А.И. БочкАрёв, Т. С. БочкАрёвА, С. в. САкСонов

Допущено Научно-методическим советом

по физике Минобрнауки РФ

в качестве учебного пособия

для студентов высших учебных заведений,

обучающихся по техническим направлениям подготовки

и специальностям

УДК 50(075.8)

ББК 20я73

Б86

Рецензенты:

Г. С. Розенберг, директор Института экологии Волжского бассейна, чл.-корр. РАН,

засл. деятель науки РФ, д-р биол. наук, проф., В. И. Столбов, президент Тольяттинского филиала РАЕН, засл. деятель науки и техники РФ, д-р техн. наук, проф.

Бочкарёв А. И.

Б86 Концепции современного естествознания : учебное пособие / А.И. Бочкарёв, Т.С. Бочкарёва, С.В. Саксонов. — М. : КНОРУС, 2011. — 312 с.

ISBN Рассмотрены основные концепции современного естествознания с позиций синергетической парадигмы фундаментальности; концепции самоорганизации в физике, химии, биологии, психологии, принципы целостности естествознания, принципы синергетики в формировании эволюционного естествознания, созидания синергетической среды в системах различной природы.

Содержание и структура имеют вид мультидисциплинарного дидактического комплекса, формирующего целостное мировоззрение, инновационную культуру студентов, бакалавров, магистров и аспирантов. Адаптировано к технологии дистанционного обучения.

Для  студентов  вузов,  аспирантов,  магистров  и  преподавателей,  а  также  всех  тех, кто интересуется проблемами современного естествознания.

УДК 50(075.8) ББК 20я Бочкарёв Александр Иванович Бочкарёва Татьяна Сергеевна Саксонов Сергей Владимирович

КОНЦЕПЦИИ СОВРЕМЕННОГО ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ

Изд. № 1210. Подписано в печать 27.02.2010. Формат 6090/16.

Гарнитура «NewtonC». Печать офсетная.

Усл. печ. л. 19,5. Уч.изд. л. 16,0. Тираж 2000 экз. Заказ №.

ООО «Издательство КноРус».

129110, Москва, ул. Большая Переяславская, 46, стр. 7.

Тел.: (495) 6807254, 6800671, 6801278.

Email: [email protected] http://www.knorus.ru Отпечатано в ОАО «Московская типография № 2».

129085, Москва, пр. Мира, 105.

© Бочкарёв А.И., Бочкарёва Т.С., Саксонов С.В., ISBN 9785406005200 © ООО «Издательство КноРус», Оглавление Предисловие.................................. Глава 1. Естественнонаучная и гуманитарная формы культуры 1.1. Культура, ее формы. Место естествознания в культуре......... 1.2. Генезис и логика развития науки и научной методологии...... Контрольные вопросы............................. Глава 2. Физические концепции постижения природы 2.1. Корпускулярная и континуальная концепции постижения природы................................... 2.2. Взаимодействие: близкодействие, дальнодействие.......... 2.3. Структурные уровни организации природы.............. 2.4. Элементарные частицы и связи в веществах.............. 2.5. Принципы неопределенности, суперпозиции............. Контрольные вопросы............................. Глава 3. Пространство и время в природе и обществе 3.1. Развитие взглядов на пространство и время в истории естествознания............................... 3.2. Единство и многообразие свойств пространства и времени..... 3.3. Пространство и время в специальной и общей теории относительности.............................. 3.4. Модели многомерного пространства-времени............. Контрольные вопросы............................. Глава 4. Принципы симметрии и законы сохранения в микро, макро и мегамирах 4.1. Симметрия: понятие, формы и свойства................ 4.2. Закон сохранения энергии........................ 4.3. Динамические и статистические закономерности в природе.... 4.4. Основные космологические теории эволюции Вселенной..... 4.5. Системная организация мегамира.................... Контрольные вопросы............................. •Оглавление Глава 5. Химические концепции постижения природы 5.1. Развитие учения о составе вещества................... 5.2. Развитие учения о структуре молекул 5.3. Реакционная способность веществ и химическая кинетика..... 5.4. Развитие представлений об эволюционной химии.......... Глава 6. Геологические концепции постижения природы 6.2. История геологического строения Земли............... 6.3. Современные концепции развития геосферных оболочек...... 6.4. Этапы развития глобальной геоэволюции Земли.......... 6.5. Литосфера как абиотическая основа жизни............. Глава 7. Биологические концепции постижения природы 7.1. Особенности биологического уровня организации природы... 7.2. Развитие биологии в дарвинский период............... 7.3. Уровни организации живой природы................. 7.5. Гипотезы происхождения жизни на Земле.............. 7.6. Многообразие живых организмов — Глава 8. Генетика и эволюция природы 8.1. Химический состав, строение и воспроизведение клеток..... 8.3. Основные генетические процессы биосинтеза белка........ 8.4. Наследственная и ненаследственная изменчивость........ 8.5. Генная инженерия и клонирование.................. Глава 9. Человек как предмет естественнонаучного познания 9.1. Человек как единство биологического и социального....... 9.2. Физиологические особенности человека............... 9.4. Эмоции, творчество, работоспособность............... 9.5. Человек, организм, личность...................... 9.6. Человек как креативный субъект.................... Глава 10. Человек, биосфера и космические циклы 10.2. Принципы эволюции, воспроизводства 10.3. Начальные условия развития жизни на Земле........... 10.4. Биосфера и космические циклы................... Глава 11. кология и современное естествознание на пути устойчивого развития природы 11.1. Современное естествознание и экология.............. 11.2. Структура и функционирование экологических систем..... 11.3. Глобальные экологические проблемы................ Глава 12. амоорганизация природы и универсальный эволюционизм 12.1. Самоорганизация в неживой природе................ 12.2. Самоорганизация в живой природе................. 12.3. Самоорганизация в неравновесных системах любой природы... 12.4. Принципы универсального эволюционизма............ 12.5. Структурность и целостность в природе............... 12.6. Принципы целостности современного естествознания...... 12.7. Самоорганизация в природе в терминах параметров порядка... •Оглавление Глава 13. уть к единой культуре. Синергетическая парадигма фундаментальности 13.1. Методология постижения открытого мира............. 13.2. Принципы синергетики и синергетическая среда......... 13.3. Принципы нелинейного образа мира................ 13.4. От автоколебаний к самоорганизации................ 13.5. Формирование инновационной культуры.............. Приложение. Перечень тем творческих работ (рефератов, контрольных, курсовых работ) по дисциплине «Концепции современного естествознания» (для студентов дневного, заочного и дистанционного обучения).................. Учебная дисциплина «Концепции современного естествознания»

