Человек все активней вмешивается во взаимоотношения биосферы и Солнца, создав термодинамический кризис на основе парникового эффекта из выбросов СО₂ в атмосферу и озоновые дыры с помощью фреонов. Тем не менее, всё-таки прав Б Коммонер, утверждая в одном из своих законов экологии, что «Природа знает лучшее».

Возможно, стратегическая социокультурная нестабильность XXI века взаимосвязана с цикличностью как экзогенных, в том числе обусловленных антропогенными факторами, так и эндогенных геодинамических процессов, эволюцию которых мы ещё в недостаточной степени можем предсказать, а тем более контролировать.

И в этом плане особое значение приобретает проблема происхождения и предназначения Человека на Земле и в Космосе, которая может быть решена только в рамках целостной культуры и картины мироздания (бытия), включая мифологическую, религиозную, философскую и естественнонаучную картины мира.

С принципом универсального эволюционизма тесно связана синергетическая концепция взаимопроникновения Порядка и Хаоса. Оформилась коэволюционная синергетическая парадигма современного естествознания, которая включает в себя «понятийную сетку» истинного предназначения ноосферы - коэволюции всех природных систем Космоса и Человека, а также синергетики, т.е. совокупности наук о взаимопроникновении Порядка и Хаоса (см. лекцию 5) в изучении общих закономерностей процессов самоорганизации в открытых неравновесных системах. Синергетике есть, что сказать о глобальных кризисах в коэволюции природных систем и человека, о стратегической нестабильности социокультурного пространства человеческой цивилизации в XXI веке.

Необратимость, неопределенность, нелинейность встроены в механизм эволюции. Эволюцию динамических систем во времени удобно анализировать с помощью фазового пространства - абстрактного пространства с числом измерений, равных числу переменных, характеризующих состояние системы.

В случае хаотического движения фазовые траектории перемещаются, возникает область фазового пространства, заполненная хаотическими траекториями, называемая странным аттрактором.

Странность состоит в том, что, попав в область собранного аттрактора, точка (выбранное наугад решение) будет «блуждать» там, и только через большой промежуток времени приблизится к какой-то его точке. При этом поведение системы, отвечающее такой точке, будет сильно зависеть от начальных условий.

Важнейшим свойством странных аттракторов является фрактальность. Фракталы - это объекты, проявляющие по мере увеличения все большее число деталей. Известно, что прямые и окружности - объекты элементарной геометрии - природе не свойственны. Структура вещества чаще принимает замысловатые ветвящиеся формы, напоминающие обтрепанные края ткани. Примеров подобных структур много: это и коллоиды, и отложения металлов при электролизе, и клеточные популяции.

Особое значение понятия аттрактора играет в теории катастроф, при этом важную роль в ветвлении не только эволюционных, как природных, так и социальных систем играют как аттракторы и фракталы, так и бифуркации систем в их критических состояниях.

Принципиальная чувствительность к начальным условиям наглядно проявляется как, например, в инфляционной космологии, так и в истории человечества. В периоды устойчивого развития случайность (например, смерть национального лидера или стихийное бедствие) лишь переводило развитие общества с одной траектории на близкую. Иной результат наблюдается в периоды неустойчивого развития - малое случайное отклонение приводит к существенным изменениям в развитии общества.

Даже в исследовании творческого процесса понятия и принципы двойственного взаимодействия порядка и хаоса (самореализации и катастрофы) позволяют в новом ракурсе интерпретировать один из главных инструментов творчества - интуицию, особое творческое состояние вдохновения и показать особое значение взаимодействия экономики и образования, науки и технологий, экологии и техносферы.

Методологическое значение идей синергетики заключается и в прояснении опасности биосферных «бифуркаций», вызванных всё возрастающим антропогенным воздействием на биосферу и способных непредсказуемо и необратимо направить эволюцию биосферы по губительной для цивилизации ветви развития.

Вполне очевидно, что коэволюционная синергетическая парадигма современного естествознания задает глобальную «понятийную сетку» в исследовании как неживой, так живой и социальной материи.

ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ

Общие методические указания

Практические занятия проводятся в форме семинарских занятий: доклады-дискуссии, а так же практических работ натурного и виртуального фронтального естественнонаучного практикума. На итоговом занятии проводится тестовый контроль с помощью структурно-содержательных тестов.

