Методические рекомендации. оглавление предисловие введение методические рекомендации

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 естествознания
1.3.4. Непостижимая эффективность математики
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 Архимеда
2.2.4. Становление астрономии
2.3. Значение арабской системы знаний в истории естествознания
2.3.1. Физические достижения арабского средневековья
2.3.2. Астрономия арабо-мусульманского средневековья
2.4. Научные революции
2.4.1. Первая научная революция (XVII век). Г. Галилей.
2.4.2. Вторая научная революция (кон. XVIII в. - нач. XIX века) И. Ньютон
2.4.3. Третья научная революция (кон. XIX в. - сер. XX века)
2.4.4. Четвёртая научная революция (кон. XX века)
2.5. Организация современного естествознания
2.5.1. Иерархия естественнонаучных законов
2.5.2. Этические принципы науки
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: теплород
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
3.2.3. Химия. Периодическая таблица химических элементов Д. И. Менделеева
3.2.4. Закон сохранения энергии
3.3. Электромагнитная теория
3.3.1. История открытия электричества
3.3.2. М. Фарадей: исследования электромагнетизма
3.3.3. Заряд и поле. Закон сохранения электрического заряда
3.3.4. Проводники, полупроводники и диэлектрики. Электрический ток
3.3.5. 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 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 (И. Ньютон, Г. Лейбниц)
4.2.3. Проблемы реального пространства
4.3. Предпосылки неклассических интерпретаций пространства и времени.
4.3.1. Принцип относительности и инерциальные системы (Г. Галилей)
4.3.2. Эфир как абсолютная система отсчёта. Опыт Майкельсона - Морли
4.3.3. Принцип относительности и электродинамика Дж. Максвелла
4.4. Специальная теория относительности (СТО)
4.4.1. А. Эйнштейн. Единство пространства и времени. Связь массы и энергии
4.4.2. Пространство и время в инерциальных системах
4.4.3. 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. Энтропия.
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. Сложность
5.4.1. Понимание сложности. Неравновесное состояние систем
5.4.2. Сложное поведение и фазовое пространство
5.4.3. Специфика поведения живых и социальных систем
5.4.4. Сложность адаптивных стратегий живого мира
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. Лайел)
6.3.2. Эволюционная теория естественного отбора (Ч. Дарвин, А Уоллес)
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)
6.4.6. 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
7.1.4. Порядок распространения жизни
7.2. Биогеохимические процессы в биосфере
7.2.1. Состав вещества биосферы
7.2.2. Особенности основных биосферных циклов
7.2.3. Биохимические функции живого вещества
7.2.4. Биогенная миграция атомов и биогеохимические принципы
7.3. Экологическая структура биосферы
7.3.1. Биосфера: многокомпонентная иерархическая система
7.3.2. 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 биосферы
7.4.2. Современные подходы к исследованию биоразнообразия
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. Культурная и поведенческая 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. Основания современного мировоззрения
8.3.2. Глобальные последствия развития цивилизации
8.3.3. Деятельность «Римского клуба» и института Л. Брауна «Worldwatch»
8.3.4. Новые ценности
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
8.5.1. Основные направления развития искусственного интеллекта
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 принцип
9.2. Мезомир
9.2.1. Эволюция планеты Земля
9.2.2. Экологическая структура мезомира
9.2.4. 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 природы
9.3.5. Фундамент материи: физический вакуум и его состояния
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 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
Литература по главам
Литература дополнительная
Словарь терминов
Примечания

ПРЕДИСЛОВИЕ

Особенностью любой книги, посвящённой предмету «Концепции современного естествознания», является то, что её содержание вряд ли будет полностью соответствовать содержанию самого предмета. Чтобы понять это, достаточно попытаться представить, что такое «современное естествознание»: сотни дисциплин, ставящих и решающих тысячи сложнейших проблем; десятки специальных научных языков, которыми пользуются миллионы лучших интеллектуалов нашей планеты; десятки и сотни концепций, гипотез, теорий, порой неимоверно сложных для понимания в силу своей специфичности; наконец, постоянно возрастающий поток информации в условиях дифференциации уже существующих отраслей знания.

Разумеется, глупо пытаться «втиснуть» всё богатство современного естественнонаучного знания в пределы одной книги. Вполне очевидно, что всё это не может быть ни представлено в ней, ни освоено теми, кто изучает данный предмет. Для решения проблемы следует изначально принять некий философский «формат», то есть определённую схему, которая, сообразуясь с дидактическими целями курса, укладывает в себя лишь самое необходимое для создания представления о современном состоянии естествознания.

