Введение в естествознание

15.04.23Комментарий1

Концепции Концепции СовременногоСовременного

ЕстествознанияЕстествознания (КСЕ)(КСЕ)

Опорный лекционный конспект для студентов СЗПИ

Авторы: Профессор В.Н. Романенко и профессор Г.В. Никитина


Вводная лекцияВводная лекция Содержание курсаЗачем нужен этот курсОрганизация занятийУчебная литература


СенекаСенека

Кто мудр, тот смотрит на замысел, а не на исход. Досуг без занятий наукой – смерть и погребение заживо.


Иммануил Кант Мироздание с его неизмеримым величием,

с его сияющим отовсюду бесконечным разнообразием и красотою приводит нас в безмолвное изумление. Но если представление обо всём этом совершенстве поражает наше воображение, то, с другой стороны, разум восторгается по-иному, видя, сколько великолепия, сколько величия вытекает из одного всеобщего закона согласно вечному и строгому порядку.


Антуан де Сент-ЭкзюпериАнтуан де Сент-Экзюпери

У людей разные звёзды. Для путешественников звёзды – указатели пути. Для других – это только маленькие огоньки. Для учёных звёзды – это проблемы… И все эти звёзды немые.


Исаак НьютонИсаак Ньютон

Природа проста в своих законах, но неизмерима богата и разнообразна в приложениях


Что такое Естествознание (Е)?Что такое Естествознание (Е)?

Земля, на которой мы живём, Вселенная, простирающаяся вокруг нас,Живая и неживая материя, которую мы

познаём в своих ощущенияхИ наконец сам человек – вот что

изучает естествознание


Естествознание – Е – это Естествознание – Е – это

Е – совокупность наук о природе как системе тел, «материальных реальностей», находящихся во взаимной связи, взаимодействии, движении


Предмет естествознанияПредмет естествознания

ЗемляВселеннаяМатерияЖизньЧеловек


Какие науки составляют ядро Е?Какие науки составляют ядро Е?

Физика, химия, физическая химия, механика

Геология, география, минералогия Метеорология, астрономия,

космология, астрофизика, астрохимия, физика элементарных частиц, нелинейная оптика и др.)

Биология, ботаника, зоология, генетикаАнатомия и физиология человека


1. Основоположники 1. Основоположники естествознанияестествознания


Исаак Ньютон (1642-1727)Исаак Ньютон (1642-1727)

Английский математик, механик, астроном, физик

Создатель классической механики, автор фундаментального исследования «Математические начала натуральной философии» (1687), трактата «Оптика» (1704)

Открыл закон всемирного тяготенияСоздал основы небесной механики


Альберт Эйнштейн (1879-1955)Альберт Эйнштейн (1879-1955)

Выдающийся физик-теоретик, один из основателей современной физики

Ввёл понятие фотона (1905), установил законы фотоэффекта

Создал частную (1905) и общую (1907-1916) теории относительности

Работал над проблемами космологии и единой теории поля

Лауреат Нобелевской премии по физике (1921) за заслуги перед теоретической физикой и, особенно, за открытие закона фотоэлектрического эффекта


Галилео Галилей (1564-1642)Галилео Галилей (1564-1642)

Итальянский физик, астроном, математик Один из основоположников классической

механики Обосновал принцип относительности

движения Установил законы инерции и свободного

падения Открыл изохронность колебаний маятника Создал первый телескоп Был сторонником гелиоцентрической

системы мира


Чарлз Дарвин (1809-1882)Чарлз Дарвин (1809-1882)

Английский естествоиспытательСоздатель эволюционной теорииАвтор фундаментального труда

«Происхождение видов путём естественного отбора» (1859)

Автор гипотезы о происхождении человека от обезьяноподобного предка (1871)


Николай Коперник (1473-1543)Николай Коперник (1473-1543)

Польский астрономСоздатель учения о гелиоцентрической

системе мираАвтор сочинения «Об обращениях

небесных сфер» (1543), запрещённого католической церковью с 1616 по 1828 год


Антуан Лоран Лавуазье (1743-Антуан Лоран Лавуазье (1743-1794)1794)

Французский химикОдин из основоположников

современной химииСторонник количественных методов в

химииВыяснил роль кислорода в процессах

горения, обжигания металлов и дыхания (1772-1777)

Основоположник термохимии


Майкл Фарадей (1791-1867)Майкл Фарадей (1791-1867)

Английский физик Основоположник учения об

электромагнитном поле Исследовал химическое действие

электрического тока Раскрыл связи между электричеством и

магнетизмом, магнетизмом и светом, открыл электромагнитную индукцию (1831)

Установил законы электролиза (1833-1834) Предвидел существование электромагнитных

