Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего  профессионального образования

«Московская государственная академия

приборостроения и информатики»

Е.Н. Фигуровский, Б.Я. Шпиченецкий

КОНЦЕПЦИИ СОВРЕМЕННОГО ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ

учебное пособие

Москва, 2005

 

УДК 50

Рекомендовано Ученым советом МГАПИ в качестве учебного пособия для студентов  гуманитарных специальностей 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Рецензент – доцент, к.ф. – м.н. Е.А. Коломийцева   

 
 
 

Учебное пособие предназначено для студентов МГАПИ,

изучающих дисциплину «Концепции современного естествознания»  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Издательство  МГАПИ

Содержание

 
 
 

      Введение………………………………………………………4

 

1.   Панорама современного естествознания…………………………..4

2.   Иерархия структур в микро-, макро- и мегамире …………………..7

3.   Представления о концепциях материи,  движения, пространства и 

      времени ……………………………………………………..9

4.   Механическое движение. Классическая  концепция Ньютона………..12

5.   Колебания и волны…………………………………………..18

6.   Фундаментальные взаимодействия. … ……………………………19

7.   Статистические и термодинамические  свойства макросистем ……….23

8.   Концепция корпускулярно-волнового  дуализма …………………….26

9.   Элементы атомной и ядерной  физики ……………………………..29

10. Развитие химических концепций ………………………………….33

11. Мегамир.  Современные космологические концепции  ……………….39

12. Планета  Земля и современные представления  о литосфере..………….45

13. Биосфера. Биологические концепции…..……………………………48

14. Экология  в современном мире …………………………………….52

15. Феномен  человека ……………………………………………….56

16. Самоорганизация в природе ……………..…………………………58

    

      Вопросы  для подготовки к экзамену…………………………….62

           Рекомендуемая литература……………………………………….63            
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Введение

     Зачем будущим экономистам, юристам, управленцам  надо изучать дисциплину «Концепции современного естествознания»? Концепция  – это совокупность наиболее существенных элементов теории или учения, определённый способ понимания, трактовки каких-либо явлений, основная точка зрения. Знание концепций современной физики, химии, биологии и других естественных наук позволит повысить профессионализм. Поясним вышесказанное примером. Юрист разбирает дело о столкновении судов. Конечно ему надо знать законы, принятые в мировой практике судовождения. Но с другой стороны, если он не знает, что такое масса, перемещение, скорость, ускорение и т.д. он не сможет применить свои профессиональные знания. Менеджер рекламирует изделия какого-то предприятия. Хорошо известно, что на выставках или просмотрах первые вопросы всегда касаются технических сторон изделия и он должен разбираться в этих вопросах. Это же относиться к специалистам по маркетингу, рекламе, управленцам.   

     1. Панорама современного  естествознания

     1.1. Естественнонаучная и гуманитарная культура

     Под культурой понимается создание сферы жизнедеятельности, включающей в себя совокупность материальных и духовных ценностей. Культура делится на естественнонаучную, гуманитарную, техническую и т.д. Под естественнонаучной культурой понимается знание о природе.

     Естествознание – это совокупность наук о природе: физики, химии, биологии, наук о Земле и всей Вселенной, экологии, физиологии и т.д. Физика – основа современного естествознания. Физика по-гречески «природа» - это наука, изучающая простейшие и вместе с тем наиболее общие закономерности явлений природы, свойства и строение материи и законы ее движения. Естественные науки познают законы природы, независящие от постороннего влияния, поэтому их законы носят объективный характер.

     Гуманитарная  культура включает в себя знания о духовном мире человека и человеческом обществе. Это такие науки как философия, история, право, экономика, социология и др. Основной особенностью этих наук является направленность на человека. К гуманитарной культуре относятся: религия, искусство,… т.е. всё, что основано  на человеческом общении.

     1.2.Научный  метод

     Наука - является одним из важнейших элементов  общественной жизни.

     Наука – особый вид человеческой деятельности, направленный на получение, передачу, хранение и использование знаний. Это система достоверных знаний об объективных законах развития природы, общества.

     Наука – это, прежде всего метод, определяющий путь исследований, Этот путь многие ученые проходят по следующим этапам: постановка задачи исследования; анализ известных теорий и методов решения задачи; опровержение известного, установление фактов, не укладывающихся в известные теории, и выдвижение гипотезы (обоснованного предположения) по устранению этого противоречия; теоретическая и экспериментальная проверка гипотезы; разработка новых теорий, позволяющих решить поставленную задачу.

     Есть  два логических способа применений научного метода: дедуктивный, предполагающий движение мысли от общего к частному и индуктивный - обобщение частных фактов, явлений в единой теории. Индуктивным методом воспользовался Ньютон при открытии второго закона. Он подверг сомнению принятый до него в науки тезис, что сила вызывает скорость, и выдвинул гипотезу о том, что сила вызывает изменение скорости, то есть ускорение. Проведя эксперименты, подтверждающие эту гипотезу, он пришёл к открытию второго закона.

