Концепции современного естествознания. Рекомендовано Министерствомобразования РФ
КОНЦЕПЦИИ
СОВРЕМЕННОГО
ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ
КУРС ЛЕКЦИЙ
Рекомендовано Министерствомобразования РФ
в качестве учебника для студентов
высших учебных заведений
Издание четвертое
Ростов-на-Дону
«Феникс»
УДК 50(075.8) ББК 20я73 КТК 100 X 82
Рецензенты:
профессор МГТУ им. Н.Э. Баумана, д. т. н., академик РАЕН,
президент Международного общественно-научного комитета
«Экология человека и энергоинформатика»
Волченко В.Н.;
зав. кафедрой философии религии РГУ, президент
Ассоциации «Духовной культуры», д. ф. н., профессор
Капустин Н.С.;
декан исторического факультета РГУ, доктор исторических
наук Узнародов И.М.
Хорошавина С. Г. X 82 Концепции современного естествознания: курс лекций / Изд. 4-е. — Ростов н/Д: Феникс, 2005. — 480 с. — (Высшее образование).
ISBN 5-222-07788-8
Предлагаемый курс способствует расширению представлений о едином процессе развития, охватывающем живую природу, неживое вещество и общество. Программа курса позволяет вооружить слушателей знаниями, отвечающими современному уровню развития естествознания, рассматриваются последние идеи и гипотезы, точки зрения на важнейшие вопросы современного естествознания, что дает возможность, овладев целостным научным мировоззрением, сформировать свою мировоззренческую позицию для успешной социальной адаптации.
Разработан в соответствии с государственным образовательным стандартом (Москва, Госкомитет РФ но ВО, 1995 г.) кандидатом технических наук, доцентом Ростовского-на-Дону института Бизнеса и Права, профессором Академии естествознания в 1995 г. В данной редакции рекомендуется студентам и преподавателям гуманитарных факультетов вузов для подготовки по специальности юриспруденция, менеджмент, экономика.
ISBN 5-222-07788-8
УДК 50(075.8) ББК 20я73
© С.Г. Хорошавина, 2003 © Оформление:
изд-во «Феникс», 2003
OCR: Ихтик (г.Уфа)
ihtik.lib.ru
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ КУРСА «КОНЦЕПЦИИ СОВРЕМЕННОГО ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ»
ТЕМА 1. ПРЕДМЕТ ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ.
ЗАКОНОМЕРНОСТИ, ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ, ИСТОРИЯ,
ПАНОРАМА И ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ
1.1. Предмет естествознания.
Основная терминология .................................... 6
1.2. Основные закономерности развития
естествознания..................................................... 7
1.2.1. Необходимость и случайность.................... 7
1.2.2. Причины, от которых зависит
развитие науки ........................................... 7
1.2.3. Роль практики в развитии естествознания . . . 8
1.2.4. Относительная самостоятельность
в развитии науки......................................... 11
1.2.5. Преемственность в развитии идей
и принципов естествознания...................... 1'4
1.2.6. Критика и борьба мнений в науке.............. 14
1.2.7. Интернациональный характер
развития науки ......................................... 1*
1.2.8. Взаимодействие естественных наук.......... 15
1.2.9. Дифференциация и интеграция наук.......... 16
1.2.10. Социальные функции естествознания....... 18
1.3. Основные этапы развития естествознания ..21
1.3.1. Натурфилософия как первая
историческая форма знания ................... 22
1.3.2. «Русский космизм» .................................. 43
1.3.3. Кризис в физике и нарушение
прежних представлений............................. 45
1.3.4. Ленинский принцип
