На главную книги, на страницу текущей главы

М. К. Гусейханов, О. Р. Раджабов

КОНЦЕПЦИИ СОВРЕМЕННОГО ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ

Источник
http://www.alleng.ru/d/natur/nat003.htm

По этому адресу полный текст учебника, во избежании исчезновения там этого файла он скачан, загружен на мой сервер его можно скачать здесь Этот файл со всеми картинками, таблицы сверстаны как таблицы, формулы вставленые в виде картинок иногда слипаются с текстом, но вроде все на месте, проверены выборочно.

Есть еще версия этого учебника с хорошей разбивкой по оглавлению, удобно искать темы. Но без больших картинок, таблицы скопированы как получилось, где то вышли где-то текст в куче. Формулы данные в картинках присутствуют. Все ли не проверено:

http://www.gumer.info/bibliotek_Buks/Science/guseihan/index.php

Издательско-торговая корпорация «Дашков и К°»
М. К. Гусейханов, О. Р. Раджабов
КОНЦЕПЦИИ
СОВРЕМЕННОГО
ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ
Учебник
Издание шестое, переработанное и дополненное. Рекомендовано Министерством образования и науки
Российской Федерации в качестве учебника для студентов высших учебных заведений. Москва, 2007

УДК 001 ББК 20 Г96
Рецензенты:
А. Д. Гладун — председатель экспертного совета по общим естественнонаучным дисциплинам Министерства образования РФ, доктор физико-математических наук, профессор МФТИ;
Л. В. Королева — доктор физико-математических наук, профессор МГПУ;
О. П. Мелехова — член экспертного совета Министерства образования РФ, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник;
Г. К. Сафаралиев — заместитель председателя комитета по науке и образованию Государственной Думы РФ, доктор физико-математических наук, профессор ДГУ.

Г96
Гусейханов М. К., Раджабов О. Р. Концепции современного естествознания: Учебник. — 6-е изд., перераб. и доп. — М.: Издательско-торговая корпорация «Дашков и К°», 2007. — 540 с.
ISBN 978-5-91131-306-7
В учебнике рассматриваются важнейшие концепции современного естествознания: этапы развития естественно-научной картины мира, современные представления о строении и развитии природы микро-, макро- и мегами-ров; эволюция представлений о пространстве, времени и материи; принципы относительности и дополнительности; соотношение неопределенностей; законы сохранения в микро- и макромире; природа элементарных частиц, энергии и вещества; концепции происхождения эволюции живой природы и человека; биосфера и экология; специфика современного естествознания; синергетика; самоорганизация в различных системах, проблемы современного естествознания; мировоззрение и НТР.
Учебник подготовлен в соответствии с Государственным стандартом высшего профессионального образования и предназначен для студентов вузов, изучающих концепции современного естествознания, преподавателей, аспирантов и учащейся молодежи, интересующейся мировоззренческими и теоретико-познавательными проблемами естествознания и философии.
УДК 001 ББК 20

ISBN 978-5-91131-306-7

© M. К. Гусейханов, О. Р. Раджабов, 2006

OCR: Ихтик (г.Уфа) ihtik.lib.ru

Содержание
Введение......................................................................................... 9
Глава 1. ЕСТЕСТВОЗНАНИЕ КАК ЕДИНАЯ НАУКА
О ПРИРОДЕ........................................................................... 13

  1. Естественно-научная и гуманитарная культуры....................... 13
  2. Место науки в системе культуры и ее структура..................... 14
  3. Характерные черты науки........................................................ 18
  4. Естествознание — фундаментальная наука............................. 21

Глава 2. ХАРАКТЕРИСТИКА ЕСТЕСТВЕННО
НАУЧНОГО ПОЗНАНИЯ
..................................................... 26

  1. Структура научного познания.................................................. 26
  2. Основные методы научного исследования............................... 29
  3. Динамика развития науки. Принцип соответствия.................. 36

Глава 3. ВАЖНЕЙШИЕ ЭТАПЫ РАЗВИТИЯ
ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ............................................................ 41

  1. Система мира античных философов........................................ 41
  2. Геоцентрическая и гелиоцентрическая системы строения мира. 49
  3. Механистическая и электромагнитная картины мира________ 55
  4. Современная естественно-научная картина мира..................... 60

Глава 4. КОНЦЕПЦИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ
ПРОСТРАНСТВА И ВРЕМЕНИ.......................................... 69

