«КОНЦЕПЦИИ СОВРЕМЕННОГО ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ»

«КОНЦЕПЦИИ СОВРЕМЕННОГО
ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ»
Курс:
1
Семестр:
2
Формы итогового контроля: экзамен
Программу составил: Денисова Е.В., ИБП
1. Цели и задачи дисциплины:
Целью учебной дисциплины "Концепции современного естествознания" является изучение
студентами современных представлений о научных, философских и религиозных картинах
мироздания.
Задачами дисциплины "Концепции современного естествознания" являются следующие.
Дать общее представление:
об основных этапах развития естествознания, особенностях современного естествознания,
ньютоновской и эволюционной парадигмах;
концепциях пространства и времени;
принципах симметрии и законах сохранения;
понятии состояния в естествознании;
корпускулярной и континуальной традициях в описании природы;
динамических и статистических закономерностях в естествознании;
соотношении порядка и беспорядка в природе, упорядоченности строения физических
объектов, переходах из упорядоченных в неупорядоченные состояния и наоборот;
самоорганизации в живой и неживой природе;
иерархии структурных элементов материи от микро- до макро- и мегамира;
взаимосвязях между физическими, химическими и биологическими процессами;
специфике живого, принципах эволюции, воспроизводства и развитии живых систем и их
целостности в гомеостазе;
иерархичности, уровнях организации и функциональной ассиметрии живых систем;
биологическом многообразии, его роли в сохранении устойчивости биосферы и принципах
систематики;
физиологических основах психологии, социального поведения, экологии и здоровья человека;
взаимодействии организма и среды, сообществах организмов, экосистемах, принципах охраны
природы и рационального природопользования;
о месте человека в эволюции Земли, о ноосфере и парадигме единой культуры.
2. Требования к уровню освоения содержания дисциплины:
В результате изучения дисциплины студенты должны:
знать:
- историю естествознания;
- панораму современного естествознания; тенденции и развитие;
- корпускулярные и континуальные концепции описания природы;
- порядок и беспорядок в природе; хаос;
- структурные уровни организации материи; микро-, макро- и мегамиры; пространство,
время;
- принципы относительности; принципы симметрии;
- законы сохранения; взаимодействие; близкодействие; дальнодействие; состояние;
- принципы суперпозиции, неопределенности, дополнительности; динамические и
статистические закономерности в природе;
- законы сохранения энергии в макроскопических процессах; принципы возрастания
энтропии;
- химические системы, энергетику химических процессов, реакционную способность
веществ;
внутреннее строение и историю геологического развития земли; современные концепции
развития геосферных оболочек;
- литосфера как абиотическая основа жизни; экологические функции литосферы:
ресурсная, геодинамическая, геофизико-геохимическая;
- географическая оболочка Земли; особенности биологического уровня организации
материи; принципы эволюции, вопроизводства и развития живых систем;
- многообразие живых организмов - основа организации и устойчивости биосферы;
генетика и эволюция;
- человек; физиология, здоровье, эмоции, творчество, работоспособность; биоэтика;
человек, биосфера и космические циклы; ноосфера; необратимость времени;
самоорганизация в живой и неживой природе; принципы универсального
эволюционизма; путь к единой культуре.
уметь:
- применять знания в области естественной и гуманитарной культуры;
владеть:
- научным методом познания.
-
3. Содержание разделов и тем дисциплины:
(программа курса)
Раздел 1.ЕСТЕСТВОЗНАНИЕ И ОКРУЖАЮЩИЙ МИР
Тема 1. Особенности современной науки. Структура современного естествознания. Методы
научного познания. Естественная и гуманитарная культуры
Естествознание - наука о явлениях и законах природы. Понятие концепции и науки.
Особенности современной науки. Предмет, правила и структура современного естествознания.
Причина и следствие. Эксперимент. Гипотеза. Закон. Теория. Методы научного познания.
Естественная и гуманитарная культура.
Тема 2. Исторические этапы познания природы. Структурные уровни организации материи
Исторические этапы познания природы. Первая стадия - натурфилософия. Вторая стадия аналитическое или точное естествознание. Третья стадия - синтетическое естествознание. Четвертая
стадия- интегральное естествознание. Системный подход. Понятие системы и ее структура.