Результаты контроля аудиторной и самостоятельной работы студентов на практических занятиях учитываются лектором при рейтинговом контроле и при приеме экзаменов и дифференцированных зачетов.

1 СЕМЕСТР (36 часов)

1. Вводное занятие: Концепция измерения в классическом и неклассическом естествознании (2 ч.).

2. Практическая работа: Определение времени реакции человека на сигнал (световой и звуковой) (2 ч.).

3. Интеллектуальная сфера культуры и её связь с общим естествознанием(2ч)

3.1. Предмет кура «Концепции современного естествознания». Цель и задачи курса.

3.2. Интеллектуальная сфера культуры и её связь с общим естествознанием.

3.3. Научный метод познания.

3.4. Модели развития науки.

3.5. . Общая периодизация истории естествознания.

3.6. История естествознания в контексте трансдисциплинарных стратегий естественнонаучного мышления..

4. . Развитие представлений о материи, движении и взаимодействии в контексте развития исследовательских программ и картин мира (4 ч.).

4.1. Развитие представлений о материи, движении и взаимодействии в протонаучной картине мира.

4.2. Развитие представлений о материи, движении и взаимодействии в классическом естествознании.

4.3. Развитие представлений о материи, движении и взаимодействии в неклассическом естествознании.

4.4. Развитие представлений о материи, движении и взаимодействии в постнеклассическом естествознании.

4.5. Основные идеи и понятия общего естествознания

5. . Монофундаментальность физики. Структурные уровни организации материи в рамках современной физики(2ч)

5.1. Физика в контексте интеллектуальной культуры. Фундаментальность физики в естествознании.

5.2. Общие представления о гипер-, мега-, макро-, микро-, гипомирах.

5.3. Фундаментальные взаимодействия. Фундаментальные микрочастицы.

5.4. Концепция пространственно-временных отношений. Физический вакуум.

5.5 Фундаментальный принцип симметрии. Законы сохранения.

6 Концепции квантовой механики. Понятие квантового микросостояния.

. Процессы в микромире. Элементы ядерной физики (2ч.).

6.1. Концепция корпускулярно-волнового дуализма материи.

6.2. Основополагающие концепции и методологические принципы квантовой механики.

6.3. Понятие квантового микросостояния. Физический смысл волновой функции.

6.4. Обобщенные в рамках понятия квантовой системы постулаты Н. Бора.

6.5. Бозоны и фермионы. Квантовые числа и соответствующие условия квантования.

6.6. Радиоактивность. Закон радиоактивного распада.

6.7. Состав ядра. Изотопы. Удельная энергия связи ядра.

6.8. Общие представления о моделях ядра.

6.9. Ядерные реакции в контексте ядерной энергетики на Земле и в Космосе.

7. Порядок и беспорядок в природе ( 2 ч. )

7.1. Динамические и статистические закономерности (теории) в познании природы.

7.2. Основные характеристики (макропараметры) равновесного теплового макросостояния. Условия теплового равновесия для определенных видов контактов между макрообъектом и термостатом.

7.3. Основные начала (законы) равновесной термодинамики.

7.4. Обратимые и необратимые тепловые процессы. Термодинамический и статистический смысл энтролии.

7.5. Статистические законы макросостояния и их физический смысл.

7.6. Элементы неравновесной термодинамики диссипативных систем. Закономерности самоорганизации в природе.

8. Практическая работа: Изучение одномерной модели броуновского движения(2 ч.).

9. Химические концепции познания мира (2ч.).

9.1 Химия в контексте интеллектуальной культуры. Структурные уровни организации материи в рамках современной химии..

9.2 Химические системы.

9.3 Учение о составе вещества.

9.4 Структурная химия.

9.5 Проблемы учения о химических процессах

9.6 Эволюционная химия.

10. Панорама современного естествознания в концепции «стрел времени» (4 ч.).

10.1. Общие понятия о космологии. Структура Мегамира

10.2. Модель нашей Галактики и Метагалактики

10.3. Виды звёзл и их краткие характеристики.

10.4. Эволюция звёзд главной последовательности. Строение Солнца и его эволюция.

10.5. Модель Солнечной системы. Слабый и сильный антропный принцип.