  1. Понятие пространства и времени............................................. 69
  2. Измерение времени.................................................................. 73

3


  1. Пространство и время в специальной теории относительности.. 76
  2. Общая теория относительности о пространстве

и времени................................................................................ 86
Глава 5. СТРОЕНИЕ МАТЕРИАЛЬНОГО МИРА..................... 94

  1. Структурное строение материального мира............................. 94
  2. Краткая характеристика микромира......................................... 95
  3. Краткая характеристика макромира........................................ 100
  4. Краткая характеристика мегамира.......................................... 106

Глава 6. ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ И ДВИЖЕНИЕ
СТРУКТУР МИРА............................................................... 113

  1. Четыре вида взаимодействий и их характеристика................ 113
  2. Концепции близкодействия и дальнодействия....................... 116
  3. Вещество, поле, вакуум. Принцип суперпозиции.................. 117
  4. Фундаментальные постоянные мироздания............................ 119
  5. Антропный космологический принцип.................................. 123
  6. Характер движения структур мира......................................... 126

Глава 7. ОСНОВНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ
МИКРОМИРА......................................... ........................... 133

  1. Элементарные частицы........................................................... 133
  2. Корпускулярно-волновая природа микрообъектов................. 142
  3. Концепция дополнительности................................................ 148
  4. Вероятностный характер законов микромира. Концепции неопределенности и причинности........................................................................... 150

7.5. Электронная оболочка атома.................................................. 153
Глава 8. КОНЦЕПЦИИ ВЕЩЕСТВА И ЭНЕРГИИ................ .162
8.1. Многообразие форм материи................................................. 162
4


  1. Вещество и его состояния...................................................... 164
  2. Энергия и ее проявления в природе....................................... 167
  3. Законы сохранения в природе................................................ 182
  4. Законы сохранения и принципы симметрии........................... 189

Глава 9. СОСТАВ, СТРУКТУРА
И ВЗАИМОПРЕВРАЩЕНИЯ ВЕЩЕСТВ.......................... 197

  1. Концептуальные уровни в познании веществ........................ 197
  2. Состав вещества и химические системы................................ 201
  3. Структура вещества и его свойства........................................ 209
  4. Химические процессы............................................................ 213
  5. Эволюция химических систем и перспективы химии_______ 217

Глава 10. ПРИРОДА МЕГАМИРА............................................ 222

  1. Расстояния и размеры в мегамире......................................... 222
  2. Земля как планета и природное тело.................................... 230
  3. Состав и строение Солнечной системы................................ 243
  4. Солнце, звезды и межзвездная среда.................................... 253
  5. Галактики............................................................................. 259

Глава 11. ХАРАКТЕР ЕСТЕСТВЕННО-НАУЧНЫХ
ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ПРИРОДЫ................................... 269

  1. Детерминизм процессов природы......................................... 269
  2. Термодинамика и концепция необратимости....................... 273
  3. Проблема "тепловой смерти Вселенной".............................. 279

Глава 12. ПРОИСХОЖДЕНИЕ И ЭВОЛЮЦИЯ
ВСЕЛЕННОЙ....................................................................... 286

  1. Большой взрыв и расширяющаяся Вселенная....................... 286
  2. Начальная стадия Вселенной................................................ 292
  3. Космологические модели Вселенной.................................... 297

5


Глава 13. ПРОИСХОЖДЕНИЕ И ЭВОЛЮЦИЯ
НЕБЕСНЫХ ТЕЛ, ЗЕМЛИ.................................................. 301

  1. Происхождение и эволюция галактик и звезд....................... 301
  2. Происхождение планет Солнечной системы......................... 307
  3. Происхождение и эволюция Земли....................................... 317
  4. Космос и Земля..................................................................... 330

Глава 14. КОНЦЕПЦИИ ПРОИСХОЖДЕНИЯ ЖИЗНИ.. .343

  1. Концепции происхождения жизни на Земле......................... 343
  2. Классификация уровней биологических структур

и организация живых систем................................................. 357

  1. Генная инженерия и биотехнология...................................... 363
  2. Проблемы происхождения жизни во Вселенной................... 367

Глава 15. ЭВОЛЮЦИЯ ЖИВОЙ ПРИРОДЫ............ ............. 374

  1. Доказательства эволюции живого......................................... 374
  2. Пути и причины эволюции живого....................................... 378
  3. Эволюционная теория Дарвина............................................. 381
  4. Современная теория органической эволюции....................... 384
  5. Синтетическая теория эволюции.......................................... 387
  6. Другие концепции эволюции живого.................................... 389

