Учебник написан в соответствии с государственными образовательными стандартами. В нем изложены вопросы естественно-научного познания окружающего мира, фундаментальные концепции, принципы и законы природы, рассмотрены актуальные проблемы современного естествознания, связанные с изучением природных процессов и свойств веществ на молекулярном уровне, отражены естественно-научные аспекты энергетики, экологии и освещены важнейшие достижения естествознания, лежащие в основе современных наукоемких технологий. Предназначен для студентов высших учебных заведений. Может быть интересен и полезен широкому кругу читателей.

* * *

Приведённый ознакомительный фрагмент книги Концепции современного естествознания (С. Х. Карпенков) предоставлен нашим книжным партнёром - компанией ЛитРес .

ВВЕДЕНИЕ

Наконец-то подаю руку по-настоящему полезной науке.

Гораций

Каждого человека, начиная с самого раннего возраста, отличает любопытство – естественное стремление познать окружающий мир. «Любопытство сродно человеку и просвещенному, и дикому», – утверждал выдающийся русский историк и писатель Н.М. Карамзин (1766– 1826). С возрастом неосознанное любопытство постепенно перерастает в любознательность – осознанное желание познавать законы, которые управляют природой, научиться применять их в своей трудовой деятельности, предвидя возможные ее последствия. Законы природы и способы их применения отражают концентрированный опыт человечества. Опираясь на него, человек способен защитить себя от ошибок, и ему легче достичь желаемых целей. Концентрированный опыт человечества лежит в основе любого образовательного процесса.

Естествознание – единая система наук о законах, явлениях и свойствах объектов природы, включающая множество отраслей – естественных наук.

Важнейшие достижения естествознания составляют фундаментальную базу современных наукоемких технологий производства разнообразной продукции, в том числе и товаров повседневного спроса. Для того чтобы знать, какой ценой дается такая продукция – важнейшая составляющая экономики, каковы перспективы развития современных технологий, тесно связанных с экономическими, социальными и политическим проблемами, нужны фундаментальные знания о природе – естественно-научные знания. В наше время естественно-научные знания превратились в сферу активных действий и представляют собой базовый ресурс экономики, по своей значимости превосходящий материальные ресурсы: капитал, землю, рабочую силу и т. п. Естественно-научные знания и основанные на них современные технологии формируют новый образ жизни, и высокообразованный человек не может дистанцироваться от фундаментальных знаний об окружающем мире, не рискуя оказаться беспомощным в профессиональной деятельности. «Без естественных наук нет спасения современному человеку; без этой здоровой пищи, без этого строгого воспитания мысли фактами, без этой близости к окружающей нас жизни», – такую высокую оценку естественно-научным знаниям дал русский писатель и философ А.И. Герцен (1812–1879).

Если излагать подробно естественно-научные знания, накопленные во всех отраслях естествознания, то получится огромный фолиант, может быть, и нужный, но мало полезный даже для специалистов естественно-научного профиля, не говоря уже о специалистах гуманитарных и социально-экономических направлений. Задача изложения усложняется еще и тем, что его форма должна быть доступной для студентов, чья будущая профессиональная деятельность не имеет прямого отношения к естествознанию. Для решения этой задачи нужен обобщающий философский принцип. Сущность его заключается в изложении естественно-научных знаний в рамках концепций – основополагающих идей и системного подхода. Концептуальный принцип позволяет студентам получить фундаментальные, комплексные знания о природе, а на их основе более глубоко изучить узкоспециализированные дисциплины.

Современные средства естествознания дают возможность исследовать многие сложнейшие процессы на уровне атомных ядер, атомов, молекул, клеток, а затем и синтезировать ранее не существовавшие в природе вещества с необычными свойствами, а из них производить новые материалы для различных машин, устройств, изделий и т. п. Кроме того, благодаря таким исследованиям выращиваются высокоурожайные культурные растения, разрабатываются высокоэффективные средства лечения болезней и т. д.

Любое перспективное направление деятельности человека прямо или косвенно связано с новой материальной базой и новыми технологиями, и знание их естественно-научной сущности – залог успеха. Без фундаментальных знаний о природе может сложиться ошибочное общественное мнение, приводящее к необъективному решению, как это случилось, например, при необоснованном объявлении временного (1975–1985) моратория на генную инженерию. Следовательно, естественно-научные знания нужны не только высококвалифицированным специалистам, но и любому образованному человеку вне зависимости от сферы его деятельности.