10.6 Основные этапы космологической шкалы («стрелы») времени.

10.7.Геохронологическая стрела (шкала) времени.

. 10.8. Структурные уровни материи в рамках геосфер Земли.

10.9. Что такое жизнь? Основные признаки живого.

10.10 Основные гипотезы («теории») происхождения жизни.

11. Практическая работа виртуального практикума:Определение средней плотности Земли. Модели геосферы. (2ч.).

12. Эволюционная концепция биологического уровня организации материи (4 ч.).

12.1 Биология в контексте интеллектуальной культуры. Классификационные системы в биологии..

12.2 Структурные уровни биологической организации материи.

12.3 Основные понятия и законы генетики.

12.4. Генетика на молекулярно-генетическом уровне. Структуры ДНК и РНК. Генетический код.

12.5 Основные аксиомы биологии.

12.6 Основные положения эволюционных идей Ж.Б. Ламарка и Ч. Дарвина.

12.7 Основные положения синтетической теории биологической эволюции (СТЭ). Макро- и микроэволюция.

12.8 Основные факторы и направления эволюционного процесс СТЭ.

13. Биосфера и человек (4ч.).

13.1 Человек как особый уровень организации живой материи.

13.2 Феномен человека "как существа трёхстороннего - биосоциокультурного".

13.3 Концепции биосферы.

13.4 Концепции ноосферы.

13.5 Концепции экологии.

13.6 Коэволюционная синергетическая парадигма современного естествознания.

14. Тестовый контроль знаний (2ч.)

Литература:

При выполнении практических работ используется учебные пособия: а) Акименко С.Б., Яворук О.А. Физика и естествознание. Практические работы: Учеб. пособие - М.: РИОР: ИНФРА - М, 2013. - 52 с.- (Высшее образование: Бакалавриат) Кудря А.П. Учебное пособие (ч. 2) “Физический эксперимент на компьютере” -Ростов н/Д ДГТУ, 2005. Кудря А.П., Смолянинов А.В., Лаврентьев А.А. М/у к виртуальной лабораторной работе “Определение средней плотности Земли”- Ростов н/Д ДГТУ, 2003.

Самостоятельная работа (36 часов): Самостоятельная подготовка ко всем семинарским занятиям , а так же к тестовому контролю на итоговом занятии по учебному пособию Наследников Ю.М., Шполянский А.Я. :Концепции современного естествознания: структурно-содержательные тесты, ”- Ростов н/Д ДГТУ, 2010 - 87 с.

Контрольные задания

Напомним, что выполнение контрольной работы предусматривается в форме реферата. Выбор темы контрольной работы осуществляется в соответствии с последними двумя цифрами зачётной книжки.

Темы рефератов указаны после таблицы вариантов.

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА № 1

Таблица № 2

Задаётся предпоследней цифрой зачётной книжки
Вариант	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Задаётся последней цифрой	0	1.1	1.2	1.3	1.4	1.5	1.6	1.7	1.8	1.9	1.10
	1	1.11	1.12	1.13	1.14	1.15	1.16	1.17	1.18	1.19	1.20
	2	1.21	1.22	1.23	1.24	1.25	1.26	1.27	1.28	1.29	1.30
	3	1.31	1.32	1.33	1.34	1.35	1.36	1.37	1.38	1.39	1.40
	4	1.41	1.42	1.43	1.44	1.45	1.46	1.47	1.48	1.49	1.50
	5	1.51	1.52	1.53	1.54	1.55	1.56	1.57	1.58	1.59	1.60
	6	1.61	1.62	1.63	1.64	1.65	1.66	1.67	1.68	1.69	1.70
	7	1.71	1.72	1.73	1.74	1.75	1.76	1.77	1.78	1.79	1.80
	8	1.81	1.82	1.83	1.84	1.85	1.86	1.87	1.88	1.89	1.90
	9	1.91	1.92	1.93	1.94	1.95	1.96	1.97	1.98	1.99	1.100

ТЕМЫ РЕФЕРАТОВ К КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЕ № 1

1.1 Предмет и задачи учебного курса «Концепции современного естествознания».

1.2 Интеллектуальная сфера культуры и её связь с современным естествознанием.

1.3 Научный метод.

1.4 Модели науки. Физические исследовательские программы.

