МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ БАШКИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ М. С. Кунафин КОНЦЕПЦИИ СОВРЕМЕННОГО ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ Учебное пособие (изд. второе, расширенное и дополненное) Уфа 2003 УДК 5 ББК 20 К 91 Кунафин М. С.
Концепции современного естествознания: Учебное пособие. Изд-е . — Уфа, 2003. — с. — ISBN В учебном пособии реализуются требования «Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования» (М., 1994 г.) к уровню подготовленности лиц, завершивших обучение по циклу естественнонаучных дисциплин. Книга составлена с расчётом того, чтобы каждый, кто пройдёт такое обучение, получил представление о методах естествознания, этапах его развития и основных научных концепциях. Учебное пособие предназначено для студентов высших учебных заведений и вместе с тем рассчитано на широкий круг читателей, интересующихся историей и перспективами современного естествознания, а также философским обоснованием естественнонаучных проблем. Под редакцией д.
филос. н., проф. А. Ф. Кудряшёва РЕЦЕНЗЕНТЫ: д. филос. н., проф. В. Н.
Финогентов (УГИС, Уфа); кафедра социально-гуманитарных дисциплин Уфимского юридического института ISBN (c) Башкирский университет, 2003 г.
ОГЛАВЛЕНИЕ ПРЕДИСЛОВИЕ 7 ВВЕДЕНИЕ 9 МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ 11 ГЛАВА 1. структура ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ 12 1.1. Предмет естествознания 12 1.1.1. Анализ понятия «природа» 12 1.1.2. Естествознание донаучное, преднаучное и научное 13 1.1.3. Неисчерпаемость предмета естествознания 14 1.1.4. Специфика донаучного и преднаучного 15 естествознания 15 1.1.5. Специфика научного естествознания 16 1.2. Генезис научного естествознания 16 1.2.1. Перспективы античной преднауки 17 1.2.2. Замещение реальных объектов идеальными 17 1.2.3. Операции преобразования и моделирование 18 изменений 18 1.3. Структура естественнонаучного познания 19 1.3.1. Принципы научного познания 19 1.3.2. Общие методы познания 20 1.3.3. Основные формы естествознания 21 1.3.4. Непостижимая эффективность математики 23 ГЛАВА 2.
ЭТАПЫ РАЗВИТИЯ ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ 25 2.1. Ступени развития знания 25 2.1.1. «Естественная магия» 25 2.1.2. Магия и религия 26 2.1.3.
Религия и естествознание 27 2.1.4. Специфика восточной преднауки 28 2.1.5. Письменность 28 2.2. Естественнонаучные аспекты античной 30 натурфилософии 30 2.2.1.
Евклидова геометрия — первая стандартная 30 научная теория 30 2.2.2. Древнегреческий атомизм 31 2.2.3. Механика Архимеда 32 2.2.4. Становление астрономии 33 2.3. Значение арабской системы знаний 35 в истории естествознания 35 2.3.1. Физические достижения арабского средневековья 36 2.3.2. Астрономия арабо-мусульманского средневековья 39 2.4. Научные революции 41 2.4.1. Первая научная революция (XVII век). Г. Галилей 41 2.4.2. Вторая научная революция 42 (кон. XVIII в.- нач. XIX века). И. Ньютон 42 2.4.3. Третья научная революция (кон.
XIX в.- сер. XX века) 43 2.4.4. Четвёртая научная революция (кон.
XX века) 45 2.5. Организация современного естествознания 47 2.5.1. Иерархия естественнонаучных законов 47 2.5.2. Этические принципы науки 49 2.5.3. Роль междисциплинарных исследований 51 в естествознании 51 ГЛАВА 3. ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ Концепции ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ 53 3.1. Термодинамика 53 3.1.1. Роль тепловых явлений в природе 53 3.1.2. Вещественная теория теплоты. 54 3.1.3.
Корпускулярная теория теплоты 55 3.1.4. Законы термодинамики 56 3.2. Молекулярно-кинетическая теория 56 (статистическая механика) 56 3.2.1. Основные положения молекулярно-кинетических представлений 57 3.2.2. Дискретность вещества 58 3.2.3. Химия. Периодическая таблица химических 58 элементов Д.
