СодержаниеСодержание 2
Введение 3
1. Панорама современного естествознания 3
1.1. Важнейшие открытия в физике 4
1.2. Основные достижения в области химии и биологии 8
2. Звезды и их эволюция 11
2.1.Образование звезды 11
2.2. Вырождение звезды 14
3.Современная наука о сущности и истоках человеческого сознания 15
3.1. Эволюция сознания человека 15
3.2. Связь человека и общества 16
Заключение 17
Список литературы 18
ВведениеЕстествознание – это система наук о природе. Основу этой системы составляют физика, химия и биология. Представления, выработанные
естественными науками, интегрированы в современную научную картину мира, которая непрерывно уточняется и дополняется. Понимание
единства и гармонии элементов этой картины составляет основу научного мировоззрения.
Выполняя задачу построения цельной и логически непротиворечивой картины мира, а также обеспечивая технологический процесс,
современное естествознание стало важнейшим компонентом культуры.
Интегрирование представлений о природе из различных областей знания в единую научную картину мира осуществляется современным
естествознанием на концептуальном уровне. Исторически понятие «концепция» связано со смыслом латинского слова «conceptio» -
система взглядов, определяющий замысел. В настоящее время этот термин имеет более широкое толкование.
1. Панорама современного естествознания
В современном естествознании принято рассматривать в качестве структурных форм следующие: вакуум, поля, элементарные частицы,
ядра атомов, атомы, молекулы, макротела, геологические (внутрипланетные) образования, планеты и планетные системы, звезды, звездные
системы (галактики), системы галактик и т.д. К числу макротел с особым, высоким уровнем организации относятся живые организмы. Из
мира живого в качестве отдельных структурных уровней выделяется человек и человеческое общество.
Взяв за ориентир пространственно-временные масштабы, всю совокупность природных объектов можно условно представить тремя
областями: микро-, макро- и мегамир.
Макромир – это мир непосредственно окружающий нас объектов. Человек, человеческое общество – также элементы макромира. Макромир
наиболее доступен для изучения. Поэтому законы и объекты макромира оказались познанными раньше и полнее, чем объекты микро – и
мегамира. Микромир – это область объектов, на многие порядки величин менее масштабных по сравнению с макрообъектами. Он
целиком стал областью интересов квантовой физики. Познание природы в этой области, возможно, только опосредованно, с помощью
тончайших методов, выработка которых стала реальной лишь при достижении обществом очень высокого уровня технического развития. и
развитию неклассической физики и неклассической рациональности.
Мегамир является объектом исследования физических наук, занимающихся изучением и описанием планетных систем, звезд, галактик и
Вселенной в целом. К этой области знания относится одна из древнейших наук – астрономия, а также астрофизика и космология. В мегамире
существенными оказываются гравитационные взаимодействия больших масс, масс космического масштаба.
Основные науки в рамках естествознания разграничены по соответствующему уровню организации материальных структур. Каждый
иерархический уровень организации материи служит областью изучения одной или нескольких фундаментальных естественных наук.
1.1. Важнейшие открытия в физике
Основные достижения микромира. Открытие сложного строения атома – важнейший этап становления современной физики. Резерфорд
предложил следующую схему строения атома. В центе атома находится положительно заряженное ядро, вокруг которого по разным орбитам
вращаются электроны. Возникающая при их вращении центробежная сила уравновешивается притяжением между ядром и электронами,
вследствие чего они остаются на определенных расстояниях от ядра. Поскольку масса электрона ничтожно мала, то почти вся масса атома
сосредоточена в его ядре. На долю ядра и электронов, число которых сравнительно невелико, приходится лишь ничтожная часть всего
пространства, занятого атомной системой.
Явление деления тяжелых атомных ядер на два осколка было открыто Ганом и Штрассманом в 1939 г. при изучении
взаимодействия нейтронов различных энергий и ядер урана. Несколько позже, в 1940 г. советские физики К.А.Петржак и Г.И. Флеров
обнаружили самопроизвольное (спонтанное) деление ядер урана. При спонтанном деление и делении, вызванном нейронами, как правило,
образуется асимметричные осколки, отношение масс которых примерно равно 3:2.
