История развития естественнонаучной мысли.

 

2.2. История развития естественнонаучной мысли. Натурфилософия как первая форма существования естествознания. Космоцентризм древнегреческой натурфилософии. Ионийский этап развития античной науки (Милетская школа натурфилософии, Гераклит Эфесский-544~483 гг. до н.э., Фалес Милетский-625-547 гг. до н.э., Анаксимен-585~524 гг. до н.э., Анаксимандр-610-546 гг. до н.э., развитие математики и астрономии в трудах Пифагора-582~500 гг. до н.э.). Афинский этап развития натурфилософии. Возникновение атомистики (Эмпедокл-483-423 г.г. до н.э., Демокрит-460-370 гг. до н.э., Аристотель 384-322 гг. до н.э. и его дос­тижения в области математики, физики, астрономии, биологии). Эллинистский этап в натурфилософии. Развитие математики и механики (Евклид 3 в. до н.э. и его метод аксиом, идеи атомистики в трудах Эпикура 344-270 г.г. до н.э, достижения в области математики и механики Архимеда 287-212 до н.э.). Естественнонаучные воззрения в Древнем Риме (Лукреций Кар 1 в. до н.э., Клавдий Птоломей-90~168 гг. н.э. и его геоцентрическая система мира).

Развитие естествознания в эпоху средневековья. Закат греко-римской культуры и сближение философии с теологией. Господство религиозной схоластики. Прогресс науки на Востоке.

Первая научная революция эпохи Возрождения. Гелиоцентрическая система мира Н.Коперника. Перестройка естественнонаучных воззрений на мироздание – Г.Галилей. Зарождение специальных наук - анатомии (А. Везалий), физиологии и эмбриологии - У. Гарвей.

Естественнонаучное развитие в Новое время. Вторая научная революция. И. Кеплер и его труды в области астрономии и математики. Формирова­ние научной методологии в трудах Ф.Бэкона и Р.Декарта. Г.Лейбниц и И.Ньютон как представители универсального знания о природе. Роль Ньютона как создателя классической механики. Развитие химической науки. Р. Бойль и его корпускулярные представления в химии. Классифи­кация растительного и животного мира в трудах К.Линнея.

Третья научная революция. Диалектизация естествознания в трудах И.Канта. Эволюционизм в трудах Ж.Б.Ламарка. Изложение фактов и причин биологической эволюции в трудах Ч.Дарвина. Создание клеточной теории Шлейденом и Шванном. Открытие закона сохранения и превращения энергии (Гельмгольц, Джо­уль). Открытие периодического закона химических элементов Д.И. Менделе­ева. Выдающиеся работы М.В. Ломоносова в области естествознания. Роль Л. Пастера в опровержении гипотез самопроизвольного зарождения жизни. Открытие Г.Менделем основных законов биологической наследственности.

Четвертая научная революция. Крушение механистической картины мира. Качественный скачок в познании природы. Создание А. Эйнштейном теории относительности. Гипотеза М. Планка о дискретном характере излучения электромагнитных волн. Доказательство дискретности вещества при открытии электрона (Д. Томсон) и радиоактивности атома (А.Беккерель и Кюри). Гипотеза Л. де Бройля о волновых свойствах частиц вещества.

Новейшая революция в естествознании и заме­на электромагнитной картины мира на квантово-полевую. Становление и развитие молекулярной биологии (В. Иогансен, Т. Морган, Л. Поллинг, Ф. Крик, Д.Уотсон). Влияние НТР на развитие естествознания и общественный прогресс. Основные направления развития НТР (освоение новых источников энергии, создание материалов с заданными свойствами, разработка информационных технологий и т.д.).

Микромир.

Элементарные частицы как низший уровень материальных структур. Классификация элементарных частиц по различным критериям (массе, электрическому заряду, времени жизни и др.). Гипотеза кварков и ее значение для объяснения многообразия элементарных частиц. Фундаментальные взаимодействия в природе. Виды фундаментальных взаимодействий и их основные характеристики. Современные научные представления о единстве фундаментальных взаимодействий.

Объединение эле­ментарных частиц в атомные ядра. Объединение ядер и электронов в атомы. Объединение атомов в молекулы. Основные агрегатные состояния вещества. Плазма – особое состояние вещества.