В погоне за материальными ценностями современное человечество уже вышло за пределы устойчивого состояния биосферы, включающей все живое вместе со средой обитания. Это означает, что в результате нашествия цивилизации в природе уже нарушено устойчивое равновесие, которое в течение длительного времени обеспечивает круговорот веществ. Об этом напоминают участившиеся за последнее десятилетие разрушительные природные явления: ураганы, смерчи, наводнения, землетрясение, засухи, – вызывающие громадный материальный ущерб и сопровождающийся все большим числом человеческих жертв.

Превращение современного потребительского общества в духовно-развитое просвещенное общество – задача чрезвычайно сложная. Ее можно решить, только развивая всю систему образования общими силами воспитанных людей, для которых путеводной звездой является не роскошь, не нажива и другие соблазнительные кумиры, а царство добра, свободы и правды. Благородный, но тернистый путь к такому царству начинается с воспитания любовью в самом раннем детстве, когда закладывается духовно-нравственная основа для усвоения знаний на всех ступенях обучения, и продолжается в течение всей жизни каждого человека.

Знания не приходят сами по себе. Нужно усердно работать, прилежно учиться. «Надо учиться не стыдясь, а учить не скупясь», так сказал в далекие времена известный мыслитель Василий Великий (ок. 330– 379), и только в этом случае можно надеяться на успех.

Концепции современного естествознания. Карпенков С.Х.

6-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 2003. - 488 с.

Учебник написан в соответствии с Государственными образовательными стандартами (ГОС 2000). В нем изложены вопросы естественно-научного познания окружающего мира, фундаментальные концепции, принципы и законы природы, рассмотрены актуальные проблемы современного естествознания, связанные с изучением природных процессов и свойств вещества на молекулярном уровне, отражены естественно-научные аспекты энергетики, экологии и освещены важнейшие достижения естествознания, лежащие в основе современных наукоемких технологий.

Предназначен для студентов высших учебных заведений. Может быть интересен и полезен широкому кругу читателей.

Формат: pdf ( 6-е изд., перераб. и доп., 2003 )

Размер: 4,6 Мб

Скачать: yandex.disk

Формат: doc ( 2-е изд. , испр. и доп., 200 0 )

Размер: 4Мб

Скачать: yandex.disk

ПРЕДИСЛОВИЕ К ШЕСТОМУ ИЗДАНИЮ

Первое издание предлагаемой книги вышло в свет в 1997 г. Это был один из первых учебников, посвященных дисциплине «Концепции современного естествознания», изучаемой студентами высших учебных заведений социально-экономических и гуманитарных направлений.

По мере накопления новых материалов и сведений последующие издания существенно дорабатывались, дополнялись и в них вносились исправления и уточнения. При доработке учитывался многолетний опыт чтения лекций и проведения практических занятий в Государственном университете управления. В результате учебник совершенствовался и видоизменялся: сократилось число глав с девятнадцати (в первом издании) до одиннадцати (в более поздних изданиях), устаревшие сведения заменены новыми, некоторые разделы написаны заново и т. п. Шестое издание существенно переработано и исправлено.

В предлагаемом учебнике в сжатой и доступной форме изложены фундаментальные естественно-научные знания, т.е. знания о природе, которые нужны каждому образованному человеку, чтобы не только поведать тайны, могущество и красоту природы, но и понять, что нужно сделать, чтобы сохранить окружающую среду и жить в гармонии с природой.

При изучении концепций современного естествознания полезно помнить наставление русского публициста Д.И. Писарева (1840-1868): «Надо учиться в школе, но еще гораздо более надо учиться по выходе из школы».

Книга предназначена для студентов высших учебных заведений дневной, вечерней и заочной форм обучения по специальностям экономики, юриспруденции, управления, философии, социологии, экологии, менеджмента, маркетинга, товароведения, туризма, бизнеса, финансов, предпринимательства и др.