И. Менделеева 58 3.2.4. Закон сохранения энергии 63 3.3. Электромагнитная теория 64 3.3.1. История открытия электричества 64 3.3.2. М. Фарадей: исследования электромагнетизма 65 3.3.3. Заряд и поле. Закон сохранения электрического 66 заряда 66 3.3.4. Проводники, полупроводники и диэлектрики.
67 Электрический ток 67 3.3.5. Электромагнитное взаимодействие.
68 Электромагнитная теория поля 69 3.4. Квантовая теория 70 3.4.1. Хронология становления квантовой теории 71 3.4.2. Гипотеза М. Планка. Кванты 72 3.4.3.
Фотоэлектрический эффект и дискретная природа света 73 3.4.4.
Квантовая теория атома Н. Бора 73 3.4.5. Вероятностный характер процессов 75 в микромире 75 3.4.6.
Гипотеза Луи де Бройля об универсальности 77 корпускулярно-волнового дуализма 77 3.4.7. Принцип неопределённости В.
Гейзенберга 78 3.4.8. Волновая механика и уравнение Э. Шредингера 80 3.4.9. Принцип дополнительности Н. Бора 81 3.5. Симметрия 82 3.5.1.
Симметрия и законы сохранения 83 3.5.2. Принципы, организующие сходство 84 3.5.3. Роль симметрии в организации мира 86 ГЛАВА 4. КОНЦЕПЦИИ ДВИЖЕНИЯ, 89 ПРОСТРАНСТВА И ВРЕМЕНИ 89 4.1. Генезис представлений о пространстве и времени 89 4.1.1.Биологические предпосылки времени и виды 89 пространства. 89 4.1.2. Пространство и время мифа и натурфилософии 91 4.1.3.
Теоцентрическая модель пространства 92 и времени 92 4.2. Классические концепции пространства и времени 94 4.2.1. Проблема континуальности и дискретности 94 пространства и времени 94 4.2.2. Классические интерпретации пространства 95 и времени 95 4.2.3. Проблемы реального пространства 97 4.3. Предпосылки неклассических интерпретаций 99 пространства и времени 99 4.3.1. Принцип относительности и инерциальные 100 системы (Г. Галилей) 100 4.3.2.
Эфир как абсолютная система отсчёта. 101 Опыт Майкельсона — Морли 101 4.3.3.
Принцип относительности и электродинамика 102 Максвелла 102 4.4. Специальная теория относительности (СТО) 104 4.4.1. А.
Эйнштейн.
Единство пространства и времени. Связь массы и энергии 104 4.4.3. Пространство и время в инерциальных 106 системах 106 4.4.4. Неоднозначность геометрии физического 109 пространства. Неевклидовы геометрии 109 4.5. Общая теория относительности (ОТО) 111 4.5.1. Инерция и гравитация 111 4.5.2. Теория гравитации 113 4.5.3. Гравитационные массы и искривление 114 пространства — времени 114 ГЛАВА 5. ХАОС. САМООРГАНИЗАЦИЯ. 117 СЛОЖНОСТЬ 117 5.1. Хаос и порядок 117 5.1.1. Энтропия 117 5.1.2. Принципы системности и целостности 119 5.1.3.
Нелинейные системы.
Рождение порядка 120 5.2. Самоорганизация 122 5.2.1. Синергетика 122 5.2.2 Механизм самоорганизации 123 5.2.3. Самоорганизация в диссипативных структурах 124 5.3. Необходимость и случайность 126 5.3.1. Проявление необходимости и случайности 126 5.3.2. Необходимость хаоса 129 5.3.3. Смысл информации 132 5.4.
Сложность 132 5.4.1. Понимание сложности.
Неравновесное 133 состояние систем 133 5.4.2. Сложное поведение и фазовое пространство 134 5.4.3. Сложность поведения живых и социальных 136 систем 136 5.4.4.
Сложность адаптивных стратегий в живом мире 137 5.5. Управление 139 5.5.1. Кибернетика и теория управления 140 5.5.2. Информационная структура управления 140 5.5.3. Эффект обратной связи 142 ГЛАВА 6. ЖИЗНЬ 144 6.1. Проблема возникновения жизни 144 6.1.1. Специфика жизни как особого уровня 144 организации материи 144 6.1.2.
Гипотеза творения (креационизм) 145 6.1.3.