1.5 Математическая научная программа античности.

1.6 Корпускулярная (атомистическая) научная программа античной натурфилософии.

1.7 Континуалистская научная программа античной натурфилософии.

1.8 Геоцентрическая картина мира античной натурфилософии.

1.9 Средневековая схоластика и её роль в становлении абстрактно-модельного образа мышления аналитического естествознания.

1.10 Концепция натуральной магии раннего Ренессанса.

1.11 Развитие представлений о материи, движении и взаимодействии в протонаучной картине мира.

1.12 Коперниковская революция и становление гелиоцентрической картины мира.

1.13 Становление рационального мышления аналитического естествознания.

1.14 И. Ньютон как основатель классической механики.

1.15 Становление учения о составе в классической химии в трудах Р. Бойля, М. В. Ломоносова и А. Лавуазье.

1.16 К. Линней и его роль в становлении классической (натуралистской) биологии.

1.17 О роли Г. Кавендиша и Ш. Кулона в установлении закона электрического взаимодействия.

1.18 О роли Л.Эйлера, Д. Бернулли, Ж. Лангранжа и П. Лапласа в построении здания аналитической и небесной механики. Лапласовский детерминизм. Механистическая картина мира.

1.19 О роли Дж. Дальтона и Й. Берцелиуса в становлении химической атомистики и атомно-молекулярной модели вещества.

1.20 Теории катастроф и геологического эволюционизма

(Ж. Кювье и Ч. Лайель).

1.21 Теория эволюции живой материи (Ж. Ламарк, Ч. Дарвин). Парадигма эволюции Ч. Дарвина.

1.22 Становление структурной химии (А.М. Бутлеров, Я. Вант-Гофф)

1.23 Становление феноменологических начал (законов) равновесной термодинамики (Ю. Майер, Г. Гельмгольц, У. Томсон (Кельвин), C. Карно, Р. Клаузиус, Л. Больцман).

1.24 Периодический закон химических элементов Д.И. Менделеева (исторический обзор).

1.25 Становление и развитие классической электродинамики (М. Фарадей, Д. Максвелл, Г. Герц). Электродинамическая картина мира.

1.26 Развитие представлений о материи, движении и взаимодействии в классическом естествознании.

1.27 Открытие рентгеновского и радиоактивного излучений. Естественная и искусственная радиоактивность.

1.28 Квантовая гипотеза и квантовая (квазиклассическая) теория атома (М. Планк, А. Эйнштейн, Э. Резерфорд, Н. Бор).

1.29 Химическая термодинамика и статистическая физика в трудах Дж. Гиббса, Л. Больцмана и Д. Максвелла.

1.30 Классическая, неклассическая и постнеклассическая стратегии естественнонаучного мышления.

1.31 Развитие представлений о материи, движении и взаимодействии в неклассическом естествознании.

1.32 От корпускулярной и континуальной концепций описания природы к корпускулярно-волновому дуализму микрочастиц и квантово-полевой физической исследовательской программе.

1.33 Структурные уровни материи в рамках современной физики: гипермир, мегамир, макромир, микромир, гипомир.

1.34 Фундаментальные взаимодействия и основные идеи их объединения в современной физической исследовательской программе - единой теории поля.

1.35 Концепция пространственно-временных отношений в механистической физической исследовательской программе.

1.36 Концепция пространственно-временных отношений в релятивистской физической исследовательской программе.

1.37 Принцип симметрии. Теорема А. Нетер о связи принципа глобальной симметрии с фундаментальными законами сохранения.

1.38 Дисимметрия, творящая явление в рамках взаимодействия, и, в частности, расширяющая не только принципы относительности, но и фундаментальные законы сохранения.

1.39 Основные идеи, лежащие в основе квантовой механики и квантово-полевой картины мира. Соотношения неопределённостей В. Гейзенберга.

1.40 Статистический характер волновой функции (функции микросостояния) и волнового уравнения Шредингера. Постулаты Бора.

1.41 Задание микросостояния частицы с помощью квантовых чисел. Принцип тождественности одинаковых квантовых частиц. Квантовые статистики.

1.42 Принцип суперпозиции в классической и квантовой физиках.

1.43 Общенаучный смысл принципов неопределённости, дополнительности и соответствия, сформировавшихся в квантово-полевой картине мира.