     1.3.   История развития  естествознания

     Парадигма - это общепринятая и достаточно устойчивая организация научных знаний, господствующая в течение определённого времени в научном сообществе и дающая представление о мире. Смена одной парадигмы на другую связана с коренной ломкой устоявшихся представлений, происходит достаточно редко и поэтому называется научной революцией. В истории естествознания обычно выделяют три такого рода научных революций, определивших и три этапа развития естествознания.

     Первая из них относится к 6 - 4 веку до нашей эры и связана с формированием основ научного знания, которое заложили учёные Древней Греции. Так Демокрит утверждал, что мир состоит из корпускул (атомов). Тогда же была принята геоцентрическая картина мира, в основе которой было предположение, что Солнце движется вокруг Земли.

     Вторая  научная революция относится к 16 - 17 веку и характеризуется переходом к теории гелиоцентризма (Земля вместе с другими планетами движется вокруг Солнца), внедрение в науку экспериментального метода, а также создание классической механики.

     Третья научная революция относится к концу 19, началу 20 века и связана с формированием частной и общей теории относительности и созданием квантовой механики.

     В 20 веке объём естественнонаучных знаний стремительно увеличился. Были открыты  способы использования энергии  атома, лазеры, полупроводниковые приборы  и др.

     1.4.Физика - основа современного  естествознания

     Знание физики необходимо в наше время для специалиста любого профиля, поскольку физика – это одна из важнейших наук о природе.

     Предметом физики, как уже отмечалось, является изучение наиболее общих свойств  материи, закономерностей и форм ее движения. Физическими методами исследуются механические, молекулярные, гравитационные, электромагнитные, внутриатомные и внутриядерные процессы. Физика не единственная наука об окружающем нас мире, однако, она является важной потому, что имеет дело с такими свойствами материи, как время, пространство и движение.

     Резкой  границы между физикой и другими  естественными науками провести нельзя. На отсутствие подобных границ указывает существование быстро развивающихся смежных наук - физической химии, геофизики, биофизики, астрофизики  и др. Кроме того, во многих науках с каждым годом все шире применяются физические методы исследования.

     В соответствии с многообразием исследуемых  форм материи и ее движения физика подразделяется на физику элементарных частиц, атомных ядер, атомов, молекул, твердого тела, плазмы и т.д.

     Слово "физика" появилось еще в  древние времена. Одно из основных сочинений  древнегреческого философа и ученого  Аристотеля (381-322 до н. э.), ученика Платона, так и называлось "Физика". Физика тех времен, конечно, носила натурфилософский характер. Тем не менее, предвидя развитие физики, Аристотель писал: «Наука о природе изучает преимущественно тела и величины, их свойства и виды движений, а кроме того, начала такого рода бытия».

     «Высшая задача физики состоит в открытии наиболее общих элементарных законов, из которых можно было бы логически вывести картину мира» - так считал А. Эйнштейн.

     Повторим, что одна из задач физики – это  выявление самого простого и самого общего в природе. В современном  представлении самое простое - так называемые первичные элементы: молекулы, атомы, элементарные частицы, поля и т.п. А наиболее общими свойствами материи принято считать движение, пространство и время, массу, энергию и др. Конечно, физика изучает и очень сложные явления и объекты. Но при их изучении сложное сводится к простому, конкретное - к общему. При этом устанавливаются универсальные законы, справедливость которых подтверждается не только в земных условиях и в околоземном пространстве, но и во всей Вселенной. В этом заключается один из существенных признаков физики как фундаментальной науки.

     Всю историю физики можно условно  разделить на три основных этапа:

древний и средневековый, классической физики, современной физики.

     Первый  этап развития физики иногда называют донаучным. Однако такое название нельзя считать полностью оправданным: фундаментальные зерна физики и естествознания в целом были посеяны еще в глубокой древности. Это самый длительный этап. Он охватывает период от времен Аристотеля до начала XVII в., поэтому и называется древним и средневековым этапом.

     Начало  второго этапа связывают с одним из основателей точного естествознания - итальянским ученым Галилео Галилеем и основоположником  классической физики, английским  математиком, механиком, астрономом  и физиком  Исааком Ньютоном. Этот этап продолжался до конца XIX в.

     К началу XX столетия появились экспериментальные результаты, которые трудно было объяснить в рамках классических представлений. В этой связи был предложен совершенно новый подход - квантовый, основанный на дискретной концепции. Квантовый подход впервые ввел в 1900 г. немецкий физик Макс Планк (1858-1917), вошедший в историю развития физики как один из основоположников квантовой теории.

     2. Иерархия структур  в микро-, макро-  и мегамире

     Слово «иерархия» отображает в данном случае лестницу объектов, качественно отличающихся или характеризующихся степенью сложности. На сегодняшний день принята следующая иерархия объектов: микрочастицы, ядра, атомы, молекулы, макротела (твердые тела, жидкости, газы, плазма), планеты, звезды, галактики, Вселенная. Человек чаще всего имеет дело с макротелами (макромир) и сам таковым является.