: физики и химии.

Название физико-химическая биология имеет два смысла. Во-первых, это понятие означает, что предметом исследования данного направления науки являются объекты живой природы, которые изучаются на физико-химическом уровне,т. е. на молекулярном и надмолекулярном уровнях. С другой стороны, сохраняется и первоначальное значение этого термина: использование физико-химических методовдля расшифровки структур и функций живой природы на всех уровнях ее организации. Так или иначе, физико-химическая биологияв наибольшей степени содействовала сближению биологии с точными науками и становлению естествознания как единой науки о Природе. Биологи-экспериментаторы, в принципе, уже давно использовали различные точные физико-химические методы в своей работе. Среди них были Л. Пастер(1822-1895), И. М. Сеченов(1829-1905), И.П. Павлов(1849-1936), И. И. Мечников(1845-1916) и многие другие. Именно они проложили путь к раскрытию сущности процессов жизнедеятельности живых организмов. С тех пор точные методы, которыми пользуются ученые и экспериментальная техника шагнули далеко вперед. Создание новых методов стимулировало научный поиск, а свежие научные открытия, в свою очередь, приводили к созданию принципиально новой аппаратуры.

В настоящее время ученые при поиске истины используют весь арсенал накопленных к настоящему времени методов исследования живого. Среди них - как очень старые - классические методы исследования, так и ультрасовременные, оригинальные методы, иногда разрабатываемые прямо в лаборатории. Наиболее широкое распространение в биологии получили метод меченых атомов(используемый для наблюдения за передвижением и превращением веществ в живом организме), методы рентгеноструктурного анализа и электронной микроскопии(позволяющие исследовать крупные молекулярные компоненты и субмикроскопические структуры в живых клетках); хроматографические методы(используемые при биохимических исследованиях), спектральные методы и методы зондирования в тканях(позволяющие следить за работой живых органов -ЯМР-томография; УЗИ-томография, оптические зонды и т.д.). Широкое внедрение компьютеров позволило автоматизировать экспериментальные установки и привело к созданию большого количества различных томографов- компьютерной аппаратуры, позволяющей послойно анализировать любой орган или клеточный органоид, не нанося ему вреда.

В отличие от физики и химии, биология пока не располагает такими интегрированными теоретическими знаниями о многообразии живой природы, которые могли бы составить базу для теоретической биологии.На сегодняшний день это достаточно сложная задача. Ведь для создания теоретической биологии необходимо осуществить синтез всех обширных знаний из всех областей биологии и, проанализировав все эти знания о живом, выделить существенные закономерности, которые были бы присущи всем уровням организации живой материи.При этом следует особенно, подчеркнуть тот факт, что речь идет именно о живой, а не мертвой материи и потому в науке теоретической биологиидолжна быть дана характеристика жизни, не сводимая к физике или химии.

Вместе с тем совершенно очевидно, что живые организмы находятся в постоянном взаимодействии с окружающей природой. Вместе с пищей они поглощают бесчисленное множество органических и минеральных соединений, которые претерпевают биохимические превращения в живом организме и затем (в виде продуктов распада) выводятся вновь в окружающую среду. Строительным материалом для живых клеток являются макромолекулы: белки, фосфолипиды, жиры, нуклеиновые кислоты. Гормональная регуляция, осуществляемая в организме, производится так же химическим путем. В общем, куда ни брось взгляд - всюду химия! А химическое учение основано на конкретных физических закономерностях. Вот и получается, что и без физики в биологии "далеко не уедешь"! Именно эти две науки, выбрав своим объектом исследования живые ткани и клетки, смогли дать ответы о том как устроены живые структуры на молекулярном уровне, связать работу живых клеток с химическими и физическими превращениями биомолекул.

Объединение биологии с химией породило новую науку - биохимию, целью которой является изучение структуры и свойств биомолекул одновременно с их метаболизмомв живых тканях и органах, т. е. с изменениями этих молекул внутри живого организма. В числе открытий, сделанных биохимиками, - выяснение принципов переноса энергии в клетке, расшифровка механизмов, регулирующих основные пути метаболизма, установление роли мембран, рибосом и других ультраструктурных элементов клеток, выяснение того факта, что последовательность аминокислот опреде­ляет пространственную структуру белков, а, следовательно, и их биологичес­кие функции, познание молекулярных основ генетики. По сути биохимияпытается объяснить все существующие явления, происходящие в клетке или в живых жидкостях и тканях на языке, понятном химикам. Такой шаг открывает широкие перспективы для возможностей регуляции и корректировки функций живогохимическим путем. Он находит свое непосредственное применение в фармацевтике, медицине и сельском хозяйстве.