При реакции деления выделяется очень большая энергия. Энергия деления высвобождается в виде кинетической энергии ядер-
осколков, кинетической энергии испускаемых ядрами-осколками электронов, гамма-квантов, нейтрино, нейтронов. Основная часть энергии
деления приходится на энергию ядер-осколков, поскольку под действием кулоновских сил отталкивания они приобретают большую
кинетическую энергию. Основная часть энергии деления выделяется в виде кинетической энергии ядер-осколков. Замечательным и
чрезвычайно важным свойством реакции деления является то, что в результате деления образуется несколько нейтронов. Это
обстоятельство позволяет создать условия для поддержания стационарной или развивающейся во времени цепной реакции деления ядер
Замечательным и чрезвычайно важным свойством реакции деления является то, что в результате деления образуется несколько
нейтронов. Это обстоятельство позволяет создать условия для поддержания стационарной или развивающейся во времени цепной реакции
деления ядер.
Достижения в макрофизике. Оказалось, что если от рассмотрения замкнутых систем многих тел перейти к рассмотрению
открытых, то есть таких, которые тем или иным способом обмениваются энергией с окружающей средой, то возможно усиление флуктуаций,
в результате которого в хаотической системе возникает упорядоченность, структура. Пожалуй, наиболее наглядным примером является
образование перистых облаков. Облака - это мельчайшие частички жидкой воды или твердого льда, находящиеся в сложной системе
воздушных потоков, и обычное кучевое облако, несмотря на опознаваемую форму (паттерн), структуры все же не имеет. Однако в
определенных условиях она возникает, и появляются перистые облака с правильным чередованием равноотстоящих перьев. Это так
называемый кооперативный эффект. Нечто подобное происходит и в такой непохожей системе, как лазер, где в результате кооперативного
эффекта происходит согласованное излучение электромагнитных волн. С этой точки зрения процессы лазерной генерации были исследованы
Г. Хакеном.
Основные достижения мегамира .Был установлен источник энергии солнца. По современным представлениям, Солнце состоит из
ряда концентрических сфер, или областей, каждая из которых обладает специфическими особенностями. Схематический разрез Солнца
показывает его внешние особенности вместе с гипотетическим внутренним строением. Энергия, освобождаемая термоядерными реакциями
в ядре Солнца, постепенно прокладывает путь к видимой поверхности светила. Она переносится посредством процессов, в ходе которых
атомы поглощают, переизлучают и рассеивают излучение, т.е. лучевым способом. Пройдя около 80% пути от ядра к поверхности, газ
становится неустойчивым, и дальше энергия переносится уже конвекцией к видимой поверхности Солнца и в его атмосферу. В центре
Солнца температура составляет 15 миллионов градусов, а давление превышает сотни миллиардов атмосфер. Газ сжат здесь до плотности
около 150 000 кг/м. Почти вся энергия Солнца генерируется в центральной области с радиусом примерно 1/3 солнечного.
Внутреннее строение Солнца слоистое, или оболочечное, оно состоит из ряда сфер, или областей. В центре находится ядро, затем область
лучевого переноса энергии, далее конвективная зона и, наконец, атмосфера. К ней ряд исследователей относят три внешние области:
фотосферу, хромосферу и корону. Правда, другие астрономы к солнечной атмосфере относят только хромосферу и корону. Остановимся
кратко на особенностях названных сфер.
Ядро - центральная часть Солнца со сверхвысоким давлением и температурой, обеспечивающими течение ядерных реакций. Они выделяют
огромное количество электромагнитной энергии в предельно коротких диапазонах волн.
Область лучистого переноса энергии - находится над ядром. Она образована практически неподвижным и невидимым
сверхвысокотемпературным газом. Передача через нее энергии, генерируемой в ядре, к внешним сферам Солнца осуществляется лучевым
способом, без перемещения газа. Этот процесс надо представлять себе примерно так. Из ядра в область лучевого переноса энергия
поступает в предельно коротковолновых диапазонах - гамма излучения, а уходит в более длинноволновом рентгеновском, что связано с
понижением температуры газа к периферической зоне.
Конвективная область - располагается над предыдущей. Она образована также невидимым раскаленным газом, находящимся в состоянии
конвективного перемешивания. Перемешивание обусловлено положением области между двумя средами, резко различающимися по
господствующим в них давлению и температуре. Перенос тепла из солнечных недр к поверхности происходит в результате локальных
поднятий сильно нагретых масс воздуха, находящихся под высоким давлением, к периферии светила, где температура газа меньше и где
начинается световой диапазон излучения Солнца. Толщина конвективной области оценивается приблизительно в 1/10 часть солнечного
радиуса.
Фотосфера - это нижний из трех слоев атмосферы Солнца, расположенный непосредственно на плотной массе невидимого газа
конвективной области. Фотосфера образована раскаленным ионизированным газом, температура которого у основания близка к 10000 К (т.
