МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» Г.В. Ерофеева КОНЦЕПЦИИ СОВРЕМЕННОГО ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ Допущено Научно-методическим Советом по физике Министерства образования и науки Российской Федерации в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по гуманитарным направлениям подготовки и специальностям Издательство Томского политехнического университета 2012 УДК 50(075.8) ББК 20я73 Е78 Ерофеева Г.В. <...> Е78 Концепции современного естествознания: учебное пособие / Г.В. Ерофеева; Томский политехнический университет. <...> ISBN 978-5-4387-0057-9 В пособии рассмотрены общие для естественно-научных дисциплин вопросы: предмет и метод исследования, свойства пространства-времени, возникновение Вселенной и жизни на Земле, закрытые и открытые системы, условия возникновения и примеры самоорганизации в живой и неживой природе, особенности биологических систем. <...> 156 4 ПРЕДИСЛОВИЕ Учебное пособие написано в соответствии с «Концепцией современного естествознания» государственных образовательных стандартов по направлениям и специальностям: гуманитарные и социальные науки, экономика и управление (приложение 1). <...> Силы, взаимодействия, связи, Великое и Суперобъединения Элементы нелинейной неравновесной термодинамики (открытые системы, равновесные и неравновесные состояния, обратимые и необратимые процессы). <...> Термодинамика систем (принцип Ле Шателье–Брауна) Гипотезы происхождения жизни (Саган, Миллер, Вернадский, Опарин). <...> Гипотеза на основе синергетики – жизнь, как самоорганизованный процесс) История естествознания. <...> Симметрия, асимметрия и кривизна пространства Трансформация идей и понятий естествознания в другие науки – экономику, социологию, психологию и др. <...> Способ существования материи – движение <...>
Концепции_современного_естествознания.pdf
УДК 50(075.8)
ББК 20я73
Е78
Ерофеева Г.В.
Е78
Концепции современного естествознания: учебное пособие /
Г.В. Ерофеева; Томский политехнический университет. – Томск:
Изд-во Томского политехнического университета, 2012. – 160 с.
ISBN 978-5-4387-0057-9
В пособии рассмотрены общие для естественно-научных дисциплин вопросы:
предмет и метод исследования, свойства пространства-времени, возникновение
Вселенной и жизни на Земле, закрытые и открытые системы,
условия возникновения и примеры самоорганизации в живой и неживой природе,
особенности биологических систем.
Предназначено для студентов, обучающихся по гуманитарным направлениям.
УДК 50(075.8)
ББК 20я73
Рецензенты
Доктор педагогических наук, профессор ТГПУ
Е.А. Румбешта
Доктор педагогических наук, профессор ТГПУ
З.А. Скрипко
ISBN 978-5-4387-0057-9
© ФГБОУ ВПО НИ ТПУ, 2012
© Ерофеева Г.В., 2012
© Оформление. Издательство Томского
политехнического университета, 2012
2
Стр.2
ОГЛАВЛЕНИЕ
ПРЕДИСЛОВИЕ ............................................................................................. 5
Глава 1. ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ ............................. 7
1.1. История развития естествознания ...................................................... 8
1.2. Развитие естествознания в трудах ученых Востока ....................... 14
1.3. Естествознание в Европе .................................................................. 16
1.4. Естествознание в России ................................................................... 21
1.5. Естествознание в XIX–XX веках ..................................................... 23
1.6. Развитие теории света
и современных разделов естествознания ........................................ 28
1.7. Принципы квантовой механики ....................................................... 31
1.8. Открытия в биологии ........................................................................ 33
Вопросы для самоконтроля ..................................................................... 35
Глава 2. ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ ................................ 36
2.1. Свойства материи и виды законов ................................................... 36
2.2. Научный метод исследования в естествознании ............................ 38
2.3. Вселенная. Происхождение и развитие ........................................... 49
Вопросы для самоконтроля ..................................................................... 62
Глава 3. ОТКРЫТЫЕ СИСТЕМЫ.
СИНЕРГЕТИКА КАК НОВОЕ НАУЧНОЕ НАПРАВЛЕНИЕ ................ 63
3.1. Элементы нелинейной неравновесной термодинамики ................ 63
3.2. Второе начало термодинамики ........................................................ 66
3.3. Понятие о синергетике ...................................................................... 70
3.4. Трансформация идей
и понятий естествознания в другие науки ...................................... 72
3.5. Гипотезы возникновения жизни ...................................................... 77
3.6. Силы и взаимодействия в природе .................................................. 98
3.7. Иерархическая структура Мира ..................................................... 104
Вопросы для самоконтроля ................................................................... 106
Глава 4. ОСОБЕННОСТИ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ФОРМЫ
ОРГАНИЗАЦИИ МАТЕРИИ .................................................................... 108
4.1. Живые организмы как кибернетические системы ....................... 108
4.2. Эколого-энергетические закономерности биосистем .................. 110
3
Стр.3
4.3. Обратные связи в живых организмах ............................................ 112
4.4. Проблемы цивилизации .................................................................. 113
4.5. Анализ различий систем живой и неживой природы .................. 114
4.6. Мозг человека .................................................................................. 115
4.7. Проблемы и достижения естественных наук ................................ 118
Вопросы для самоконтроля ................................................................... 134
СЛОВАРЬ ТЕРМИНОВ ............................................................................. 135
ТЕЗАУРУС .................................................................................................. 139
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ .......................................................................... 158
ПРИЛОЖЕНИЕ ........................................................................................... 156
4
Стр.4