неисчерпаемости материи ....................... 46
1.3.5. Новейшая революция в естествознании .... 49
ТЕМА 2. ЕСТЕСТВЕННОНАУЧНАЯ И ГУМАНИТАРНАЯ КУЛЬТУРЫ
2.1. Научная теория. Основная терминология . . 51
2.2. Содержание и структура естественнонаучной теории 52
2.2.1. Структура естественнонаучной теории.... 52
2.2.2. Основные способы построения естественнонаучной теории 53
2.3. Культура............................................................ 54
2.4. Естественная и гуманитарная культуры .... 55
ТЕМА 3. КОРПУСКУЛЯРНАЯ
И КОНТИНУАЛЬНАЯ КОНЦЕПЦИИ ОПИСАНИЯ
ПРИРОДЫ
3.1. Атомизм древности.......................................... 58
3.2. Механистический атомизм ........................... 59
3.3. Сокрушительный удар
по принципам механицизма ......................... 59
3.4. Предпосылки для создания более высокого уровня развития атомизма 60
3.5. Квантовая теория строения атома.................. 61
3.6. Существенные особенности
атомизма XX в.................................................. 62
3.7. Континуальная концепция ........................... 63
3.8. Корпускулярно-волновой дуализм................. 63
3.9. Элементарные частицы.................................... 64
3.10. Выводы ............................................................ 66
ТЕМА 4. СТРУКТУРНЫЕ УРОВНИ ОРГАНИЗАЦИИ МАТЕРИИ. МИКРО-, МАКРО-И МЕГАМИРЫ
4.1. Материя. Всеобщие атрибуты материи .... 67
4.2. Структура и системная организация материи 68
4.2.1. Структура материи ................................. 68
4.2.2. Структурная бесконечность материи ...... 68
4.3. Системная организация
как атрибут материи ...................................... 68
4.4. Структурные уровни
организации материи .................................... 69
4.4.1. Микро-, макро- и мегамиры........................... 70
4.4.2. Структурные уровни различных сфер .......... 71
ТЕМА 5. СТРУКТУРА И ЕЕ РОЛЬ В ОРГАНИЗАЦИИ ЖИВЫХ СИСТЕМ
5.1. Система и целое ............................................. 75
5.2. Часть и элемент................................................. 76
5.2.1. Соотношение категорий часть и элемент ... 77
5.2.2. Взаимодействие части и целого...................... 78
5.3. Диалектическое единство дифференциации
и интеграции частей ...................................... 80
5.4. Взаимосвязь единичного и общего .............. 82
5.5. Интеграция частей............................................ 83
5.5.1. Свойства интеграции.................................... 85
5.5.2. Три механизма сборки.................................... 86
ТЕМА 6. НЕОПРЕДЕЛЕННОСТЬ В МИРЕ. ПРИНЦИП НЕОПРЕДЕЛЕННОСТИ
6.1. • Неустранимость неопределенности............... 88
6.2. Неопределенностные процессы
в искусстве........................................................ 90
6.2.1. Кубизм ................. ___________________ 90
6.2.2. Футуризм...................................................... 92
6.2.3. Абстракционизм ......................................... 92
6.2.4. Экспрессионизм . ,....................................... 92
6.2.5. Сюрреализм .................................................. 93
6.2.6. Импрессионизм............................................. 93
6.2.7. Постимпрессионизм .................................... 94
6.3. Неопределенность в биологии........................ 95
6.4. Неопределенность в проблемах кибернетики и компьютерной связи 95
6.5. Принцип неопределенности ......................... 96
6.6. Неопределенность и случай —
реальные компоненты развития ................... 97
6.7. Сферы проявления неопределенности...............
