ИНФОРМАЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ ПО КСЕ Д.Е.1 .

ИНФОРМАЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ ПО КСЕ Д.Е.1.

ТЕМА 1. ИСТОРИЯ ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ

1. Естествознание - это:

- Наука о природе, как о единой целостности

- Совокупность наук о природе, взятое как единое целое

- Раздел науки, основанный на воспроизводимой эмпирической проверке гипотез и создании теорий, описывающих природные явления.

2. Этапы развития естествознания и их особенности:

а) Естествознание античного периода (натурфилософский) - абстрактность и отвлечённость, синкретизм, умозрительность.

б) Естествознание средних веков - теологизм, догматизм.

в) Классический период в развитии естествознания (аналитическое естествознание) – механицизм, метафизичность, дифференциация знания, эмпиризм, рационализм, преимущественное исследование предметов природы.

г) Неоклассический период (синтетический) – синтез смежных дисциплин, диалектичность.

д) Постклассический период (интегративный) - глобальный эволюционизм, синергетизм, холизм, принцип дополнительности.

3.Редукционизм – образ мышления, проявляющийся в стремлении упростить объяснение сложных явлений и процессов; сведение сложного к простому, составного к элементарному;

Холизм (ИНТЕГРАТИЗМ) – представление о предмете, о мире как целом.

4. Концепция – совокупность наиболее существенных элементов теории, система взглядов; алгоритм решения проблемы; определённый способ понимания и истолкования предметов, явлений и руководящая идея для их интерпретации.

ТЕМА 2. НАУЧНЫЙ МЕТОД

1. Метод – совокупность приёмов или операций практического или теоретического освоения действительности.

2. Методология – учение о методах – учение о структуре, логической организации, методах и средствах деятельности.

3. Классификация методов познания:

По степени общности – всеобщие – диалектический и метафизический

Общенаучные:

Абстрагирование – мысленное отвлечение от каких-либо несущественных свойств, сторон изучаемого объекта с одновременным выделением одной или нескольких сторон объекта.

Идеализация - мысленное внесение изменений в предмет.

Формализация – использование специальной символики, позволяющей отвлечься от изучения реальных объектов и оперировать вместо этого некоторым множеством символов.

Индукция (от лат.inductio – наведение) – метод познания, основывающийся на формальнологическом умозаключении, которое приводит к получению общего вывода на основании частных посылок.

Дедукция (от лат. Deduction – выведение) – получение частных выводов на основе знания каких-то общих положений.

Анализ – разделение объекта на составные части с целью их отдельного изучения.

Синтез – метод познания, в процессе которого производится соединение воедино составных частей, происходит изучение объекта, как единого целого.

Аналогия – подобие, сходство каких-то свойств, признаков или отношений у различных в целом объектов.

Моделирование – создание моделей (физических или теоретических) для предварительного исследования объекта без непосредственного обращения к нему.

Методы эмпирического и теоретического познания:

Эмпирический уровень научного познания характеризуется установлением фактов, их первичной обработкой, определением некоторых связей или зависимостей одних величин от других.

Наблюдение – чувственное отражение предметов и явлений внешнего мира.

Измерение – определение количественных значений тех или иных свойств, сторон изучаемого объекта, явления с помощью специальных технических устройств.

Эксперимент – активное, целенаправленное и строгоконтролируемое воздействие исследователя на изучаемый объект для выявления и изучения тех или иных его сторон.

Теоретический уровень научного познания выражает стремление науки объяснить накопленный фактический материал, разработать теории, установить законы.

Научная проблема (от греч.problema – преграда, трудность, задача) – объективно возникающий в ходе развития познания вопрос или комплекс вопросов, решение которых представляет существенный практический или теоретический интерес.

Гипотеза (от греч.hypothesis – основа, предположение) – обоснованное предположение, выдвигаемое с целью выяснения закономерностей и причин исследуемых явлений.

Теория (от греч.theoria – рассмотрение, исследование) – форма организованного достоверного знания о некоторой предметной области, описывающая, объясняющая, предсказывающая функционирование и развитие относящихся к данной области объектов.