волн


Джеймс Клерк Максвелл (1831-Джеймс Клерк Максвелл (1831-1879)1879) Английский физик Создатель классической электродинамики Один из основоположников статистической

физики Создал теорию электромагнитного поля Предсказал существование электромагнитных

волн Выдвинул идею электромагнитной природы

света Показал, что кольца Сатурна состоят из

отдельных тел


Рене Декарт (1596-1650)Рене Декарт (1596-1650)

Французский философ, математик, физик и физиолог

Заложил основы аналитической геометрии

Сформулировал законы количества движения

Дал понятие импульса силыВвёл представление о рефлексе


Эрнест Резерфорд (1871-1937)Эрнест Резерфорд (1871-1937)

Английский физик Один из создателей учения о

радиоактивности и строения атома Предложил планетарную модель атома (1911) Осуществил первую искусственную ядерную

реакцию (1919) Предсказал существование нейтрона (1921) Лауреат Нобелевской премии


Грегор Иоганн Мендель (1822-Грегор Иоганн Мендель (1822-1884)1884)

Австрийский естествоиспытательОсновоположник учения о

наследственности организмовСформулировал законы независимого

рождения признаков и комбинирования наследственных факторов (1856-1863), названные его именем


Макс Планк (1858-1947)Макс Планк (1858-1947)

Немецкий физик


3. Гении естествознания3. Гении естествознания

Зигмунд Фрейд (1856-1939)Вильгельм Конрад Рентген (1845-1923)Иоганн Кеплер (1571-1630)


4. Гении естествознания4. Гении естествознанияЭнрико Ферми (1901-1954)Леонард Эйлер (1707-1783)Мария Кюри (1876-1934)Леонардо да Винчи (1452-1519)Михаил Васильевич Ломоносов (1711-1765)Дмитрий Иванович Менделеев (1834-1907)Владимир Иванович Вернадский (1863-1945)


1. Изобретатели1. Изобретатели

Цай Лунь (105 г.) – изобретатель бумаги

Иоганн Гутенберг (1400-1468) – создатель полного промышленного процесса массового книгопечатания

Джеймс Уатт (1736-1819) – изобретатель паровой машины – ключевая фигура в промышленной революции


2. Изобретатели2. ИзобретателиОрвилл (1871-1948) и Уилбур (1867-

1912) Райт – изобретатели самолётаТомас Эдисон (1847-1931) – автор более

1000 изобретений (фонограф, лампочка накаливания)

Антони ван Левенгук (1632-1723) – открыл существование микробов

Уильям Томас Грин Мортон (1819-1868) – основная заслуга в применении анестезии в хирургии



Александр Степанович Попов () изобретатель радио

Гульельмо Маркони (1847-1937) - изобретатель радио

Александр Грэхем Белл (1847-1922) – изобретатель телефона

Александр Флеминг (1881-1955) – открыл пенициллин



Луи Дагер (1787-1851) – первый практический метод фотографии

Уильям Гарвей (1578-1657) – открыл циркуляцию крови и функцию сердца

Джозеф Листер (1827-1912) – ввёл в хирургию использование антисептических мер

Николаус Август Отто (1832-1891) – четырёхтактный двигатель внутреннего сгорания


5. Изобретатели5. ИзобретателиЭдуард Дженнер (1749-1823) – развил и

популяризовал технику вакцинации как профилактическую меру против ужасной болезни – оспы

Грегори Пинкус (1903-1967) – создатель оральной контрацептивной таблетки

Генри Форд (1863-1947) – массовое производство в современной промышленности – конвеер

Карл Бенц и Готлиб Даймлер – изобрели автомобили

Чарлз Баббедж (1792-1871) – разработал принципы целевого цифрового компьютера за целый век до появления крупных современных ЭВМ


1.Основные идеи КСЕ1.Основные идеи КСЕ

ЕН знания – базовый ресурс развития общества

В основе ЕН познания лежит причинно-следственная связь

Критерий ЕН истины – экспериментЕН истина относительнаФизика – фундаментальная отрасль ЕМатерия проявляет непрерывные и

дискретные свойства



Свойства и динамику материи можно описать с помощью фундаментальных законов и принципов

Свойства пространства и времени обусловливают законы сохранения

При всех превращениях энергия переходит из более полезных форм в менее полезные



Материи присущи электрические и магнитные свойства

Вещество состоит из атомов, которые имеют собственную структуру

При изменении энергетического состояния атомов возникает электромагнитное излучение

Атомы объединяются посредством электростатического взаимодействия



Свойства вещества зависят от того, из каких атомов оно состоит и как они взаимно расположены