Виды неопределенности ............................... 98
6.8. Парадокс неопределенности ...................... 100
ТЕМА 7. ХАОС И ПОРЯДОК. ПОРЯДОК И БЕСПОРЯДОК В ПРИРОДЕ
7.1. Хаос ............................................................... 102
7.1.1. Этимология понятия «хаос»................... "... 102
7.1.2. Хаос и мифы............................................. 104
7.1.3. Примеры хаоса ...................................... 105
7.1.4. Социологизация понятий порядка и хаоса . 106
7.1.5. Причины хаоса ....................................... 106
7.2. Пространственная модель соотношения порядка и хаоса 107
7.3. Поиск механизмов объяснения
порядка и хаоса................................................ 108
7.4. Роль энтропии как меры хаоса........................ ПО
7.5. Порядок............................................................ 111
7.5.1. Математизированный порядок .............. 111
7.5.2. Организмический стиль.................... * . . . 112
7.5.3. Психологическая версия порядка ......... 113
7.6. Диалектическое единство
0-мерной точки................................................ 114
7.7. Выводы ........................................................... 115
ТЕМА 8. ПРИНЦИПЫ ДОПОЛНИТЕЛЬНОСТИ, СУПЕРПОЗИЦИИ, ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ
8.1. Принцип дополнительности ........................ 116
8.2. Принцип суперпозиции ................................ 116
8.3. Принципы относительности ........................ 117
8.3.1. Принцип относительности Галилея......... 117
8.3.2. Принцип относительности
Эйнштейна ............................................. 117
8.3.3. Теория относительности Эйнштейна...... 117
ТЕМА 9. ПРИНЦИПЫ СИММЕТРИИ
9.1. Категории симметрии .................................... 120
9.1.1. Симметрия .............................................. 120
9.1.2. Асимметрия............................................... . 127
9.1.3. Дисимметрия............................................. 131
9.1.4. Антисимметрия ....................................... 132
9.2. Операции симметрии....................................... 132
9.2.1. Отражение в плоскости симметрии......... 132
9.2.2. Поворотная симметрия .......................... 134
9.2.3. Отражение в центре симметрии............... 134
9.2.4. Трансляция, или перенос фигуры
на расстояние ......................................... 134
9.2.5. Винтовые повороты.................................. 135
9.2.6. Симметрия и законы роста . . ................ 136
9.2.7. Симметрия подобия .............................. . 137
9.3. Симметрия в познании.................................... . 139
9.4. Пространственно-временные
и внутренние принципы симметрии ............ 140
472
9.4.1. Пространственно-временные
принципы симметрии ............................... 141
9.4.2. Внутренние принципы симметрии.............. 143
9.5. Пифагор и пифагорейский союз.................. 143
9.6. Царство чисел................................................. 144
9.7. Золотое сечение — закон проявления гармонии в природе 146
9.7.1. Числа Фибоначчи .................... .............. 147
9.7.2. Золотое сечение в астрономии...................... 148
9.7.3. Золотое сечение в искусстве и музыке .... 150
9.7.4. Обнаружение золотого сечения
в различных областях внешнего мира .... 153
9.7.5. Выводы ..................................................... 154
ТЕМА 10. ДИНАМИЧЕСКИЕ И СТАТИСТИЧЕСКИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ В ПРИРОДЕ
10.1. Проблемы детерминизма
и причинности................................................ 156
10.2. Фундаментальные физические законы ... 156 10.2.1. Законы сохранения физических величин .. 157
10.3. Динамические и статистические законы . . 167
10.4. Закон возрастания энтропии......................... 168
10.4.1. Первый закон термодинамики
и невозможность создания -
вечного двигателя первого рода................... 168
10.4.2. Второй закон термодинамики
и невозможность создания
вечного двигателя второго рода.................... 169
10.5. Принцип минимума диссипации энергии . 170
10.6. Редукционизм . ........................................... . 172
ТЕМА 11. ХИМИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ. ЭНЕРГЕТИКА ХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ. РЕАКЦИОННАЯ СПОСОБНОСТЬ ВЕЩЕСТВ
11.1. Формы движения материи............................ 173