Предисловие..................................................................................................................... 8

Введение.............................................................................................................. 9

ЧАСТЬ I . ЕСТЕСТВОЗНАНИЕ И СОВРЕМЕННЫЙ МИР ............................ 11

1. Естествознание и окружающий мир................................................................. 13

1.1. Естественно-научные знания и современное образование................................ 13

1.2. Роль естествознания в формировании профессиональных знаний. . 18

1.3. Естественно-научные знания и сфера управления............................................ 23

1.4. Фундаментальные и прикладные проблемы естествознания................... 27

1.5. Естествознание и математика................................................................. 31

1.6. Развитие естествознания и псевдонаучные тенденции........................... 35

1.7. Естествознание и нравственность.......................................................... 42

1.8. Рациональное и иррациональное начала познания................................ 46

56

2. Естественно-научное познание окружающего мира................................... 57

2.1. Процесс естественно-научного познания.............................................. 57

2.2. Формы естественно-научного познания................................................ 62

2.3. Методы и приемы естественно-научных исследований......................... 70

2.4. Научное открытие и доказательство.................................................................. 77

2.5. Эксперимент - основа естествознания................................................. 82

2.6. Современные средства естественно-научных исследований............. 85

2.7. Важнейшие достижения современного естествознания..................................... 90

Контрольные вопросы.................................................................................. 93

ЧАСТЬ II . ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ ЗАКОНЫ И КОНЦЕПЦИИ ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ

3. Фундаментальные принципы и законы.................................................................. 97

3.1. Физика - фундаментальная отрасль естествознания........................................ 97

3.2. Материя и движение, время и пространство...................................... 104

3.3. Концепция атомизма. Дискретность и непрерывность материи. . . 108

3.4. Фундаментальные взаимодействия......................... ,............................... ПО

3.5. Принцип относительности................................. ................................... 116

3.6. Свойства пространства - времени и законы сохранения.............................. 118

3.7. Фундаментальные законы Ньютона........................................................ 122

3.8. Статистические и термодинамические свойства макросистем.... 125

3.9. Термодинамические законы............................................................................ 129

3.10.Электромагнитная концепция.......................................................................... 134

3.11.Корпускулярно-волновые свойства света.............................................. 138

Контрольные вопросы............................................................................................ 143

4. Атомный в нуклонный уровни строения материн .......................... 144

4.1. Структура атомов................................................................................... 144

4.2. Корпускулярно-волновые свойства микрочастиц........................................... 147

4.3. Вероятностный характер микропроцессов..................................................... 150

4.4. Современные атомные системы.............................................................. 153

4.5. Ядерные процессы........................................................................................... 156

4.6. Элементарные частицы........................................................................... 164

4.7. Перспективы развития физики микромира...................................................... 166

169

ЧАСТЬ III . ЕСТЕСТВЕННО-НАУЧНЫЕ КОНЦЕПЦИИ РАЗВИТИЯ. . . 171

5. Концепция развития и эволюция Вселенной........................................................ 173

5.1. Сущность концепции развития......................................................................... 173

5.2. Эволюция Вселенной.............................................................................. 176

5.3. Структура Вселенной...................................................................................... 182

5.4. Средства наблюдения объектов Вселенной............................................ 185

5.5. Проблема поиска внеземных цивилизаций...................................................... 188

5.6. Солнечная система - часть Вселенной.......................................................... 190

5.7. Земля - планета Солнечной системы.................................................... 195

Контрольные вопросы........................................................................................... 202

6. Естественно-научные знания о веществе .................................................... 203

6.1. Развитие химических знаний................................................................. 203

6.2. Синтез химических веществ.................................................................. 207

6.3. Современный катализ............................................................................. 212

6.4. Образование земных и внеземных веществ........................................... 218

6.5. Природные запасы сырья....................................................................... 220

6.6. Органическое сырье.............................................................................. 227

6.7. Новые химические элементы................................................................. 234

6.8. Перспективные химические процессы.................................................. 238

6.9. Современные материалы........................................................................ 243

6.10. Перспективные материалы..................................................................... 252

Контрольные вопросы.................................................................................. 261

7. Биосферный уровень организации материи............................................ 262

7.1. Зарождение живой материи.................................................................. 262

7.2. Носитель генетической информации............................................................ 264

7.3. Структура и функции белков................................................................ 269