1.44 Соотношение статистических и динамических закономерностей (теорий) в природе.

1.45 Основные условия и характеристики (макропараметры) равновесного теплового макросостояния.

1.46 Термодинамическое описание на основе начал (законов) равновесной термодинамики.

1.47 Статистические законы макросостояния. Броуновское движение. Энтропия как мера беспорядка.

1.48 Общие представления о неравновесной тенмодинамике.

1.49 Синергетика как теория самоорганизации неравновесных открытых систем

1.50 Развитие представлений о материи, движении и взаимодействии в постнеклассическом естествознании

1.51 Структурные уровни материи в рамках современной химии. Классификация веществ и их основных химических моделей.

1.52 Учение о составе вещества. Проблема химического элемента. Проблема химического соединения.

1.53 Периодическая система химических элементов в электронной модели атома.

1.54 Основные типы химических связей.

1.55 История и проблемы структурной химии.

1.56 Учение о химических процессах. Принцип Ле-Шателье. Закон действующих масс. Правило Вант-Гоффа. Закон Аррениуса.

1.57 Общие представления о физической химии и значение теории цепных химических реакций Н.Н. Семёнова в её становлении.

1.58 Катализ как неконтролируемое воздействия окружения. Ферментный катализ. Автокатализ.

1.59 Эволюционная химия. Субстратный и функциональный подходы.

1.60 Структура Мегамира. Модель нашей Галактики и Метагалактики.

1.61 Виды и характеристики звезд.

1.62 Эволюция звезд главной последовательности. Модель солнечной системы.

1.63 Основные этапы космологической шкалы (стрелы) времени.

1.64 Геохронологическая шкала (стрела) времени.

1.65 Основные модели геосфер Земли в рамках атмосферы и гидросферы.

1.66 Основные модели геосфер Земли в рамках литосферы и баросферы. Их химический состав и геофизические характеристики.

1.67 Экзогенные и эндогенные геодинамические процессы и их роль в экологических кризисах и катастрофах.

1.68 Натуралистский (классический) образ биологии.

1.69 Неклассический (физико-химический) образ биологии.

1.70 Эволюционный образ биологии.

1.71 Разнообразие живого на Земле. Прокариоты и эукариоты. Автотрофы и гетеротрофы.

1.72 Структурные уровни материи в рамках современной биологии.

1.73 Законы наследственности по Менделю.

1.74 Закон сцепления неаллельных генов Т. Моргана. Генетика пола.

1.75 О роли Д. Уотсона и Ф. Крика в создании модели строения молекулы ДНК.

1.76 О роли М. Ниренберга и Х. Корана в открытии структуры генетического кода.

1.77 Генетика и эволюция. Основные аксиомы биологии.

1.78 Достижения и проблемы «генной инженерии».

1.79 Основные теории происхождения жизни на Земле.

1.80 Теория биохимической эволюции на молекулярно-генетическом и онтогенетическом уровнях.

1.81 Теория биохимической эволюции на популяционно-видовом и биогеоценотическом уровнях.

1.82 Синтетическая теория эволюции. Микроэволюция. Макроэволюция.

1.83 Системные управления в биологии на уровне тканей - эндокринная и нервная системы.

1.84 Системы управления в биологии на уровне клетки.

1.85 Здоровье человека и способы его сохранения.

1.86 Биоритмы и их связь с генетикой биологических часов и ритмами солнечной активности и биосферы.

1.87 Целостность организмов. Биохимическое единство живой природы. Проблема синхронизации часов на клеточном уровне.

1.88 Концепция биосферы.

1.89 О роли В.И. Вернадского в становлении учения о биосфере и ноосфере.

1.90 Концепция ноосферы.

1.91 Концепция экологии. Экологический императив развития биосферы.

1.92 Взаимоотношение природы и общества. Законы экологии Б. Коммонера.

1.93 Экология и здоровье человека.

1.94 Человек как трёхстороннее существо - биосоциокультурное.

1.95 Неклассическая модель рациональности действия в интеллектуальной культуре «неустранимой» личности.

1.96 Здоровье как «состояние полного физического, духовного и социального благополучия». Валеология.

1.97 Взаимодействие биоэтики и социальной этики в деятельном подходе к культуре.