Глава 16. КОНЦЕПЦИЯ ПРОИСХОЖДЕНИЯ
И ЭВОЛЮЦИИ ЧЕЛОВЕКА............................................... 397

  1. Человек как предмет естественно-научного познания... 397
  2. Сходства и отличия человека от животных........................... 399
  3. Концепции появления человека на Земле. Антропология..... 402
  4. Эволюция культуры человека. Социобиология..................... 410
  5. Проблемы поиска внеземных цивилизаций.......................... 415
  6. Проблема связи с внеземными цивилизациями..................... 420

6


Глава 17. ЧЕЛОВЕК................................................................... 425

  1. Физиология человека............................................................ 425
  2. Эмоции и творчество............................................................ 432
  3. Здоровье и работоспособность.............................................. 435
  4. Вопросы биомедицинской этики.......................................... 440

Глава 18. УЧЕНИЕ О БИОСФЕРЕ И ЭКОЛОГИИ.................. 448

  1. Биосфера.............................................................................. 448
  2. Экология............................................................................... 453
  3. Современные проблемы экологии........................................ 456
  4. Ноосфера...................................... ,...................................... 460
  5. Демографическая проблема.................................................. 467

Глава 19. МЕТОДЫ СОВРЕМЕННОГО
ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ........................................................... 474

  1. Системный метод исследования........................................... 474
  2. Кибернетика — наука о сложных системах.......................... 479
  3. Методы математического моделирования............................. 481
  4. Математическое моделирование в экологии......................... 484

Глава 20. САМООРГАНИЗАЦИЯ В ПРИРОДЕ....................... 491

  1. Парадигма самоорганизации................................................. 491
  2. Синергетика......................................................................... 493
  3. Особенности эволюции неравновесных систем.................... 495
  4. Самоорганизация — источник и основа эволюции............... 498
  5. Самоорганизация в различных видах эволюции................... 503

Глава 21. СОВРЕМЕННОЕ ЕСТЕСТВОЗНАНИЕ
И БУДУЩЕЕ НАУКИ.......................................................... 508

  1. Особенности современного этапа развития науки................ 508
  2. Естествознание и мировоззрение.......................................... 511

7

  1. Естествознание и философия................................................ 514
  2. Естествознание и научно-техническая революция................ 516
  3. Общие закономерности современного естествознания......... 524
  4. Современная естественно-научная картина мира

и Человек............................................................................... 526
21.7.  Особенности в развитии современной науки....................... 529
Литература.................................................................................... 535
8


Светлой памяти наших родителей и учителей посвящаем эту книгу
Введение
Гармонию мира способен ли Смертный постичь, Чей приход и уход Для него самого непонятен?
Ибн Сина (Авиценна)
Государственные образовательные стандарты высшего профессионального образования Российской Федерации требуют освоения студентами гуманитарных и социально-экономических специальностей учебного курса по дисциплине "Концепции современного естествознания". Включение данной дисциплины в программу гуманитарных факультетов вузов обусловлено необходимостью ознакомления студентов с неотъемлемым элементом единой культуры — естествознанием — и формирования целостного взгляда на окружающий мир. Этот курс призван содействовать получению широкого базового высшего образования, способствовать всестороннему развитию личности. Учебный курс отражает основной комплекс концепций современного естествознания, дает панораму наиболее известных методов и законов современной науки, демонстрирует специфику рационального метода познания окружающего мира. Это тем более необходимо, так как сейчас рациональный естественно-научный метод все шире проникает в гуманитарную среду, формируя целостное научное знание общества. Наука приобретает все более универсальный язык, адекватный философии, психологии, социальным наукам и даже искусству. Возникшая сегодня тенденция к гармоничному синтезу двух традиционно различных культур, гуманитарной и естественно-научной, созвучна потребностям общества в целостном мировоззрении и подчеркивает актуальность данной дисциплины.
9