4. Научная картина мира – целостная система представлений об общих свойствах и закономерностях природы, возникающая в результате обобщения и синтеза основных естественнонаучных понятий, принципов и методологических установок. Структура научной картины мира состоит из двух компонентов: понятийного и чувственнообразного.

5. Этапы эволюции научной картины мира:

а) классический

б) неклассический

в) постклассический

6. Этапы эволюции физической картины мира:

а) механическая

б) электромагнитная

в) квантово-полевая

7. Научная революция – закономерный и периодически повторяющийся в истории науки процесс качественного перехода от одной картины мира к другой.

Естественнонаучная и гуманитарная культура

Наука особый вид духовной культуры, который ставит целью рациональное преобразование окружающего мира на основное постижения существующих законов.

Естественнонаучная культура – раздел науки, основанный на данных естественных наук. Отличается стремлением разделять свой объект исследования на части в поисках простейших составных элементов; однозначностью и строгостью языка; высокой степенью необходимости исследуемого объекта.

Гуманитарная культура - раздел науки, характеризующийся значительной степенью свободы исследуемого объекта; символическим, многозначным языком.

ДЕ.2. ФИЗИЧЕСКИЕ КОНЦЕПЦИИ МИРА

Корпускулярная и континуальная концепции

Описания природы

Корпускулярная концепция исходит из признания дискретной (прерывной) природы вещества и процессов. Например, атомизм, признающий существование простейших неделимых частиц – атомов или признание дискретной природы энергии (кванта энергии).

Континуальная концепция утверждает, что в природе все процессы обладают непрерывностью, нет неделимых частиц. Например, существует электромагнитное поле, заполняющее непрерывно все пространство.

ПРИНЦИПЫ СИММЕТРИИ И ЗАКОНЫ СОХРАНЕНИЯ

Изучение физических процессов макро- и микромира обнаруживает такую их особенность как инвариантность (сохранение) некоторых физических величин. Это выражается в законах сохранения. Например, энергии, импульса, электрического заряда, барионного и лептонного зарядов и т.д. Законы сохранения выражают свойства симметрии как фундаментального свойства мира. Симметрия проявляется, например, в существовании правого и левого, частиц и античастиц, зарядовой симметрии кварков и т.д.

Однородность пространства и времени и изотропность времени означают инвариантность системы по отношению к определенным преобразованиям переменных. Однородность времени – по отношению к сдвигам времени, т.е. к изменению системы отчета, соответствует закон сохранения энергии; однородность пространства по отношению к сдвигам в пространстве, т.е. переносу начала координат - закон сохранения импульса; изотропность пространства по отношению к повороту осей системы координат – закон сохранения момента импульса.

ФИЗИКА ВСЕЛЕННОЙ

Теория относительности и открытие эффекта «красного смещения» явились основой для разработки новых космологических моделей Вселенной (модель Эйнштейна-Фридмана, модель стационарной Вселенной Голда, Бонди, Хойла, модель «Горячей Вселенной», инфляционная модель и др.). Общим для всех является признание эволюции Вселенной, расширение нынешней Вселенной. Наиболее теоретически разработанной и имеющей эмпирическое подтверждение является модель «Горячей Вселенной», согласно которой эволюция нашей Вселенной началась с момента Большого Взрыва, затем физическое состояние Вселенной изменяется с уменьшением температуры. На первом этапе из вакуума рождаются частицы, которые обладают большой энергией и свободно превращаются друг в друга. На втором этапе, когда температура понижается, происходит разделение частиц на кварки и лептоны. Затем наступает адронная эра, когда из кварков появляются адроны. На следующем этапе возникает плазменная эра, здесь идут процессы термоядерного синтеза (протоны – ядра атомов водорода сливаются, образуя ядра гелия). Скорость расширения Вселенной такова, что не весь водород превращается в гелий, так как температура быстро падает. Примерно 75% водорода осталось. На определенном этапе эволюции Вселенной прекращаются процессы аннигиляции и обратно, что приводит к тому, что вещество и фотоны отделяются друг от друга, перестают взаимодействовать. Теперь фотонный газ расширяется самостоятельно, теряя энергию. К настоящему времени эти фотоны должны обладать температурой ≈ 4-5°К. Открытие «реликтового излучения» подтвердило этот теоретический вывод. Дальнейшее понижение температуры создает условия сначала для образования атомов химических элементов, а затем гравитационные силы приводят к образованию протогалактик, протозвезд, которые в свою очередь эволюционируют.