7.4. Строение и разновидности клеток................................................................. 271

7.5. Происхождение жизни.......................................................................... 275

7.6. Предпосылки эволюционной идеи........................................................ 279

7.7. Эволюция жизни............................................................ .............................. 283

7.8. Растительный и животный мир............................................................. 294

7.9. Человек - феномен природы........................................................................ 302

7.10. Жизнеобеспечение человека.......................................................................... 310

7.11. Продление жизни организма.......................................................................... 321

7.12. Формирование ноосферы..................................................................... 327

Контрольные вопросы........................................................................................... 328

ЧАСТЬ IV . ЕСТЕСТВЕННО-НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ СОВРЕМЕННЫХ ТЕХ-
НОЛОГИЙ, ЭНЕРГЕТИКИ И ЭКОЛОГИИ................................ 329

8. Естественно-научные аспекты технологий................................................ 331

8.1. Развитие средств информационных технологий............................................. 331

8.2. Современные средства накопления информации.................................... 337

8.3. Мультимедийные системы и виртуальный мир...................................... 342

8.4. Микро- и наноэлектронные технологии.............................................. 344

8.5. Лазерные технологии...................................................................................... 352

8.6. Современные биотехнологии................................................................. 359

8.7. Генные технологии.......................................................................................... 361

8.8. Проблема клонирования.................................................................................. 364

366

9. Естественно-научные проблемы современной энергетики......................... 367

9.1. Энергия - источник благосостояния........................................................... 367

9.2. Преобразование энергии...................................................................... 369

9.3. Эффективность производства и потребления энергии.................................. 373

9.4. Тепловые электростанции............................................................................. 375

9.5. Повышение эффективности энергосистем............................................ 376

9.6. Гидроисточники и геотермальные источники энергии........................ 382

9.7. Гелиоэнергетика.................................................................................... 387

9.8. Энергия ветра........................................................................................ 389

9.9. Атомная энергетика....................................................................................... 392

9.10. Особенности отечественной энергетики...................................................... 396

Контрольные вопросы................................................................................... 398

10. Естественно-научные аспекты экологии.... ...................................... 399

10.1. Глобальные катастрофы и эволюция жизни.......................................... 399

10.2. Предотвращение экологической катастрофы....................................... 403

10.3. Природные катастрофы и климат.......................................................... 405

10.4. Парниковый эффект и кислотные осадки.......................................... . 412

10.5. Сохранение озонового слоя.......................................................................... 416

10.6. Водные ресурсы и их сохранение...................................................... . 420

10.7. Потребление энергии и среда нашего обитания............................. 422

10.8. Радиоактивное воздействие на биосферу............................................. 425

10.9. Естественно-научные проблемы защиты окружающей среды....... 431
Контрольные вопросы........................................................................................... 434

11. Гармония природы и человека .................................................................... 435

11.1. Человек и природа.................................................................................. 435

11.2. Сохранение природных ресурсов....................................................... 436

11.3. Обновление энергосистем.................................................................. 438

11.4. Эффективное потребление энергии.................................................... 439

11.5. Экономия материальных ресурсов..................................................... 444

11.6. Экономия ресурсов на транспорте..................................................... 446

11.7. Города и природа........................................................................... 451

11.8. Решение проблем утилизации............................................................. 454

11.9. Перспективные технологии и окружающая среда.............................. 459

11.10. Глобализация биосферных процессов................................................ 460

Контрольные вопросы................................................................................... 462

Заключение.......................................................................................................... 464

Литература................................................................................................................... 465

Словарь специальных терминов............................................................................. . 466

Указатель имен............................................................................................................ 479

Все книги автора: Карпенков С. (2)