е. абсолютная температура), а у верхней границы, расположенной примерно в 300 км выше, порядка 5000 К. Средняя температура
фотосферы принимается в 5700 К. При такой температуре раскаленный газ излучает электромагнитную энергию преимущественно в
оптическом диапазоне волн. Именно этот нижний слой атмосферы, видимый как желтовато-яркий диск, зрительно воспринимается нами как
Солнце.
Теория Большого Взрыва (о происхождении Вселенной). В 1946-1948 гг. Г.Гамов разработал теорию горячей Вселенной. Согласно этой модели
вся Вселенная 15 млрд. лет назад была сжата в точку с бесконечно большой плотностью. Такое состояние называют сингулярностью,
законы физики к нему не применимы. Это состояние оказалось неустойчивым, в результате произошел взрыв и скачкообразный переход к
расширяющейся Вселенной. В момент Большого Взрыва Вселенная мгновенно нагрелась до очень высокой температуры. После Большого
Взрыва плотность Вселенной падает и к описанию дальнейших процессов становится применимой обычная физика.
Итак, то, что красиво называют Большим взрывом, согласно научным современным представлениям, есть не что иное, как длящееся
невообразимо короткое мгновение расширение высокоэнергетического квантового вакуума.
1.2. Основные достижения в области химии и биологии
Роль ДНК как носителя наследственных генов, открытие мутаций. Воспроизводство себе подобных и наследование признаков
осуществляется с помощью наследственной информации, материальным носителем которой является ДНК. Носители информации –
нуклеиновые кислоты- выплняют три функции: самовоспроизведение, хранение информации, реализация этой информации. Естественный
отбор - процесс избирательного воспроизведения организмов, происходящий в природе, в результате которого в популяции возрастает доля
особей с полезными. для вида признаками и свойствами в конкретных условиях среды. Творческая роль отбора заключается в том, что в
процессе эволюции он сохраняет и накапливает из разнонаправленных мутаций наиболее соответствующие условиям среды и полезные для
вида.
Наследственная изменчивость, (мутационная или генотипическая) связана с изменением генотипа особи, поэтому возникающие изменения
наследуются. Она является материалом для естественного отбора. Дарвин назвал эту наследственность неопределенной. Источником
наследственной изменчивости являются мутации.
В последние годы получены большие достижения в генной инженерии.
Возможности генной инженерии
Значительный прогресс достигнут в практической области создания новых продуктов для медицинской промышленности и лечения болезней
человека (табл.1).
ТАБЛИЦА 1.
Использование генно-инженерных продуктов в медицине
Продукт
Заключение Для современной науки все более характерным становится так называемый проблемный подход, заключающийся в том, что для
решения конкретной и важной научно-практической проблемы объединяют усилия ученых разных специальностей, создавая смешанные
научные коллективы.
Задачей фундаментальных наук является выявление в природе наиболее глубоких, основополагающих закономерностей, присущих
определенному уровню организации материи.
В естествознании к числу фундаментальных наук принято относить:
физику – она исследует наиболее простые и потому наиболее фундаментальные, основополагающие уровни организации материи;
космологию – раздел физической науки, исследующий Вселенную как целое и её эволюцию;
космогонию – раздел физической науки, исследующий объекты и процессы на уровне Солнечной системы;
науки о Земле – (геология, геофизика и др.) исследуют процессы планетарного масштаба, происходящие во всех земных сферах;
химию – исследует процессы на атомарно-молекулярном уровне организации материи;
биологию – исследует клеточный уровень организации и все многообразие живых организмов, а также биологические системы во
взаимодействии друг с другом и с неживой материей
Таким образом, наблюдается тенденция к сближению, конвергенция наук, объективной основой которой служит единство всего
материального мира и необходимость решения междисциплинарных, комплексных проблем современной науки, а также глобальных проблем
человеческой цивилизации.
ЛитератураГорелов А.А. Концепции современного естествознания. М: 2003г, 382 стр.
Грушевицкая Т.С., Садохин А.П. Концепции современного естествознания. – М.:Высшая школа, 1997. – 382 с.
Дубнищева Т.Я. Концепции современного естествознания. М: 2003 г, 607 стр.
Маргулова Т.Х. Атомная энергетика сегодня и завтра. Москва: Высшая школа, 2001.-331с.
Небел Б. Наука об окружающем мире. Как устроен мир. – М.: Мир, 2000. – с. 108.
|
|