Макромир.

Объединение молекул в простые вещества. Виды и особенности химических связей. Геологические породы – основные структуры неживой природы. Общая характеристика и иерархия геологических пород. Геосфера Земли.

Структурные уровни биологической ветви организации материи. Молекулярный уровень организации материи. Биологические макромолекулы. Структурные уровни биологической ветви организации материи. Основные типы биомакромолекул. Структура и функции углеводов. Химическая структура и функции жирных кислот и липидов. Структура и функции аминокислот и белков. Химическая структура и функции нуклеиновых кислот.

Понятие жизни. Свойства живого. Возникновение жизни как закономерный этап земной эволюции. Гипотезы происхождения и разви­тия жизни на Земле. (креационизм, гипотеза самопроизвольного зарождения, гипотеза стационарного состояния, гипотеза панспермии и индуцированной панспермии, гипотеза биохимической эволюции). Результаты новейших попыток обнаружения жизни на других планетах с помощью космических аппаратов и методом анализа образцов метеоритов инопланетного происхождения. Абиогенный и биогенный этапы происхождения жизни (А.И.Опарин, Дж.Холдейн). Опыты С. Миллера как практическое подтверждение гипотезы Опарина-Холдейна.

Клеточный уровень организации материи. Клетка – структурная и функциональная единица живого. Особенности строения прокариотических и эукариотических клеток. Органоиды клеток про- и эукариот. Типы деления клеток. Матричные процессы в клетках. Строение плазматической мембраны клетки. Вирусы как неклеточная форма существования материи.

Метаболизм (пластический и энергетический обмен). Типы питания. Фотосинтез.

Наследственность и изменчивость как основные свойства живого. Генетический код и его свойства. Основные закономерности наследования признаков. Современные проблемы генетики.

Тканевой, органный и организменный уровни организации материи. Типы тканей. Органы и системы органов. Организм. Человек – тело и разум. Ветвь интеллекта в организации материи. Единство материального и идеального в организации мозга. Человеческий мозг как высший уровень организации материи.

Популяционно-видовой уровень организации материи. Биологический вид как структурная единица эволюционного процесса и таксономическая единица. Карл Линней и бинарная номенклатура. Генетический критерий вида. Взгляды Дарвина и Ламарка на происхождение биологических видов. Роль отбора и вопрос о наследовании приобретенных признаков. Центральная догма молекулярной биологии как решающий аргумент в споре Дарвина и Ламарка. Моле­кулярные механизмы наследственной изменчивости и естественного отбора. Теория номогенеза Берга. Микроэволюция и макроэволюция. Вопрос об искусственных видах. Синтетическая теория эволюции. Понятие популяции. Структура популяции (половая, возрастная, экологическая и.т.д.). Популяционные волны. Особенности популяция человека. Закон Харди-Вайнберга.

Биоценотический и биогеоценотический уровни организации материи. Понятие и структура биоценоза. Биотоп. Биогеоценоз. Цепи и сети питания. Правило экологической пирамиды. Понятие экосистемы.

Биосферный уровень организации материи. Биосфера как глобальная экосистема. Классификация экологических факторов. Роль антропогенного фактора в биосфере. Возникновение интеллекта, разу­ма - закономерный этап эволюции. Разви­тие мозга. Научные данные о формировании мозгового интеллекта. Техносфера как продукт антропогенеза. Понятие ноосферы. Искусственный и естественный интеллекты: взаимоотношения и перспективы эволюции. Познание как важнейшее свойство разума.

2.5. Мегамир.

Структуры мегамира: планеты, звездно-планетные системы, звездные системы (галактики). Законы, действующие в мегамире (СТО и ОТО А.Эйнштейна).

Гипотеза Ж.Леметра «Большого взрыва» Вселенной, ее теоретические и опытные обоснования, Закон Э.Хаббла и его значение для космологии. Эффект Доплера. Гипотезы, альтернативные «Большому взрыву» и их обоснования. Общие представления о возникновении и развитии Вселенной согласно гипотезе «Большого взрыва». Хронология эволюции Вселенной (основные эры и эпохи). Основные параметры Вселенной в настоящее время, методы их определения. Теоретические модели будущего развития Вселенной и основные сценарии этого процесса. Плотность вещества Вселенной как основной критерий выбора адекватной модели ее развития. Образование звездно-планетных систем – закономерный этап развития Вселенной.