Для изучения предлагаются те направления и проблемы, которые определяют облик современного естествознания и научный подход к культуре. Одной из задач курса является формирование представлений о картине мира как основе целостности и многообразия природы. Поэтому в программу введены важнейшие концепции современного естествознания: представления о пространстве, времени и материи; законы сохранения в мире; концепции происхождения и эволюции Вселенной, жизни и человека; биосфера и экология; специфика самоорганизации, системных методов исследования и др.
Хорошо известно стремление людей найти общее в окружающем их многообразии вещей и явлений природы. Это стремление воплотилось в представлении о единстве мира. Целостное отражение единства мира — это результат синтеза данных естественных наук: физики, астрономии, химии, биологии и др.
Исторически мировоззрение развивалось от комплекса первобытных эмпирических знаний, мифологических, религиозных представлений к философско-теоретическому мировоззрению, и, зачастую в учениях мыслителей переплетались религиозные и рациональные компоненты познания. Привнесение рациональных представлений поднимало мировоззрение на качественно новую ступень, но не снимало еще само по себе вопроса о ненаучном отражении действительности, о наличии иррационального элемента в этом мировоззрении.
Стремление к единству многообразного получило одно из своих воплощений в научных догадках мыслителей Древнего Востока, античной Греции и Рима. Следует подчеркнуть, что эти догадки, а затем гипотезы представляли собой единство естественно-научного и философского подходов к анализу действительности.
Идея о Вселенной как едином целом, законы функционирования которого доступны человеческому познанию и пониманию, сыграли и продолжают играть конструктивную роль в формировании научной картины мира. Действительно, именно эта идея краеугольным камнем лежит в мировоззренческом и методологическом основании современной науки. "Основой
10

всей нашей научной работы", "сильнейшей и благороднейшей из пружин научного исследования" назвал Эйнштейн убеждение в рациональном (законообразном) устройстве Вселенной. "Без веры во внутреннюю гармонию нашего мира, — подчеркивал он, — не могло бы быть никакой науки".
Становление современной естественно-научной картины мира являет собой историческую, революционную или эволюционную смену одних научных взглядов другими.
История человеческого познания — это история возникновения, развития и замены одних научных картин мира другими, которые возникают в недрах предыдущих и в процессе эволюции приближаются к объективной научной картине мира. Основными формами обобщения фактов в системе мира, которые обеспечивают эволюционное ее развитие, являются: 1) объяснение фактов в рамках существующей системы мира; 2) объяснение фактов путем введения дополнительных понятий, новых способов формализации или с помощью введения ограничений на принципы теории. Таким образом, научная революция выступает как растянутый во времени, целостный, закономерный и периодически повторяющийся этап развития научного познания, для которого характерно скачкообразное формирование новой фундаментальной научной теории или научной системы мира.
Современная научная картина мира — это картина эволюционирующей Вселенной. Эволюция Вселенной включает в себя эволюцию вещества, ее структуры, а также эволюцию живого и социального общества. Эволюция вещества сопровождалась понижением его температуры, плотности, образованием химических элементов. С эволюцией структуры связано возникновение сверхскоплений галактик, обособление и формирование звезд и галактик, образование планет и их спутников.
Таким образом, Вселенная предстает перед нами как бесконечно развертывающийся во времени и пространстве процесс эволюции материи. В этом процессе взаимосвязанными оказываются самые разнообразные объекты и явления микромира и мегамира. Выяснилось, что во все эпохи научная мысль харак-
11

теризовала с дополнительностью макроскопического и микроскопического аспектов.
Для студента-гуманитария особенно принципиально осознание проблем общественной жизни в их связи с основными концепциями и законами естествознания. При этом ключевые этапы развития естествознания показывают, каким образом протекал диалог науки и общества в разные исторические периоды, демонстрируя преемственность и непрерывность в изучении природы.
Данная дисциплина не представляет собой механическое соединение традиционных курсов физики, химии, биологии, экологии и других, а является продуктом междисциплинарного синтеза на основе комплексного историко-философского, культурологического и эволюционно-синергетического подходов к современному естествознанию, поэтому ее эффективное освоение возможно на основе применения новой парадигмы, способной объединить естественно-научный и гуманитарный компоненты культуры, и осознания универсальной роли метаязыка, синтезирующего фундаментальные законы естествознания, философии и синергетики.
Изучивший ее должен четко представить себе подлинное единство и целостность природы, то единое основание, на котором построено бесчисленное разнообразие предметов и явлений окружающего нас мира и из которого вытекают основные законы, связывающие микро-, макро- и мегамиры, Землю и Космос, физические и химические явления между собой и с жизнью, с разумом.
12