Атомы содержат ядра, при превращении которых выделяется энергия

Вселенная постепенно открывает свои тайны

Звёзды рождаются, живут и умирают, как и всё остальное



Только на Земле есть жизньЗемля постоянно изменяетсяДля естественных процессов характерна

периодичностьВсё живое и неживое взаимосвязаноЖивые существа состоят из клеток –

своеобразных биохимических фабрикВ живой природе действует

естественный отбор



Живыми системами управляют геныЧеловек – феномен природыНоосфера обеспечит будущее

человечествуЕН знания порождают технологииИнформационные и генные технологии

– эффективное средство для преобразования биосферы в ноосферу

Энергия – источник благосостояния



Вооружённый ЕН знаниями человек способен сохранить природу

Всесторонние знания о природе, духовная и нравственная база – это надёжный фундамент для возведения чудесных дворцов гармонии природы и человека


Естествознание - в семи Естествознание - в семи фразах (1-5):фразах (1-5): 1. Вселенная регулярна и предсказуема. 2. Все движения можно описать одним

набором законов (имеются в виду три закона Ньютона);

3. Энергия не исчезает. 4. При всех превращениях энергия переходит

из более полезных в менее полезные формы (первый и второй законы термодинамики).

5. Электричество и магнетизм - две стороны одной и той же силы.


Естествознание - в семи Естествознание - в семи фразах (6-7):фразах (6-7):

6. Все состоит из атомов.

7. Атомы склеиваются электронным «клеем».


Химия - в двух фразах:Химия - в двух фразах: 8. Всё - материя, энергия, квантовые

характеристики частиц - выступают дискретными величинами, и нельзя измерить ни одну из них, не изменив ее.

9. Поведение вещества зависит от того, какие атомы входят в его состав и как они расположены.


Физика, включая Физика, включая астрофизику и космологию:астрофизику и космологию:

10. Ядерная энергия выделяется при превращении массы в энергию.

11. Атомы, из которых состоит все, сами состоят из кварков и лептонов.

12. Звезды рождаются, живут и умирают, как и все остальное в мире.

13. Вселенная возникла в прошлом в определенный момент и с тех пор она расширяется.

14. Законы природы едины для любого наблюдателя (резюме специальной и общей теории относительности).


Науки о Земле:Науки о Земле:

15. Поверхность Земли постоянно изменяется, и на ее лице нет ничего вечного.

16. Все процессы на Земле происходят циклически.


Биология сводится к Биология сводится к четырем фразам:четырем фразам:

17. Все живое состоит из клеток, представляющих собой заводы жизни.

18. Все живое основано на генетическом коде.

19. Все формы появились в результате естественного отбора.

20. Все живое связано между собой в единую систему (в этой фразе заключена суть всей экологии).


Обзор разделов КСЕОбзор разделов КСЕ

3. Вероятностн. мир и законы эволюции

4. Самоорганизация

1. Мир, природа 1. Мир, природа и человеки человек

2. Поиск моделей и 2. Поиск моделей и закономерностейзакономерностей


Раздел 1. Мир, природа и Раздел 1. Мир, природа и человекчеловекПостановка задачиВыбор методов и описания масштабов

исследуемого мира в пространстве и во времени

Обсуждение понятий времени и пространства, материи и движения как основы миропонимания

Время, отводимое на каждый раздел


Раздел 2. Поиск моделей и Раздел 2. Поиск моделей и закономерностейзакономерностей

Основные понятия современного Е даны в развитии, в процессе формирования и выведены из достаточно общих положений

Полученные закономерности относятся в большинстве своём к физическому миру и описывают равновесные процессы и статические состояния систем (обычные детерминистические законы)


Раздел 3.1. Вероятностный мир Раздел 3.1. Вероятностный мир и законы эволюции. и законы эволюции. эволюции в физических и реальных

системах, эволюции Вселенной, Галактики,

Земли, предбиологической физико-

химической эволюции жизни на Земле, эволюции климата и живых организмов


Раздел 3.2. Вероятностный мир Раздел 3.2. Вероятностный мир и законы эволюции. и законы эволюции. термодинамические принципы и

понятия, сопоставление процессов на микроуровне с макроскопически наблюдаемыми

гипотезы, которые подводят студента к формированию отличной от детерминизма картины мира, основанной на существенно неравновесных и необратимых процессах


Раздел 4.1. Самоорганизация Раздел 4.1. Самоорганизация

современная картина мира, основанная на образовании среди хаоса упорядоченных структур

новые структуры могут возникать в «точках ветвления» системы, когда существенным оказывается выбор пути развития. В промежутках между такими точками поведение систем описывается обычными детерминистическими законами


Раздел 4.2. СамоорганизацияРаздел 4.2. Самоорганизация

Открытый характер большинства систем во Вселенной делает картину мира принципиально неравновесной, неустойчивой

Используемый подход позволяет понять процессы усложнения и развития материи, обеспечивающих переход к более высоким ступеням организации



Вопрос о появлении упорядоченных структур не является специфичным для термодинамики неравновесных процессов

Он возникает в астрофизике, нелинейной оптике, химии, геологии, биологии и т.п.