1.98 Взаимодействие сознания и подсознания в творческой деятельности человека.

1.99 Коэволюция природы и человека. Корпускулярно-волновая модель человека. Человек как голограмма Вселенной.

1.100 Коэволюционная синергетическая парадигма современного естествознания.

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

Основная

Наследников Ю.М. Концепции современного естествознания/ Ю.М. Наследников, А.Я. Шполянский, А.П. Кудря, А.Г. Стибаев ? Ростов н/Д: ДГТУ. 2008 ? 350 с. [ Электронный ресурс № ГР 15393, 2010]. Режим доступа: http://de.dstu.edu.ru//.

Наследников Ю.М. Концепции современного естествознания: структурно-содержательные тесты/ Ю.М. Наследников, А.Я. Шполянский. Ростов н/Д: ДГТУ. 2010 ? 87 с.

Наследников Ю.М. Концепции современного естествознания. Учеб.-метод. пособие./ Ю.М. Наследников, А.Я. Шполянский, А.П. Кудря, А.Г. Стибаев - Ростов н/Д: ДГТУ. 2007 ? 102 с.

Суханов А.Д. Концепции современного естествознания: Учебник для вузов/ А.Д.Суханов, О.Н. Голубева - М.: Дрофа, 2004 ? 447 с.

Лозовский В.Н.Концепции современного естествознания: Учебное пособие/ В.Н.Лозовский, С.В. Лозовский СПб.: Изд-во «Лань», 2004-224 с.

Дубнищева Т.Я. Концепции современного естествознания: Учебник для вузов: изд. доп. и исправл./ Т.Я. Дубнищева ? М.: Изд-во «Академия», 2006 - 632 с.

Найдыш В.М. Концепции современного естествознания: Учебник для вузов. 2-е изд., доп. и перераб./ В.М. Найдыш ? М.: Альфа-М: Инфра-М, 2006 - 622 с.

8. Горбачев В.В. Концепции современного естествознания: Интернет-тестирование базовых знаний: Учебное пособие/ В.В .Горбачев, Н.П. Калашников, Н.М. Кожевников - СПБ.: «Лань», 2010. с. 60-64, с. 157-180.

9. Кожевников Н.П. Концепции современного естествознания: Учебное пособие, 4-е изд., испр./ Н.М. Кожевников - СПБ.: «Лань», 2009. с. 301-361.

10. Под ред. Л.А. Михайлова. Концепции современного естествознания: Учебник для вузов - СПб.:Питер, 2009, с. 12-10, 27-36.

Дополнительная

1. Справочник необходимых знаний. 2-е изд., доп.-М.: РИПОЛ КЛАССИК, 2002.

2. Школьные учебники по естествознанию, физике, химии, физической географии и биологии.

3. Колесников С.И. Экологические основы природопользования./ С.И.Колесников - М.: ИКЦ «МарТ»; Ростов н/Д: Издательский центр «МарТ», 2005.

4. Трофимова Т.И. Краткий курс физики с примерами решения задач: учебное пособие/ Т.И. Трофимова. - М.: КНОРУС, 2007, с. 208-222.

ПРИЛОЖЕНИЯ

Физические константы

Скорость света в вакууме	с =
Гравитационная постоянная
Число Авогадро
Постоянная Больцмана
Элементарный заряд
Масса электрона
Масса протона
Постоянная Планка
Первый боровский радиус
Атомная единица массы
Электрическая постоянная
Магнитная постоянная	Гн / м

Астрономические постоянные и астрономические единицы

Астрономическая единица (среднее расстояние от Земли до Солнца)
Световой год
Парсек
Масса Солнца	масс Земли
Радиус Солнца	радиусов Земли
Масса Земли	массы Луны
.12Экваториальный радиус Земли
Период повторя-емости солнечных и лунных затмений (сарос)	18 лет 11,3 дня

Диапазон размеров и масс объектов, встречающихся в окружающем нас мире

Каждое деление шкалы соответствует увеличению в 10 млрд. раз. На «лестнице» внутри одна ступенька соответствует увеличению линейных размеров в 100 раз (вертикальное направление) и увеличению массы в 1 млн. раз.

Диапазон промежутков времени, доступных измерению в современном естествознании.

Размещено на Allbest.ru

...