11.2. Вещества и их свойства................................. 173
11.3. Энергетические эффекты
химических реакций ................................... 175
11.4. Скорости химических реакций ................. 177
11.5. Катализаторы химических реакций............. 178
11.6. Равновесие в химических реакциях............. 179
11.7. Принцип Ле Шателье ................................. 180
11.8. Модель, объясняющая равновесие............... 180
ТЕМА 12. ОСОБЕННОСТИ БИОЛОГИЧЕСКОГО УРОВНЯ ОРГАНИЗАЦИИ МАТЕРИИ
12.1. Основные этапы становления
идеи развития в биологии .............................. 182
12.2. Концепции происхождения живого................ 183
12.2.1. Идея самопроизвольного
происхождения жизни............................... 183
12.2.2.Опыты Пастера, доказывающие происхождение живого от живого 184
12.2.3. Гипотеза занесения живых существ
на Землю из космоса................................ 185
12.2.4. Гипотеза Опарина..................................... 185
12.2.5. Современные концепции происхождения жизни 186
12.3. Биоэнергоинформационный обмен................. 187
12.4. Биологическая вечность жизни....................... 189
12.5. Метаболизм .......................... ....................... 193
ТЕМА 13. ПРИНЦИПЫ ЭВОЛЮЦИИ, ВОСПРОИЗВОДСТВА И РАЗВИТИЯ ЖИВЫХ СИСТЕМ
13.1. Эволюционная теория Дарвина....................... 195
13.1.1. Изменчивость ......................................... 196
13.1.2. Наследственность .................................. 198
13.1.3. Связь между наследственностью
и изменчивостью....................................... 199
13.1.4. Естественный отбор .............................. 200
13.2. Классы механизмов эволюции........................ 206
13.2.1. Адаптационные механизмы...................... 206
13.2.2. Катастрофические,
или пороговые, механизмы эволюции .... 207
13.2.3. Принцип А, Пуанкаре.
Закон дивергенции.................................... 208
13.3. Три периода формирования эволюционной теории Дарвина 209
13.4. Основные свойства развития........................... 213
ТЕМА 14. ОТРАЖЕНИЕ КАК ВСЕОБЩЕЕ СВОЙСТВО МАТЕРИЙ
14.1. Отражение и движение.................................... 217
14.2. Внутренние и внешние
стороны отражения.......................................... 218
14.3. Отражение — всеобщее свойство материи . 220
14.4. Основные свойства отражения ..................... 220
14.4.1. Аккумуляция............................................ 221
14.4.2. Избирательность....................................... 221
14.4.3.Опережающее отражение действительности '. 221
14.4.4. Адекватность............................................ 222
14.5. Адаптация. Проблемы адаптации живого
и принцип отражения ..................................... 223
14.5.1. Адаптация.................................................. 223
14.5.2. Проблемы адаптации живого
и принцип отражения .............................. 223
14.5.3. Взаимосвязь эволюции,
адаптации и организации живого .......... 224
14.5.4. Исследование случайных и направленных
процессов повышения приспособляемости 225
14.6. Концепция адаптационного синдрома,
или стресса ..................................................... .227
14.6.1. Стадии адаптационного синдрома,
или стресса ............................................. 228
14.6.2. Формирование естественного
кодекса поведения.................................... 233
14.6.3. Выводы....................................................... 236
ТЕМА 15. ПРОСТРАНСТВО И ВРЕМЯ
15.1. Понятия пространства и времени ................. 237
15.2. Развитие представлений
о пространстве и времени ............................. 238
15.3. Общие свойства пространства и времени . 239
15.4. Специфические свойства пространства
и времени......................................................... 240
15.5. Пространство и время в микро-, макро-
и мегамире....................................................... 241
15.5.1. Трехмерность пространства.................... 243
15.5.2. п-мерность пространства......................... 244
15.5.3. Социальное пространство ..................... 249
15.6. Время ............................................................ 253
15.6.1. Всеобщие и специфические
свойства времени...................................... 254
15.6.2. Проекции времени на сознание человека . 258
15.6.3. Социальное время.................................... 261
15.6.4. Идеи и гипотезы профессора