На стыке биохимии, биологии и физики в 1950 гг. возникла новая наука -биофизика.Целью этой науки является объяснение ряда биологических явлений с точки зрения физики. Биофизики, рассматривая сложное биологическое явление, делают попытку расчленить его на несколько более элементарных, доступных для понимания актов - ступеней этого явления и исследуют затем их физические свойства. Методами биофизики было дано объяснение механизмам мышечного сокращения, проведения нервного импульса, актов ферментативного катализа; предложены модели многих автоколебательных процессов, наблюдаемых в биологии, объяснены тайны фотосинтеза. Биофизиков можно встретить сегодня в любой биологической лаборатории, начиная с экологической и заканчивая лабораторией молекулярной генетики. Спецификой биофизического знания является умение оперировать понятиями всех уровней биологии и биохимиии.

Биофизика и биохимия осуществили давнюю мечту биологов об объединении знаний о структуре и функциях организма в целом. Однако, ни, биохимия, ни биофизика не могут дать ответа на основной вопрос биологии: чем живая материя отличатся от неживой и что является толчком при зарождении жизни.

Все объекты живой и неживой природы по строению представляют собой системы, для которых характерно иерархическое соподчинение входящих в них элементов, т. е. структурных уровней организации.Самые элементарные из них относятся к области познания физики, - это электроны, протоны, другие элементарные частицы. Затем идут атомные уровни, молекулярные уровни, изучением которых занимаются как физика, так и химия. За молекулярным уровнем следует субмолекулярный, - уровень исследования работы макромолекул как единого целого; и так далее, вплоть до уровня организмов и сообществ из них. Каждый нижележащий уровень располагается как бы в оболочке вышележащего уровня и сохраняет его особенности. Действительно, молекулярный состав мембраны клетки будет отличаться, например, от молекулярного состава ядра клетки, а конкретный химический элемент будет всегда иметь свое, отличное от других строение электронных оболочек. Конкретизация знания об объекте предполагает суммирование знаний о его строении на всех уровнях знаний. А изучение каждого уровня организации живой материи должно иметь биологический смысл, т.е. должно быть направлено на изучение феномена жизни, а не просто структуры ее физико-химической организации.

Это задача невероятно сложная и не всегда выполнимая. Среди ученых есть откровенные противники структурирования и выделения уровней познания при изучении биологических объектов. Они считают жизнь уникальным явлением, не подлежащим сухому анализу и рассматривают проявления жизни во всем ее многообразии. Безусловно, эта идея очень привлекательная, но трудно не согласиться с тем фактом, что биологические явления сами по себе - явления достаточно сложные для изучения и понимания, сложные по своей органической структуре и по своим функциональным проявлениям. Поэтому ясно, что без деления такой сложной системы на отдельные части, которые был бы в силах охватить мозг исследователя просто не обойтись. Деление же на части или уровни исследования происходит в соответствии с реальными структурными уровнями живого объекта.

Проблема различной степени упорядоченности и организованности живой материи возникла у натуралистов еще в XVIII - XIX в. Первым толчком к ее проявлению послужило провозглашение в 1830-e годы клеточной теории. А в 1846 г. М. Шлейден- один из основателей этой теории – сформулировал положение о существовании живых тел "различного порядка организован­ности". Незадолго до этого Э. Геккельвыдвинул гипотезу, согласно которой протоплазма клетки не однородна, а состоит из каких-то надмолекулярных частиц, названных им пластидулами.С одной стороны утверждалась идея дискретности, т. е. делимости целого на структуры более низкой организации, а с другой - этим структурам приписывалась постоянная и самостоятельная функция.