Эмерджментные свойства системы. Структурные уровни организации материи. Микромир.
Макромир. Мегамир
Раздел 2 . ЕСТЕСТВЕННО-НАУЧНАЯ КАРТИНА МИРА
Тема 3. Основные этапы развития физики. Механическая картина мира: законы Кеплера,
Ньютона, законы сохранения, развитие представлений о свете, природа тепловых явлений
Физика - наука о природе и основа естествознания. Главная задача физики - выявление
самого простого и самого общего в природе. Три основных этапа физики: доклассическая физика,
классическая физика, современная физика. Геоцентрическая система мира. Гелиоцентрическая
система мира. Учения Коперника, Дж.Бруно, Галилея. Механическая картина мира. Три закона
Кеплера. Законы Ньютона. Принцип детерминированного механизма. Законы сохранения. Развитие
представлений о свете. Корпускулярная теория Ньютона и волновая теория Гюйгенса. Теории
теплоты.
Тема 4. Электромагнитная картина мира: создание электромагнитной теории, вещество и
поле, принципы дально- и близко-действия.
Явление электромагнетизма, открытое Х.К. Эрстедом. Открытие электро-магнитной
индукции Фарадеем. Уравнения Максвелла – завершающий этап разработки теории
электромагнитного поля.
Вещество и поле в электромагнитной картине мира. Принципы
дальнодействия и близкодействия.
Тема 5. Квантово-полевая картина мира: корпускулярно-волновой дуализм, принципы
неопределенности и дополнительности
Формирование квантово-полевой картины мира. "Ультрафиолетовая катастрофа". Учение
Планка о квантах. Квантовая теория света или фотонная теория А.Эйнштейна. Явление
фотоэлектрического эффекта. Эффект Комптона. Комбинационное рассеяние света. Корпускулярноволновой дуализм. Квантово-механическое описание мира микрочастиц. Соотношение
неопределенностей В. Гейзенберга и принципе дополнительности Н. Бора.
Тема 6. Пространство и время. Специальная и общая теория относительности А. Эйнштейна
Развитие представлений о пространстве и времени. Свойства пространства и времени в
классической механике Ньютона. Законы сохранения и их связь со свойствами пространства и
времени. Предпосылки создания СТО. Два принципа СТО. Преобразования Лоренца. Закон
сложения скоростей в СТО. Парадоксы СТО. Общая теория относительности и ее положения.
Раздел 3. КОНЦЕПЦИЯ АТОМИЗМА И ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ЧАСТИЦЫ
Тема 7. Развитие представлений о структуре атомов. Элементарные частицы как глубинный
уровень структурной организации материи. Фундаментальные взаимодействия
Развитие представлений о структуре атомов. Открытие электрона. Модели атома.Теория
атома Н. Бора. Понятие элементарной частицы. Классификация элементарных частиц. Кварки.
Фундаментальные взаимодействия: сильное, электромагнитное, слабое и гравитационное.
Раздел 4. КОНЦЕПЦИЯ РАЗВИТИЯ И ЭВОЛЮЦИИ ВСЕЛЕННОЙ
Тема 8. Основные понятия мегамира. Современная космология о начале Вселенной.
Основные понятия мегамира – Вселенная, Галактика и Метагалактика. Звезды и их эволюция.
Световой год, астрономическая единица и парсек. Теории стационарного состояния Вселенной,
теория «большого взрыва». Реликтовое излучение.
Тема 9. Солнечная система как часть Вселенной.
Гипотезы образования Солнечной системы. Состав Солнечной системы.
Раздел 5. КОНЦЕПЦИИ СОВРЕМЕННОЙ БИОЛОГИИ
Тема 10.Структура биологии. Теория эволюций в биологии
Разделение биологии по объектам исследования, по уровню организации исследуемых живых
объектов, по свойствам и проявлениям живого. Три основных уровня развития биологических
знаний: уровень традиционной биологии или систематики , эволюционный уровень, уровень
биологии микромира. Краткая характеристика теорий эволюции в биологии.
Тема 11. Структурные уровни живых систем: молекулярно-генетический, онтогенетический,
надорганизменный.