Н.А. Козырева........................................... 264
ТЕМА 16. САМООРГАНИЗАЦИЯ В ЖИВОЙ И НЕЖИВОЙ ПРИРОДЕ
16.1. Сущность проблем самоорганизации
в свете современной науки .......................... 269
16.1.1. Связь проблем самоорганизации материи
с кибернетикой.......................................... 269
16.1.2. Синергетика как новое направление
междисциплинарных исследований ...... 274
16.2. Самоорганизация............................................. 278
16.2.1. Структурные компоненты
и свойства процесса самоорганизации .... 279
16.3. Характеристики процесса
самоорганизации....................................... .. , 281
16.3.1. Гомеостаз ............................................... 281
16.3.2. Обратная связь.......................................... 282
16.3.3. Информация ............................................ 283
16.4. Роль синергетики в становлении нового
понимания........................................................ 290
16.4.1. Синергетика и трактовка единства мира
в восточной философии ........................ 291
16.4.2. Синергетика и глобальный эволюционизм 292
16.5. Развитие научного знания
как синергетический процесс ....................... 298
16.6. Синергетика и социальное развитие ............ 300
16.7. Синергетика и современное
видение мира................................................... 301
ТЕМА 17. УЧЕНИЕ В.И. ВЕРНАДСКОГО О БИОСФЕРЕИ НООСФЕРЕ
17.1. Судьба научных идей В.И. Вернадского . . 305
17.1.1. Учение В.И. Вернадского ...................... 306
17.1.2. Значение идей В.И. Вернадского............. 307
17.2. Биосфера как живая саморегулирующаяся
система ........................................................... 308
17.2.1. Возникновение учения о биосфере ....... 308
17.2.2. Основные идеи В.И. Вернадского
по проблемам биосферы.......................... 309
17.2.3. Составные части биосферы..................... 310
17.2.4. Биосфера как саморегулирующаяся
система...................................................... 313
17.3. Взаимодействие косного
и живого веществ .......................................... 314
17.3.1. Живое вещество ..................................... 314
17.3.2. Косное и живое вещества ...................... 315
17.4. Многообразие живых организмов —
основа организации и устойчивости
биосферы ...................................................... 319
17.4.1. Распределение живого вещества .......... 321
17.4.2. Классификация живого вещества ......... 323
476
17.4.3. Миграция и распределение
живого вещества .................................... 324
17.4.4. Постоянство биомассы живого вещества . . 325
17.4.5. Функции живого вещества
в биосфере Земли................................... .' 326
17.5. Факторы, свидетельствующие
в пользу земного происхождения жизни . . 327
17.6. Космопланетарный характер биосферы . . . 329
17.6.1. Этап «химической эволюции»................. 329
17.6.2. Природно-радиационный фон.................. .. 330
17.6.3. Живое вещество как геологическая сила . . 330
17.6.4. Влияние магнитных полей
на космический характер биосферы .... 331
17.6.5. Компенсаторно-защитные функции
биосферы ............................................... .. 332
17.7. Учение В.И. Вернадского о преобразовании
биосферы в ноосферу .................................. .. 333
17.7.1. Ноосфера — сфера Разума...................... .. 334
17.7.2. Ноосфера и развитие общества ............ .. 341
17.8. Единая картина развития мира ...................... .. 342
17.8.1.Биосфера и человек — самоорганизующиеся целостности . 343
17.8.2. Позиция универсального эволюционизма . 344
17.8.3. Ноосферный гуманизм
и проблемы экологии ............................ .. 344
ТЕМА 18. ЭКОЛОГИЯ. ЗАКОНЫ ЭКОЛОГИИ
18.1. Экология........................................................... 346
18.2. Законы экологии.............................................. 347
18.2.1. Законы экологии Коммонера ................ 347
18.2.2. Второе начало термодинамики
и экология.................................................. 348
18.2.3. Взаимопронизывающие уровни
метасистем................................................ 350
18.2.4. Анализ законов экологии ....................... .. 358
18.2.5. Дополнительные законы экологии........... .. 359
18.3. Проблема рационального
природопользования .................................... .. 359
18.3.1. Принципы охраны природы .................. .. 359