Карпенков С. Концепции современного естествознания: Учебник для вузов

Введение.. 4
ЧАСТЬ I. ЕСТЕСТВОЗНАНИЕ И СОВРЕМЕННЫЙ МИР.. 6
Глава I. ЕСТЕСТВОЗНАНИЕ И ОКРУЖАЮЩИЙ МИР 6
1.1. Роль естествознания в формировании профессиональных знаний 6
1.2. Естествознание в изменяющемся мире... 10
1.3. Фундаментальные и прикладные проблемы естествознания... 12
1.4. Естествознание и математика... 14
1.5. Развитие естествознания и антинаучные тенденции 16
1.6. Естествознание и нравственность... 19
1.7. Рациональная и реальная картина мира.. 22
1.8. Естественно-научные и религиозные знания. 24
Контрольные вопросы . 28
Глава II. ЕСТЕСТВЕННО-НАУЧНОЕ ПОЗНАНИЕ ОКРУЖАЮЩЕГО МИРА 29
2.1. Естественно-научное познание - процесс постижения истины... 29
2.2. Формы естественно-научного познания. 32
2.4. Научное открытие и доказательство 41
2.5. Эксперимент - основа естествознания 44
2.6. Современные средства естественно-научных исследований... 49
2.7. Важнейшие достижения современного естествознания 52
Контрольные вопросы . 55
ЧАСТЬ II. ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ ЗАКОНЫ И КОНЦЕПЦИИ ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ. 56
Глава 3. ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ ПРИНЦИПЫ И ЗАКОНЫ... 56
3.1. Физика - фундаментальная отрасль естествознания.. 56
3.2. Концепция атомизма и универсальность физических законов. 61
3.3. Фундаментальные взаимодействия. 63
3.4. Концепции материи, движения, пространства и времени.. 66
3.5. Принцип относительности и инвариантность... 69
3.6. Свойства пространства, времени и законы сохранения 71
3.7. Фундаментальные законы Ньютона 73
3.8. Статистические и термодинамические свойства макросистем 75
3.9. Термодинамические законы. 78
3.10. Электромагнитная концепция 80
3.11. Корпускулярно-волновые свойства света. 83
Контрольные вопросы . 87
Глава 4. АТОМНЫЙ И НУКЛОННЫЙ УРОВНИ ОРГАНИЗАЦИИ МАТЕРИИ... 87
4.1. Эволюция представлений о строении атомов... 87
4.2. Постулаты Бора.. 89
4.3. Корпускулярно-волновые свойства микрочастиц. 90
4.4. Вероятностный характер микропроцессов.. 92
4.5. Элементарные частицы 93
4.6. Строение атомного ядра... 95
4.7. Ядерные процессы 97
4.8. Перспективы развития физики микромира... 100
Контрольные вопросы ... 103
ЧАСТЬ III. ЕСТЕСТВЕННО-НАУЧНЫЕ КОНЦЕПЦИИ РАЗВИТИЯ 103
Глава 5. КОНЦЕПЦИИ РАЗВИТИЯ И ЭВОЛЮЦИИ ВСЕЛЕННОЙ. 103
5.1. Сущность концепции развития.. 103
5.2. Эволюция Вселенной.. 106
5.3. Структура Вселенной.. 109
5.4. Средства наблюдения объектов Вселенной.. 111
5.5. Проблема поиска внеземных цивилизаций.. 113
5.6. Солнечная система - часть Вселенной.. 114
5.7. Земля - планета Солнечной системы 118
Контрольные вопросы .. 123
Глава 6. ЭВОЛЮЦИЯ ЕСТЕСТВЕННО-НАУЧНЫХ ЗНАНИЙ О ВЕЩЕСТВЕ 123
6.1. Развитие химических знаний. 123
6.2. Управление химическими процессами. 127
6.3. Синтез химических веществ... 128
6.4. Современный катализ. 131
6.5. Образование земных и внеземных веществ.. 135
6.6. Природные запасы сырья 136
6.7. Органическое сырье 141
6.8. Новые химические элементы и изотопы... 146
6.9. Перспективные химические процессы.. 149
6.10. Синтетические материалы 153
6.11. Традиционные материалы с новыми свойствами 158
6.12. Перспективные материалы... 162
Контрольные вопросы ... 171
Глава 7. БИОСФЕРНЫЙ УРОВЕНЬ ОРГАНИЗАЦИИ МАТЕРИИ 172
7.1. Основополагающие жизненные системы. 172
7.2. Равновесие биохимических процессов. 173
7.3. Носитель генетической информации. 174
7.4. Генетические свойства 176
7.5. Белки - основа живых систем . 179
7.6. Строение и разновидности клеток. 181
7.7. Современное представление о происхождении жизни ... 183
7.8. Предпосылки эволюционной идеи 187
7.9. Эволюция жизни . 189
7.10. Растительный и животный мир... 197
7.11. Человек - феномен природы . 203
7.12. Жизнеобеспечение человека 206
7.13. Продление жизни организма 213
7.14. Формирование ноосферы. 217
Контрольные вопросы ... 218
ЧАСТЬ IV. ЕСТЕСТВЕННО-НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ СОВРЕМЕННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ, ЭНЕРГЕТИКИ И ЭКОЛОГИИ. 219
Глава 8. КОНЦЕПЦИИ РАЗВИТИЯ СОВРЕМЕННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И ЭНЕРГЕТИКИ. 219
1.1. Развитие технических средств информационных технологий 219
8.2. Современные средства накопления информации 223
8.3. Мультимедийные системы и виртуальный мир... 228
8.4. Микро- и наноэлектронная технологии 230
8.5. Лазерные технологии.. 236
8. 6. Современные биотехнологии 241
8.7. Генные технологии.. 242
8. 8. Проблемы клонирования... 244
Контрольные вопросы ... 245
Глава 9. ЕСТЕСТВЕННО-НАУЧНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ.. 246
9.1. Современное представление об энергии.. 246
9. 2. Преобразование и потребление энергии.. 248
9.3. Эффективность производства н потребления энергии 250
9.4. Тепловые электростанции .. 251
9.5. ... 255
9.7 Гелиоэнергетика... 258
9.8 Энергия ветра 260
9.9. Атомная энергетика. 262
9.10. Особенности развития отечественной энергетики 266
9.11. Энергии Мирового океана 267
9.12. Энергетика будущего. 269
Контрольные вопросы ... 269
Глава 10. ЕСТЕСТВЕННО-НАУЧНЫЕ АСПЕКТЫ ЭКОЛОГИИ.. 270
10.1. Глобальные катастрофы и эволюция жизни... 270
10.2. Биосфера и предотвращение экологической катастрофы.. 272
10.З. Природные катастрофы и климат. 275
10.4. Парниковый аффект и кислотные осадки 279
10.5. Сохранение озонового слоя.. 281
10.6. Водные ресурсы и проблемы их сохранения.. 283
10.7. Потребление анергии и среда нашего обитания. 285
10.8. Радиоактивное воздействие на биосферу 286
10.9. Естественно-научные проблемы защиты окружающей среды.. 291
Контрольные вопросы ... 292
Глава 11. ГАРМОНИЯ ТРУДОВОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЛЮДЕЙ И ПРИРОДЫ.. 293
11.1. Обновление энергосистем 293
11.2. Промышленность, автотранспорт и окружающая среда 294
11.3. Города и природа... 297
11.4. Решение проблем утилизации.. 300
11.5. Перспективные материалы, технологии и окружающая среда.. 304
Контрольные вопросы ... 306
Заключение.. 307
Словарь специальных терминов... 307
Указатель имен ... 317