Диалектическое единство информации и энтропии помогает понять законы прогрессивного развития материи

Нелинейный вероятностный характер социальных процессов позволяет провести некоторые аналогии и использовать синергетические модели для объяснения социальных процессов


Акио МоритаАкио Морита

Мой отец следовал примеру своего отца. Он часто говорил, что никакие деньги в мире не могут дать человеку образование, если только он сам не захочет сесть за книги и прилежно учиться…


Оскар УайльдОскар Уайльд

Нет книг нравственных или безнравственных. Есть книги хорошо написанные или написанные плохо. Вот и всё.


Основная литератураОсновная литература


1. Бабушкин А.Н. Современные концепции 1. Бабушкин А.Н. Современные концепции естествознания: Курс лекций. – Спб.: Изд-естествознания: Курс лекций. – Спб.: Изд-во «Лань», 2004. - 224 с.во «Лань», 2004. - 224 с.


2. Дубнищева Т.Я. КСЕ. Учебник под ред. 2. Дубнищева Т.Я. КСЕ. Учебник под ред. Акад.РАН М.Ф. Жукова. – Новосибирск: ООО Акад.РАН М.Ф. Жукова. – Новосибирск: ООО «Издательство ЮКЭА», 1997-2005. – 832 с.«Издательство ЮКЭА», 1997-2005. – 832 с.


3. КСЕ: Учебник для вузов/Под ред. проф. 3. КСЕ: Учебник для вузов/Под ред. проф. В.Н. Лавриненко, проф. В.П. Ратникова. – М.: В.Н. Лавриненко, проф. В.П. Ратникова. – М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2007. – 317 с.ЮНИТИ-ДАНА, 2007. – 317 с.


4.Михайловский В.Н. КСЕ: Курс лекций. Спб.: 4.Михайловский В.Н. КСЕ: Курс лекций. Спб.: ИВЭСЭП, Знание, 2004. – 288 с.ИВЭСЭП, Знание, 2004. – 288 с.


5.Свиридов В.В. КСЕ: Учеб. пособие. – Спб.: 5.Свиридов В.В. КСЕ: Учеб. пособие. – Спб.: Питер, 2005. – 349 с.Питер, 2005. – 349 с.


Дополнительная литератураДополнительная литература


1.Горбачёв В.В. КСЕ. – М.: ООО «Издательский дом 1.Горбачёв В.В. КСЕ. – М.: ООО «Издательский дом ОНИКС 21 век», 2003-2005. – 592 с.ОНИКС 21 век», 2003-2005. – 592 с.


2. Лозовский В.Н., Лозовский С.В. КСЕ. – Спб.: 2. Лозовский В.Н., Лозовский С.В. КСЕ. – Спб.: Изд-во «Лань», 2006. 224 с.Изд-во «Лань», 2006. 224 с.


3.Рузавин Г.И. КСЕ: Учебник для вузов. – М.: 3.Рузавин Г.И. КСЕ: Учебник для вузов. – М.: ЮНИТИ, 2006. - 287 с.ЮНИТИ, 2006. - 287 с.


Вспомогательная литератураВспомогательная литература


1. Пономарёв Л.И. Под знаком кванта. – М.: 1. Пономарёв Л.И. Под знаком кванта. – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2006. – 416 с.ФИЗМАТЛИТ, 2006. – 416 с.


2. Потеев М.И. 2. Потеев М.И. КСЕ – Спб.: «Питер», 1999. – 352 с.КСЕ – Спб.: «Питер», 1999. – 352 с.


3. Трефил Джеймс. 200 законов мироздания. – М.: 3. Трефил Джеймс. 200 законов мироздания. – М.: Гелеос, 2007. - 528 с.Гелеос, 2007. - 528 с.


4.Вспомогательная литература4.Вспомогательная литература


5.Брайсон Билл. Краткая история почти всего на 5.Брайсон Билл. Краткая история почти всего на свете. – М.: Гелеос, 2007. 672 с.свете. – М.: Гелеос, 2007. 672 с.


КАК ПОДГОТОВИТЬ РЕФЕРАТКАК ПОДГОТОВИТЬ РЕФЕРАТ??


ВыводыВыводы

Перечислите рассмотренные вопросыОпишите практические работыЗапросите результаты практикума

Введение в естествознание

Education