Эволюция Вселенной создает условия в некоторых местах Вселенной для химической эволюции, для возникновения жизни и ее эволюции и возникновения разума.

Параметры нашей Вселенной (космологические постоянные, количественные величины, например, заряд и масса частиц, соотношение между количеством частиц и фотонов, трехмерность пространства и т.д.) определяют такое направление в эволюции Вселенной, которое идет в сторону возникновения разума. Этот вывод получил название антропного принципа в современной космологии.

УЧЕНИЕ О СОСТАВЕ ВЕЩЕСТВА

Включает две важные проблемы: проблему химическог7о элемента и проблему химического соединения.

Периодический закон химических элементов был сформулирован Д.И.Менделеевым и опубликован 1 марта 1869 г.

Свойства простых тел, а также формы и свойства соединений находятся в периодической зависимости от величины атомных масс элементов (от величины заряда ядра).

Закон эквивалентов Рихтера (1793) – элементы взаимодействуют между собой не в произвольных, а в строго определенных количествах, сохраняющихся в виде неизменных пропорциональных чисел при переходе от одного сложного тела к другому.

Такая упорядоченность иначе называется стехиометрией.

Закон постоянства состава Пруста – вне зависимости от способа получения химические индивидуальные сложные тела имеют постоянный состав.

УЧЕНИЕ О СТРУКТУРЕ ВЕЩЕСТВА

Структурная химия – уровень развития химических знаний, на котором главенствующую роль играет структура молекулы реагента.

Теория химического строения органических веществ была разработана А.М.Бутлеровым. В Теории показывается, что соединение атомов в молекулы происходит в соответствии с их валентностью. Центральная идея данной теории состоит в том, что свойства веществ зависят не только от того, атомы каких элементов и в каких количествах входят в состав молекулы, но и от последовательности соединения атомов в молекулы, от их взаимного влияния друг на друга.

Эволюционная химия

Возникает в 60-е -70-е годы ХХ века. В основе лежит принцип использования в процессах получения целевых продуктов таких условий, которые приводят к самосовершенствованию катализаторов химических реакций, т.е. самоорганизации химических систем. Химический реактор на уровне эволюционной химии представляет некое подобие живой системы, для которой характерно саморазвитие и определенные черты поведения.

Выделяют два подхода к самоорганизации:

- субстратный – рассматривает отбор в процессах самоорганизации определенных химических элементов (элементы – органогены C, H, O, N, P, S) и определенных химических структур (20 незаменимых аминокислот, входящих в состав белка живого организма и 4 нуклеотида, образующие специфическую последовательность цепей ДНК и РНК).

- функциональный изучает процессы самоорганизации материальных систем и законы которым подчиняется эти системы.

Механизм самоорганизации химических систем изучал А.П. Руденко. В ходе каталитических реакций, сопровождающихся постоянным притоком извне новых порций реагентов и отводом готовых продуктов, происходит многократное возобновление комплексов катализаторов и реагентов, и они приобретают статус элементарных открытых каталитических систем (ЭОКС). Для ЭОКС характерен особый динамический тип устойчивости.

В процессе саморазвития ЭОКС происходит естественный отбор тех центров катализа, которые обладают наибольшей активностью, на них все более сосредотачивается протекающая реакция. Остальные центры «не выживают».

А.П.Руденко сформулировал основной закон эволюции ЭОКС, согласно которому с наибольшей скоростью и вероятностью образуются те пути эволюционных изменений, на которых происходит максимальное увеличение абсолютной каталитической активности.

Строение Земли

Геологическая система – представляет собой органическое единство взаимодействующих литосферы, гидросферы и атмосферы.