Формирование Галактик и первичных звезд. Основные характеристики галактик и звезд. Эволюция звезд. Необычные объекты Вселенной (Черные дыры, пульсары).

Строение и состав Солнечной системы (планеты, спутники, кометы, метеориты). Теории происхождения солнечной системы. Параметры Солнца как звезды Галактики. Основные характеристики главных планет Солнечной системы.

Земля как планета солнечной системы. Внутреннее строение Земли. Научные представления о происхождении и эволюции нашей планеты. Земля как динамическая неравновесная система.

2.6. Ритмичес­кая организация материи. Современные подходы к классификации природных ритмов. Внешние и внутренние ритмы. Гипотетические представления о внутренней природе, происхождении и эволюции естественных ритмов. Электромагнитные взаимодействия как субстрат и причина большинства известных ритмов. Их проявление в изменениях состояний атомов, молекул и надмолекулярных структур. Астрономические мегаритмы и их проявление на уровне глобальных геологических и биологических процессов. Солнечные ритмы. Гравитационные солнечно-лунно-земные ритмы и их проявление на нашей планете. Земные общепланетные ритмы: годичные и суточные.

Важнейшая роль циркадных ритмов в процессах жизнедеятельности, современные научные данные о циркадных ритмах человека. Внутриземные ритмы, обусловленные протеканием внутренних геофизических процессов и проявляющиеся в движении магнитных земных полюсов, вулканических извержениях, колебаниях и перемещениях земной коры и т.д. Их влияние на общебиологические процессы. Внутриклеточные биохимические и физиологические ритмические процессы, их роль в жизнедеятельности. Понятие о «внутренних часах» и научные данные об их изучении.

2.7. Проблема научного описания самоорганизации материи: ограничения, накладываемые классической (равновесной) термодинамикой. Идеи Э.С.Бауэра, Э.Шредингера об исключительной неуравновешенности живых организмов. Понятие о диссипативных структурах и их основные свойства (И.Пригожин). Значение изучения диссипативных структур для объяснения механизмов структурной самоорганизации.

Синергетический подход к построению теории самоорганизации материи и его отличие от неравновесно-термодинамического. Предмет изучения и области применения синергетики. (Г.Хакен).

Общее понятие о новых научных направлениях теоретического описания эволюции систем различной природы (теории самодезорганизации, бифуркации, перестроек, катастроф, нелинейных колебаний и волн, эволюционика).

Симметрия – универсальное свойство природных объектов и процессов. Симметрия физических явлений и процессов и ее связь с симметрией пространства и времени. Проблема роли симметрии и ее нарушений в происхождении и эволюции материального мира. Фундаментальная роль науки о симметрии в естествознании.

2.8. Развитие естественнонаучных концепций в контексте современных открытий: синтетическая теория эволюции, социобиология, концепция коэволюции природы и общества, генная и клеточная инженерия, генетически модифицированные продукты, особые состояния вещества, супрамолекулярная химия, антропный принцип, основные постулаты кибернетики. Теория информации.

2.9. Вненаучные методы познания природы: мифология, религия, искусство, литература (в т.ч. научно-художественная и научно-фантастическая), рациональный опыт, обыденное сознание. Их возможности, сравнительные особенности и основные достижения. Взаимодополнительность научных и вненаучных методов познания природы.

«Две культуры» в общественном развитии как следствие исторических условий и сложности социогенеза (Ч.Сноу). Закономерный переход к синтезу достижений культуры в настоящее время. Существующие проблемы и способы их преодоления на пути к единой культуре.

 

В предлагаемой программе распределение учебного времени по курсу «Концепции современного естествознания» по семестрам и видам занятий, количество часов, отведенное на чтение лекций, проведение семинарских и практических занятий, самостоятельную работу и т.д. носят рекомендательный характер. При использовании данной программы для преподавания курса «Концепции современного естествознания» на разных факультетах естественнонаучной направленности, где количество времени, отводимого на этот курс, может сильно варьировать, необходимо вносить соответствующие коррективы.