Свойства живого и неживого. Уровни организации живых систем : молекулярно-генетический
уровень, онтогенетический уровень (клеточный и субклеточный; организменный и органнотканевый), надорганизменный уровень (популяционно-видовой;уровень биогеоценозов;биосфера).
Основные положения современной генетики. Основные положения клеточной теории.
Тема 12. Учение о биосфере и ноосфере. Трансформация биосферы в ноосферу
Биосфера - совокупность всех живых организмов вместе со средой обитания. Теория
Вернадского о составных частях биосферы. Фундаментальные принципы учения о биосфере.
Многообразие живых организмов - основа устойчивости биосферы (важнейший принцип).
Концепция ноосферы Фихте. Концепция ноосферы В.И. Вернадского. Ноосфера по Тейяру де
Шардену. Современное определение ноосферы.
Тема 13. Концепции современной экологии. История геологического развития Земли
Биологическая, социальная экология и аутоэкология. Основные понятия: популяция,
местообитание, экологическая ниша. Трофические уровни. Основные виды экосистем в
зависимости от вида используемой ими энергии. Основные законы биологической экологии. Эры
и периоды развития Земли.
Раздел 6. КОНЦЕПЦИИ СОВРЕМЕННОЙ ХИМИИ
Тема 14. Основные положения неорганической химии. Основные положения органической
химии
Данный раздел выносится на самостоятельное изучение в соответствие с прилагаемыми
вопросами..
Раздел 7. НАУКИ О СЛОЖНЫХ СИСТЕМАХ : КИБЕРНЕТИКА И СИНЕРГЕТИКА
Тема 15. Основные положения кибернетики. Обратная связь. Основные положения
синергетики. Энтропия. Информации
Системный подход в современном естествознании. Понятие простой и
сложной
системы. Связи по "горизонтали" (координации) и связи по "вертикали" (субординации).
Целостность системы, интегративные свойства. Понятие природного объекта как упорядоченной,
структурированной, иерархически организованной системы. Принцип суперпозиции. Понятие
эмерджментных свойств. Симметрия и антисимметрия. Принципы симметрии. Понятие
положительной, отрицательной и гомеостатической обратной связи. Управляющее устройство.
Исполнительное устройство. Инвариант системы.
Определение информации и определение энтропии. Формула Л. Больцмана для энтропии
системы. Статистический метод описания тепловых процессов. Понятие хаоса и порядка.
Понятие флуктуации. Статистическая трактовка энтропии, данная Клаузисом. Закон возрастания
энтропии. Понятие «негэнтропии», данное Л. Бриллюэном. Связь энтропии, негэнтропии и
информации с организацией материальных систем. Формула количества информации, данная К.
Шенноном. Гипотеза «тепловой смерти» Вселенной.
Определение закрытой и открытой систем. Точка бифуркации и аттрактор. Теории И.
Пригожина и Г. Хакена. Принцип Ле Шателье – Брауна.
4. Экзаменационные вопросы по дисциплине «Концепции современного естествознания»:
1. Особенности современной науки
2. Предмет, правила и структура современного естествознания
3. Методы научного познания
4. Исторические этапы познания природы
5. Рациональная и реальная картины мира в формировании мировоззрения.
6. Системный подход и структурные уровни организации материи
7. Представление о концепциях материи, движения, пространства и времени
8. Основные этапы развития физики
9. Научная парадигма и научная революция
10. Основные законы и положения классической механики Ньютона
11. Развитие представлений о свете
12. Развитие представлений о природе тепловых явлений
13. Создание электромагнитной теории
14. Вещество и поле в электромагнитной картине мира. Принципы дальнодействия и
близкодействия
15. Формирование представлений о квантах
16. Корпускулярно-волновой дуализм
17. Квантово-механическое описание мира микрочастиц. Принципы неопределенности и
дополнительности.