Литосфера Земли - включает кору и самую верхнюю часть мантии. Геосферные оболочки:

Ядро Земли – наиболее разогретая центральная часть планеты.

Мантия – слой, лежащий ниже коры и покрывающий ядро планеты. Мантия Земли содержит 65% планетной массы.

Земная кора – внешний твердый слой планеты, состоящий из твердых пород.

Кора выветривания – верхняя часть земной коры подверженная разрушительному влиянию физических, химических и биологических факторов выветривания.

Происхождение жизни

Креационизм. Согласно этой теории жизнь была создана сверхъестественным существом – Богом в определенное время. Этого взгляда придерживаются последователи почти всех религиозных учений.

Абиогенез - концепция, согласно которой жизнь может возникнуть из предшествующей неживой природы (однократно или неоднократно).

Концепция спонтанного самопроизвольного зарождения – утверждает неоднократность возникновения живого из неживого вещества.

Биогенез - концепция, согласно которой жизнь может возникнуть только из предшествующей жизни.

Концепция панспермии – отстаивает теорию космического заселения Земли, перенося проблему происхождения жизни в какое-то другое место Вселенной.

Эволюционная химия – (предбиология) наука о самоорганизации химических систем.

Функциональный подход к возникновению живого - сосредоточивает внимание на исследовании самих процессов самоорганизации предбиологических систем, на выявлении законов, которым подчиняются эти процессы, в том числе с позиций кибернетики.

Субстратный подход к возникновению живого - состоит в исследовании вещественной основы биологических систем. Результатом субстратного подхода к проблеме биогенеза является получение информации об отборе химических элементов и структур.

Отбор химических элементов – состоит в процессе, результатом которого является преимущественное использование в построении тел живых существ ( до 97, 4 %. ) шести основных элементов-органогенов ( С, Н, О, N, Р, S ).

Теория биохимической эволюции (Опарина-Холдейна) – изучает возможностьвозникновения живого в специфических условиях древней Земли в результате процессов, предбиологической эволюции, подчиняющимся физическим и химическим законам. Возникновение жизни рассматривается как уникальное единичное событие, имевшее место в условиях, которые для современной биоты непригодны.

Предбиотическая эволюция - химическая стадия биохимической эволюции, предшествующая собственно биологической эволюции, связанная с переходом от неорганической материи к органической, а затем к элементарным формам жизни.

Коацерваты (лат. сгусток, куча) – это комплексы гидрофильных по своей химической природе белков и молекул воды, обособленные от водной фазы. Опарин считал, что замена в этих комплексах водной оболочки на липидную и дальнейшая эволюция этих образований могла привести к образованию примитивных клеток.

Концепция голобиоза – один из подходов в решении вопроса о природе доклеточной структуры, согласно которой протобионт обладал белковой природой, метаболизмом и не имел наследственных структур.

Концепция генобиоза – рассматривает доклеточного предка как первичную информационную нуклеотидную систему, способную к самовоспроизведению.

Гиперциклы. С огласно гипотезе немецкого физико-химика М. Эйгена, процесс возникновения живых клеток тесно связан с взаимодействием нуклеотидов, являющихся материальными носителями информации, и протеинов (полипептидов), служащих катализаторами химических реакций. В процессе взаимодействия нуклеотиды под влиянием протеинов воспроизводят самих себя и передают информацию следующему за ними протеину, так что возникает замкнутая автокаталитическая цепь, названная гиперциклом.

Нуклеотиды – азотсодержащие элементы нуклеиновых кислот – цитозин, гуанин, тимин, аденин.

Генетический код – эволюционно возникший механизм, обеспечивающий реализацию наследственной информации, содержащейся в первичной структуре молекулы ДНК, в соответствующей структуре полипептида.

Генетика и эволюция

Наследственность - это свойство организмов обеспечивать преемственность признаков и свойств между поколениями. В процессе размножения от поколения к поколению передаются не признаки, а код наследственной информации, определяющий лишь возможность развития будущих признаков в определенном диапазоне, т.е. норму реакции.

Ген – участок молекулы ДНК, содержащий в себе информацию о структуре одного полипептида.