Очевидно, что любая схема предполагает ограничения. В нашей книге, например, теряется возможность в полном объёме охарактеризовать особенности современных концепций в различных отраслях естествознания, но взамен возникает возможность выделить общие этапы и тенденции его развития, дать представление о структуре познавательных процессов.

Таким образом, в книге, посвящённой предмету «Концепции современного естествознания», вполне реально попытаться изложить сведения об истории развития естествознания, структуре познания и о тенденциях развития современного естественнонаучного знания. Требовать большего означает не понимать того, что концепции современного естествознания в полном объёме не могут быть, во-первых, усвоены теми, кому они предназначены, а во-вторых, популярно и полно изложены в пределах какой-либо книги.

Да и в чём смысл такого требования? Детальное знание неких естественнонаучных проблем для человека, который, возможно, никогда не будет заниматься ими впоследствии, вряд ли необходимо. Но для современного состояния дел жизненно важно, чтобы у каждого, тем более у человека, который когда-то обязательно будет принимать ответственные решения, было развито чувство «укоренённости» себя в мире. Укоренённости не только культурной, но и биологической, физической, «укоренённости» в чувстве родства со всем живым на планете.

Созданию такого интеллектуального настроя и нравственного статуса философский «формат» «Концепций современного естествознания», несомненно, будет способствовать, так как, в конечном счёте, учебная цель предмета сводится к прояснению роли и значения естествознания в современном мире и, следовательно, к пониманию себя как неотъемлемой и зависимой части этого мира.

Разнообразие тем, содержание книги и её структура ориентированы на создание устойчивого комплекса знаний, представляющих положение дел в современном естествознании. Содержание книги преследует цель дать общую картину естественнонаучного миропонимания, основанного на целостном историческом подходе и философских обобщениях.

ВВЕДЕНИЕ

Мы движемся вперёд в понимании мира. Его познание невозможно без усвоения накопленных знаний. Это нелёгкий труд, превратившийся в современном мире в процесс, длящийся всю жизнь. Освоение уже существующего знания и сотворение нового, по сути, единый неразрывный процесс. Естественно, что любое новое знание невозможно, если оно не основано на уже существующем знании. Поэтому столь важно освоение традиции.

Традиция предполагает связь уже познанного и познаваемого. Столь необходимая связь между прошлым и будущим реализуется во многом благодаря систематизации и классификации. Коротко остановимся на структуре естествознания и его месте в общей классификации наук. Хотя мы и говорим ниже о естествознании как донаучном, преднаучном и научном, выделяя тем самым этапы развития собственно естествознания, но на самом деле вплоть до научного этапа, то есть до XVII века эволюция естествознания происходила в рамках натурфилософии. Вплоть до оформления естествознания как совокупности дисциплин, изучающих природу на основе математических принципов, оно развивалось как совокупность сведений об устройстве природе. Отсутствовали атрибуты, столь характерные для современного естествознания, - техника и математизация.

Само понятие «естествознание» носит обобщающий характер. Очевидно, что оно лишь констатирует факт возникновения совокупности дисциплин, исследующих природу. В основании этой совокупности уже со времён Аристотеля лежит физика. Именно она почти до XX века определяла нормативы научно-исследовательской деятельности в области естествознания, и не только его. Разумеется, современное знание не может быть охарактеризовано только как естественнонаучное и даже как только научное. К началу XXI века вследствие интеграционных процессов, возникших в науке благодаря развитию кибернетики, общей теории систем, синергетики, вследствие глобализации информационных процессов, прежде очевидные и чётко определяемые границы естествознания были размыты.

Тем не менее, в современной системе знания мы можем выделить, как минимум, четыре относительно самостоятельных типа: гуманитарное знание, техническое знание, математическое знание и естествознание. Наиболее специфичным среди этих типов знания является математика. Она одновременно универсальна для прочих типов знания и зависима от них, поскольку в любом случае имеет смысл, если только определяет и описывает закономерности безотносительно к предмету исследования. Сегодня вряд ли можно представить развитие техники, естествознания и даже гуманитарного знания без математики.

Структура естествознания основана на общем определении естествознания как совокупности наук о природе («естестве»). Понятно, что это весьма расплывчатое определение, которое позволяет сводить воедино такие трудно сопоставимые дисциплины, как, например, биологию и геологию. Тем не менее, в самом общем смысле структура естествознания и классификация знания в целом может быть основана на этой посылке. Итак, в качестве общего определения структуры можно выдвинуть следующее: к естествознанию относятся дисциплины, предметом исследования которых являются закономерности природы. То есть, совокупностью химических закономерностей в природе занимается химия, совокупностью физических отношений в природе занимается физика, совокупностью биологических отношений в природе занимается биология и т. д.