18.3.2. Принципы защиты биосферы ............... .. 360
18.3.3. Мероприятия по охране природы ........ .. 361
18.4. Закон необходимого разнообразия
в экологии....................................................... .. 365
18.4.1. Проблема «человек — Вселенная»......... 366
18.4.2. Экология и культура .............................. 367
18.4.3. Экология, право и мораль....................... 367
18.5. Биоэтика........................................................... 369
18.6. Ресурсная и биосферная модели развития . 373
18.6.1. Ресурсная модель .................................. 373
18.6.2. Биосферная модель................ »................ 374
18.6.3. Виды воздействия на биосферу ............. 374
18.7. Модель устойчивой мировой системы .... 375
18.8. Прогнозы «Римского клуба» ........................ 376
ТЕМА 19. СОЦИАЛЬНО-ЭТИЧЕСКИЕ
И ГУМАНИСТИЧЕСКИЕ ПРИНЦИПЫ
БИОЛОГИЧЕСКОГО ПОЗНАНИЯ
19.1. Социология и этика биологического
познания........................................................... 380
19.2. Генетика ........................................................ 382
19.2.1. Законы Менделя .................................... 382
19-2.2. Развитие генетики.................................... 383
19.2.3. Основные понятия и термины
современной генетики.............................. 385
19.3. Развитие нервной системы ........................... 390
19.4. Генная инженерия............................................ 391
19.5. Программа «Геном человека» ..................... 394
ТЕМА 20. ЧЕЛОВЕК: ФИЗИОЛОГИЯ, ЗДОРОВЬЕ, ЭМОЦИИ, ТВОРЧЕСТВО, РАБОТОСПОСОБНОСТЬ
20.1. Человек............................................................. 397
20.2. Экология человека и медицина....................... 398
20.2.1. Здоровье человека.................................... 400
20.2.2. Проблема болезни и здоровья ............... 402
20.2.3. Единство человека и природы................. 403
20.2.4. Валеология — новая наука
о здоровье души и тела............................ 407
20.2.5. Валеологические уровни здоровья.......... 409
20.3. Эмоции, творчество, работоспособность . . 411
20.3.1. Эмоции................................................ '. . . 411
20.3.2. Творчество ............................................. 416
20.3.3. Работоспособность ................................ 417
20.3.4. Взаимосвязь здоровья, эмоций,
творчества, работоспособности ........... 418
20.3.5. Самоактуализирующиеся личности ..... 418
20.4. Сознание.......................................................... 420
20.4.1. Естественнонаучные данные
о мозге человека .................................... 421
20.4.2. Задачи мозга . ,........................................ 422
20.4.3. Интеллект личности .............................. 422
20.4.4. Информация и мозг.................................. 424
20.4.5. Исследования в области
человеческого мозга .............................. 425
20.4.6. Моделирование функций
человеческого мозга .............................. 426
20.5. Идея целостности ......................................... 427
ПРИЛОЖЕНИЯ:
Учебный план, программа курса «концепции
современного естествознания, темы семинарских занятий
и контрольных работ,
контрольные вопросы ............................................. 430
Учебно-тематический план курса «Концепции
современного естествознания»................................. 431
Литература................................................................. 439
Темы семинарских занятий .................................... 441
Темы Контрольных работ......................................... 458
Основные вопросы по курсу
«Концепции современного естествознания» . ........ 464
|
Серия «Высшее образование»
Хорошавина Светлана Георгиевна
Концепции современного естествознания
Курс лекций
Ответственный редактор Оксана Морозова Технический редактор Галина Логвинова
Редактор Татьяна Краснолуцкая Компьютерная верстка: Алексей Петров
Подписано в печать 21.08.05. Формат 84x108 1/32. Бумага типографская. Гарнитура « Таймс». Тираж 5 000. Заказ № 3379
Издательство «Феникс»
344082, г. Ростов-на-Дону, пер. Халтуринский, 80.
Тел.: (8632) 61-89-76, тел./факс: 61-89-50.
E-mail: morozova@phoenixrostov.ru
Отпечатано с готовых диапозитивов в ОАО «ИПП
«Курск».
305007, г. Курск, ул. Энгельса, 109.
E-mail: kuisk-2005@yandex.ru www.petit.ru
Качество печати соответствует качеству предоставленных заказчиком диапозитивов.