Гипотеза спонтанного зарождения жизни 145 6.1.4. Гипотеза стационарного состояния 146 6.1.5. Гипотеза панспермии 146 6.1.6. Теория биохимической эволюции 146 6.2. Структура живого вещества 148 6.2.1. Признаки живого вещества 148 6.2.2. Виды регуляции организма 149 6.2.3. Постоянство внутренней среды (гомеостаз) 150 6.3.
Теории эволюции 151 6.3.1. Зарождение эволюционного учения 152 (Ж. Ламарк, Ж. Кювье, Ч. Лайель) 152 6.3.2. Эволюционная теория естественного отбора 153 (Ч. Дарвин, А. Уоллес) 153 6.3.3. Номогенез как альтернатива дарвинизму и как его дополнение 155 6.3.4. Вид и видообразование 157 6.3.5. Проблемы видообразования 158 6.4.
Теория наследственности 159 6.4.1. Закон доминирования Г.
Менделя 160 6.4.2. Хромосомная теория наследственности 161 6.4.3.
Структура гена. Расшифровка 163 генетического кода 163 6.4.4. ДНК, её роль в реализации наследственной 163 информации 163 6.4.5. Клеточная теория (Т. Шван, М Шлейден) 165 1.4.6. Биогенетический закон 165 6.5.
Философское и естественнонаучное 166 постижение смерти 166 6.5.1. Биологический и социальный смысл смерти 167 6.5.2. Что такое бессмертие? 167 6.5.3.
Социальные следствия развития генной 169 инженерии 170 6.5.4. Социальные и этические проблемы 171 клонирования 171 ГЛАВА 7. БИОСФЕРА 174 7.1.
Генезис биосферы 174 7.1.1. Геологические условия возникновения 174 биосферы 174 7.1.2. Эволюция биосферы. Живое вещество 175 7.1.3. Роль абиотических и биотических 178 круговоротов 178 7.1.4. Порядок распространения жизни 180 7.2. Биогеохимические процессы в биосфере 181 7.2.1. Состав вещества биосферы 182 7.2.2. Особенности основных биосферных циклов 184 7.2.3.
Биохимические функции живого вещества 185 7.2.4. Биогенная миграция атомов 186 и биогеохимические принципы 186 7.3. Экологическая структура биосферы 187 7.3.1. Биосфера — многокомпонентная иерархическая 188 система 188 7.3.2.
Прокариоты и эукариоты. Бактерии. 189 Вирусы и сине-зелёные водоросли 189 7.3.3. Растения. Грибы. Животные 190 7.4. Глобальное биологическое разнообразие 191 и подходы к его изучению 191 7.4.1. Современные представления о видовом 192 разнообразии биосферы 192 7.4.2. Современные подходы к исследованию 193 биоразнообразия 193 7.5. Ноосферогенез 194 7.5.1.
В.
И.
Вернадский о переходе биосферы 194 в ноосферу 194 7.5.2. Естественноисторические аспекты 196 трансформации биосферы в ноосферу 196 7.5.3. Антропоцентризм и биосферное мышление 197 ГЛАВА 8. ЧЕЛОВЕК 199 8.1. Человек как вид 199 8.1.1. Человек: особый вид животных 199 8.1.2. Культурный и биологический аспекты 200 эволюции человека 200 8.1.3.
Нарушение основного биологического закона 201 8.2. Сознание и поведение 202 8.2.1.
Функции головного мозга. 202 Успехи нейрофизиологии 202 8.2.2. Поведение 204 8.2.3.
Бихевиоризм 206 8.2.4. Гештальтпсихология 207 8.2.5.
Этология и социобиология 207 8.3. Современное мировоззрение и планетарные 210 проблемы 210 8.3.1. Проблема формирования современного 210 мировоззрения 210 8.3.2. Глобальные последствия развития 211 цивилизации 211 8.3.3. Деятельность «Римского клуба» и института 212 Л. Брауна «Worldwatch» 212 8.3.4.
Новые ценности 218 8.4. Концепция устойчивого развития 220 8.4.1. Экологическая и экономическая компоненты деятельности 221 8.4.2. Общие положения концепции устойчивого 221 развития 221 8.4.3.
Условия устойчивого развития и ключевые 222 понятия концепции 222