Конечно, при таком подходе возникает вопрос: можно ли вне связи с другими закономерностями, например, физическими выделять и рассматривать химические связи и, следовательно, возможна ли химия как дисциплина, основанная на исследовании только химических закономерностей? Сегодня мы понимаем, что это абстрактный подход, который, в конечном счёте, провоцирует дисциплинарную дифференциацию знания. В то же время подобный подход позволяет хотя бы относительно структурировать естествознание и выделить его в качестве отдельной совокупности наук среди других типов знания.

Пользуюсь случаем, чтобы выразить искреннюю благодарность коллективу кафедры философии и методологии науки Башкирского государственного университета за поддержку и помощь при работе над книгой. Выражаю особую признательность научному редактору рукописи профессору А. Ф. Кудряшёву. Его рекомендации и произведённый им скрупулёзный анализ текста позволили улучшить структуру и содержание книги. Выражаю глубокую благодарность профессору В. Н. Финогентову, профессору Б. М. Миркину, профессору М. А. Фатыхову за рецензирование рукописи. Благодаря проделанному ими анализу рукописи в методологическом, биологическом и физическом аспектах удалось избежать многих неточностей и улучшить качество книги. Также выражаю искреннюю признательность профессору А. И. Селиванову, профессору А. В. Лукьянову, доценту Р. Р. Вахитову и доценту В. Е. Обухову, которые взяли на себя нелёгкий труд прочесть рукопись и высказали свои замечания и предложения. Хочу особо поблагодарить редактора Кузьмину Р. М. за тщательную корректуру текста книги.

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

Содержание курса «Концепции современного естествознания» реализуется триединством данного учебного пособия, программы лекций и плана практических занятий. Учебное пособие, программа и план составляют полный комплект необходимого учебного материала для студентов. Содержание всех трёх компонентов приведено в полное соответствие друг с другом. Итак, изучение и усвоение курса «Концепции современного естествознания» требуют использования плана практических занятий, программы лекций и текста учебного пособия.

Содержание книги, в соответствии с программой курса, разделено на девять глав, каждая из которых, в свою очередь, (за исключением первой главы, которая состоит из трёх вопросов – М. К.), разбита на пять вопросов и на раскрывающие эти вопросы параграфы. Содержание и смысл встречающихся в тексте слов со значком (*) раскрываются в находящемся в конце книги словаре терминов. Рекомендуется, в случае любых терминологических затруднений, прежде всего, заглянуть в этот словарь.

Кроме этого, в конце книги находится «Летопись естественнонаучных открытий» в области физики, астрономии, биологии, химии. Это весьма объёмные справочники, предназначенные утолить «первый информационный голод» по интересующим вопросам.

«Литература по главам» представляет собой тематизированное дополнение к содержанию рассматриваемой в данной главе темы. Она подобрана с таким расчётом, чтобы полностью «перекрыть» все возможные вопросы, могущие возникнуть при изучении материала. Кроме этого, литература по главам может и должна быть использована при подготовке к практическим занятиям.

«Литература дополнительная» может быть использована по усмотрению читателя. Рекомендуется обращение к ней для расширения кругозора в различных аспектах естествознания. Её можно использовать при написании рефератов и при подготовке к экзамену и зачёту.

Основная трудность при изучении материала учебника, как мне кажется, будет вызвана тем, что язык естествознания не может быть редуцирован (сведён) к естественному языку. Во всяком случае, эта процедура имеет чётко выраженные пределы, переходить которые нельзя без риска впасть в профанацию. Снять остроту этой проблемы призван упоминавшийся выше словарь терминов в конце учебника. И всё же читателя ожидает нелёгкая работа, ему понадобятся время и терпение для основательного освоения терминологии естествознания. Это то минимальное требование, которое необходимо предъявить. И оно понятно. Не зная соответствующего языка, нельзя достичь понимания предмета.

Текст сложен и требует внимательного чтения. Читателю предстоит пройти длинный и непростой путь от изучения предмета естествознания в первой главе до проблем, связанных с иерархией мироздания в девятой главе. Содержание глав, входящих в книгу, развёртывает широкий спектр проблем, относящихся к истории естествознания, возникновению и становлению научной методологии, фундаментальным концепциям естествознания, к проблемам самоорганизации, жизни, к возникновению и становлению биосферы и человека, к современным глобальным проблемам.

Содержание курса, излагаемого в этой книге, преследует следующие цели:

1. Получить представление о предмете естествознания, содержании и основных этапах истории его становления и развития.

2. Получить целостное и систематическое представление о концепциях современного естествознания.

3. Уяснить естественную и необходимую связь современного социально-гуманитарного знания с концепциями современного естествознания.