18. Специальная теория относительности А. Эйнштейна (СТО)
19. Общая теория относительности А. Эйнштейна (ОТО)
20. Развитие представлений о структуре атомов
21. Элементарные частицы как глубинный уровень структурной организации материи
22. Фундаментальные взаимодействия
23. Концепция развития и эволюции Вселенной. Основные понятия мегамира
24. Современная космология о начале Вселенной
25. Гипотезы образования Солнечной системы
26. Состав Солнечной системы
27. Структура биологии
28. Краткая характеристика теорий эволюции в биологии
29. Отличие живого от неживого
30. Уровни организации живых систем. Молекулярно-генетический уровень
31. Уровни организации живых систем. Онтогенетический уровень живых систем
32. Уровни организации живых систем. Надорганизменный уровень живых систем
33. Человек - феномен природы. Эволюция человека.
34. Трансформация биосферы в ноосферу
35. Учение о биосфере Вернадского.
36. Экология. Экологические факторы. Виды взаимоотношений между живыми объектами
37. Экологическая система. Структура экологических систем. Причины изменения экосистем
38. Концепция самоорганизации в науке. Основные понятия и принципы синергетики.
39. Принципы симметрии в научной картине мира. Понятие симметрии. Симметрия
пространства-времени и законы сохранения.
40. Симметрия и асимметрия живого. Нарушение симметрии как источник самоорганизации.
5. Примерные темы контрольных работ:
1. Исторические этапы познания природы.
2. Естественно-научная и гуманитарная культуры.
3. Математика как универсальный язык и орудие естествознания.
4. Системный подход в современном естествознании.
5. Парадоксы теории относительности.
6. История развития теорий о пространстве и времени
7. Корпускулярно-волнововая природа света
8. Солнечная система как часть Вселенной
9. «Черные дыры» и будущее Вселенной
10. Звездный мир
11. Современная космология о начале Вселенной
12. Характеристика теорий эволюции в биологии.
13. Генетика и эволюция.
14. Роль мутаций и окружающей среды в эволюци живого.
15. Основные проблемы цитологии и роль клетки в развити живого.
16. Концепция возникновения жизни академика А.И. Опарина.
17. Современные представления о происхождении жизни: проблемы и решения.
18. Учение о биосфере В. Вернадского.
19. Биосфера и космические циклы.
20. Глобальные проблемы экологии.
21. Основные проблемы синтетической теории эволюции
22. Стадии эволюции химических соединений на планете.
23. Теория саморазвития каталитических систем.
24. Мультиплетная теория катализа А. Баландина.
25. Основные проблемы современной химии.
26. Возникновение, назначение и специфика кибернетики.
27. Взгляды современной науки на концепцию тепловой смерти Вселенной.
28. И. Пригожин: пути разработки теории самоорганизации.
29. Значение синергетики для других наук.
30. Синергетика и кибернетика : общность и различия.
31. Г. Хакен: пути разработки теории синергетики.
6. Литература:
Основная литература
1. Карпенков С.Х. Концепции современного естествознания. М.:, Академический проект, 2000.
– 639 с.
2. Данилова В.С., Кожевников Н.Н. Основные концепции современного естествознания.
Учебное пособие для ВУЗов.–М.: Аспект Пресс, 2000.– 256 с.
3. Дубнищева Т.Я. Концепции современного естествознания. – Новосибирск, 1997.
4. Грушевицкая Т.Г., Садохин А.П. Концепции современного естествознания. – М., 2003.
5. Горелов А.А. Концепции современного естествознания. – М.,2003.
6. Афанасьев В.Г. Мир живого: системность, эволюция и управление. - М.,2000.
7. Вернадский В.И. Биосфера и ноосфера. – М., 2001.
8. Князева Е.Н., Курдюмов С.П. Законы эволюции и самоорганизации сложных систем. М.
- 2004.
Дополнительная литература
9. Вернадский В.И. Начало и вечность жизни. – М., 1999.
10. Вернадский В.И. Философские мысли натуралиста.– М., 1999.
11. Гейзенберг В. Физика и философия. Часть и целое. - М., 1999.
12. Девис П. Случайная Вселенная. - М., 1999.
13. Комар А.А. Кварки - новые субъединицы материи. - М., 2002.
14. Как взорвалась Вселенная. - М., 2000.
15. Лейзер Д. Создавая картину вселенной: Пер. с англ. М.:Мир, 1988.-324 с.
16. Ньютон И. Математические начала натуральной философии. М., 1989.