В первой половине XIX в. в биологии появляется история теории систем.Одна из первых ее страниц была посвящена редукционизму, представляющему собой механистический материализм.Согласно ему все высшее сводится к низшему: процессы жизнедеятельности - к совокупности их физико-химических реакций. Качественное своеобразие

живого отрицалось. Противников "редукционистов" вто время называли виталистами."Виталисты" утверждали, что органическое целое невозможно свести к простой сумме его частей и оно управляется божественной силой. Несколько в стороне находились взгляды экспериментирующих биологов, придерживавшихся физиологического детерминизма.Так К, Бернар,полагал, что все структуры и процессы в многоклеточном организме определяются внутренними причинами организма, поиском которых необходимо заниматься ученым.

В 1920 годы американские философы Г. Брауни Р. Селларсразработали новое понятие: структурные уровни.Согласно их теории, эти уровни различаются не только классами сложности, но и закономерностями их функционирования. Они выдвинули идею иерархической соподчиненноcти уровней, вхождение каждого последующего уровня в предыдущий с образованием единого целого, в котором низкий уровень "виден" в самом высшем. Так родилась концепция многоуровневой иерархической "матрешки".

Данная концепция - это не теория жизни. Но она является эффективным инструментом для получения комплексного, интегрирующего знания, которое может служить базой для возведения теоретической биологии.

Приведем схему классификации структурных уровней организации материи в порядке возрастания сложности:

Две современные биологические науки - молекулярная генетика и молекулярная биологиязанимаются изучением смежных научных вопросов, связанных с основными проблемами структуры и функционирования живой природы на молекулярно-генетическом уровне. Рождение этих наук является подтверждением мощного интеграционного процесса(процесса объединения разных наук при решении одних и тех же задач), происходящего в современном естествознании. Коснемся вкратце вопроса о том, какие же проблемы приходилось и приходится решать, прибегая к методам молекулярной биологии и молекулярной генетики. В настоящее время их так много, что не представляется возможным осветить все пути развития этих наук в полной мере, но можно попытаться выделить среди общей массы решаемых вопросов наиболее важные.

Наиболее важные открытия, сделанные в области молекулярной биологии и молекулярной генетики:

1. Открытие генетической роли нуклеиновых кислот.

2. Открытие молекулярных механизмов генетической репродукции

и биосинтеза белка.

3. Открытие молекулярно-генетических механизмов изменчивости.

4. Изучение молекулярных основ обмена веществ.

Законы генетики Менделя. Открытие генетической роли нуклеиновых кислот

Сегодня любому школьнику известно, что наследственная информация организмов зашифрована в ДНК. Однако, чтобы доказать это ученым потребовалось несколько десятков лет, а чтобы расшифровать строение и свойства нуклеиновых кислот - более ста лет. В XVIII и XIX веках делалось немало попыток выяснить как передаются признаки из поколения в поколение. Но начало генетике как науке было положено чешским ученым Г. Менделем,который скрещивал между собой различные сорта гороха и наблюдал за изменениями их окраски, формы, вида и др. признаков. Мендель определил, что у получаемых гибридов в первом поколении одни признаки подавляют другие. Например, желтый цвет семян доминирует над зеленым цветом, гладкая поверхность семян над морщинистыми и т. д. Каждому из наcледуемых признаков Мендель поставил в соответствие материальную частичку живого, передаваемого из поколения в поколение, - элементарную носительницу информации и назвал ее фактором, но в дальнейшем привилось название, данное датским биологом В.Иогансоном – ген.. Изучая поведение и характер взаимодействия различных генов по их проявлению в потомстве, Мендель открыл свои знаменитые законы скрещивания генов и в 1865 г. сделал доклад на собрании Брюнского общества естествоиспытателей. Но в течение почти 35 лет в мире не было ни одного ученого, который мог бы по достоинству оценить работу ученого и продолжить его исследования. Они были "

Источник:

lektsia.com

Гранатов Г. Концепции современого естествознания в городе Ярославль

В данном каталоге вы можете найти Гранатов Г. Концепции современого естествознания по разумной цене, сравнить цены, а также посмотреть иные предложения в категории Наука и образование. Ознакомиться с свойствами, ценами и обзорами товара. Доставка товара выполняется в любой населённый пункт России, например: Ярославль, Ростов-на-Дону, Тула.