Генотип – совокупность всех генов локализованных в хромосомах данного организма.

Хромосома – содержащий гены элемент клеточного ядра, отвечающий за механизм передачи наследственной информации вновь образовавшимся клеткам.

Генофонд – качественный состав и относительная численность разных аллелей различных генов всех популяций вида.

Конвариантная редупликация – самовоспроизведение с изменениями, осуществляемое на основе матричного принципа синтеза макромолекулДНК и РНК.

Транскрипция – процесс матричного синтеза полипептида клеточными рибосомами на основе информации м-РНК.

Фенотип – совокупность всех признаков организма, обусловленных взаимодействием его генотипа с внешними условиями обитания.

Изменчивость – это свойство органической природы и в то же время процесс, способствующий повышениюразнообразия признаков и свойств у особей и групп особей любой степени родства.

Групповая изменчивость – в теорииЧ. Дарвина это сходное изменение всех особей популяции в одном направлении вследствие влияния определенных условий (роста при изменении количества и качества пищи, толщины кожи, густоты шерстного покрова от изменения климата).

Неопределенная индивидуальная изменчивость - это возникновение и проявление разнообразных наследственных незначительных отличий у особей одного и того же вида, сорта, породы, в сходных условиях обитания. В основе этого вида изменчивости лежит спонтанное изменение генов (мутации), а также рекомбинация генов. Наследственная изменчивость - основа эволюционного процесса.

Мутация – стойкие изменения наследственных структур – ДНК, генов, хромосом.

Мутационный процесс - важнейший элементарный фактор эволюции, производящий основную массу мутаций - эволюционного материала.

Популяционные волны - элементарный фактор, определяющий количественные флуктуации (отклонения от среднего значения) численности организмов в популяции, что может привести к случайному колебанию концентраций разных генотипов и мутаций в популяции, а это, в свою очередь, к элементарному эволюционному явлению - изменению на протяжении ряда поколений генотипического состава популяции.

Изоляция - это возникновение любых барьеров, ограничивающих панмиксию (свободное скрещивание), что потенциально может привести к увеличению и закреплению различий между популяциями и отдельными частями всего населения вида.

Происхождение человека

Основные этапы становления человека современного биологического типа: австралопитеки → Человек умелый (Homo habilis – 2 млн. л. н.) → Архантропы (Homo erectus – 2 млн. – 140 тыс. л. н.) → Ранние палеоантропы (Homo Neanderthalensis – от 250 до 40-25 тыс. л назад.) → Homo sapiens (кроманьонец).

Адаптация – приспособление строения и/или функций организмов и их органов к условиям местообитания.

Биосфера

Биосфера – оболочка Земли, состав структура и энергетика которой обусловлены прошлой или современной жизнедеятельностью организмов.

Состав биосферы – живое вещество, биогенное вещество, биокосное вещество, косное вещество.

Границы биосферы – биосфера включает часть атмосферы (до озонового слоя), гидросферу и верхнюю часть литосферы.

Подразделения биосферы – биосфера включает геобиосферу, гидробиосферу, аэробиосферу.

Закон константности количества живого вещества – открытВ.И Вернадским. Закон утверждает, что при развитии планеты, количество живого вещества в биосфере оставалось относительно постоянным.

Биоценоз – совокупность растений, животных, микроорганизмов, населяющих часть суши или водоема и характеризующихся определенными отношениями как между собой, так и с абиотическими факторами.

Биогеоценоз (экосистема) – взаимообусловленный комплекс живых и косных компонентов, связанных между собой обменом веществ и энергии.

Абиотические факторы среды – совокупность условий неорганической среды (физические, химические, геолого-географические, климатические), влияющих на организмы.

Биотические факторы среды – включают совокупность влияний, оказываемых на организмы жизнедеятельностью других организмов.

Ноосфера (В.И.Вернадский) – стадия развития биосферы, на которой разумная деятельность человека становится определяющим фактором развития жизни на Земле.

Коэволюция – концепция совместной приспособительной эволюции биосферы и общества.

ИНФОРМАЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ ПО КСЕ Д.Е.1.

12 3 Следующая ⇒