ориентирована на студентов гуманитарных и социально-экономических специальностей. Ее особенность состоит в том, чтобы понятно и доступно представить весь спектр концептуальных разработок современного естествознания с пользой для образования и жизнедеятельности специалистов, бакалавров, магистров. Она представлена не в виде суммы знаний, полученных частными естественными науками, а как учебная дисциплина, содержащая целостное знание. Концепции современного естествознания должны иметь свой объект — целостную естественно-научную картину мира и свой предмет — законы природы, раскрывающие различные ее стороны в разных аспектах как единой картины мира.

Концептуальным стержнем учебника является главная идея, реализация которой образует структуру представления данного мультидисциплинарного дидактического комплекса, составляет его внутреннюю логику и лежит в основе синергетической парадигмы фундаментальности, которая коррелирует с главной идеей «нового диалога человека и природы», отражает признаки научного постижения природы в синергетической образовательной среде.  Современное естествознание все больше становится наукой о развитии: в биологии, синергетике, неравновесной термодинамике, космологии, т.е. в тех науках, в которых преобладает синергетический подход.

Предмет у современного естествознания отличен от традиционных дисциплин и являет собой мультидисциплинарную связь, подобную биологической (генетической), и не сводится только к междисциплинарному синтезу по принципу суперпозиции, который справедлив, как известно, лишь для линейных замкнутых систем. Совокупность наук и дисциплин, составляющих современное естествознание, является нелинейной, открытой, самоорганизующейся системой. Это не интеграция ряда дисциплин, не декларируемый междисциплинарный их синтез и, к сожалению, реализованный во многих пособиях по Концепции современного естествознания дифференциальный подход к изучению природы по частям. Во-первых, сумма частных картин не дает цельной естестственно-научной картины мира из-за «неконтролируемого взаимодействия» в природе и «ничейных территорий»

(промежуточных предметов) разных наук. Во-вторых, такой подход и тенденции к дифференциации оставляют за пределами наших форПРЕДИСЛОВИЕ мализованных знаний большие массивы теоретических и практических навыков, не прошедших стадии обобщения.

В данном пособии авторы пытались реализовать принцип взаимопроникновения, мультидисциплинарного взаимодействия, эмерджентного  нелинейного  синтеза на основе синергетического подхода и «алгоритма реальности» открытых нелинейных систем различной природы. Этот алгоритм работает в природе, особенно в живой, имеет отношение к естественному отбору, борьбе за существование в превосходстве сложного, и приоритете простого. Все это дает возможность представить совокупность естественных наук в дисциплине «Концепции современного естествознания» в виде мультидисциплинарного дидактического комплекса в соответствии с синергетической  парадигмой постижения Природы на фундаментальном уровне без отторжения, полнее использовать гуманитарный потенциал современного естествознания, заключающийся в формировании  мировоззрения, развитии мышления, воспитании чувств. Это важно еще и потому, что методы современного естествознания становятся общенаучными и широко используются в общественных и гуманитарных науках. Учебник не случайно начинается с ракрытия структуры культуры, взаимосвязи наук, характеристики научного метода, месте науки в системе культуры, ибо культура — это производство духовных ценностей: идеалов, идей, представлений, теорий, концепций, различных программ преобразования человека, общества, природы, которые направлены на формирование личности и условий ее жизнедеятельности. Естественно-научная форма культуры затрагивает в основном собственное природное бытие личности, а гуманитарная представляет собой систему ценностей, связанную с развитием личности и общества. Связь естественных, гуманитарных и общественных наук осуществляется и через мировоззрение, которое понимается как феномен и атрибут индивидуального и общественного сознания, вмещающий многовековой материальный и духовный опыт всемирной культуры. Человек в процессе своей жизнедеятельности стремится овладеть знаниями. Для реализации этих потенциальных и приобретенных способностей человека необходимо создать в системе образования благоприятную синергетическую среду.

Пособие может быть полезно как для самообразования, так и для контроля знаний и не исключает, а предполагает изучение других работ по данной дисциплине, приведенных в списке литературы и содержащихся в авторском учебном материале на сайте кафедры «Современное естествознание» Поволжского государственного университета сервиса для системы дистанционного обучения по дисциплине.