КОНЦЕПЦИИ СОВРЕМЕННОГО ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ

Издание второе,
исправленное и дополненное

издательство
«Академический Проект» 2000

УДК50
ББК 20
К 26

РЕЦЕНЗЕНТЫ:

кафедра философии Финансовой академии
при Правительстве Российской Федерации
(зав. кафедрой проф. М.В. Вальяно )
и лауреат Государственной премии СССР
в области науки и техники, д-р техн. наук,
проф. В.А. Шахнов

Карпенков С.Х.
К26 Концепции современного естествознания: Учебник для вузов. - М.: Академический Проект, 2000. Изд. 2-е, испр. и доп. - 639 с.

ISBN 5-8291-0085-1

Учебник написан в соответствии с Государственным образовательным стандартом. В нем изложены фундаментальные принципы, законы, концепции и важнейшие достижения естествознания, а также освещены естественно-научные основы современных технологий, энергетики и экологии.
Для студентов высших учебных заведений. Может быть интересен и полезен широкому кругу читателей.

УДК50
ББК 20

ISBN 5-8291-0085-1

Карпенков С.Х, 2000
Академический Проект, оригинал-
макет, оформление, 2000

Посвящается всем тем, кто
хотел бы поведать тайны,
могущество и красоту природы

Предисловие

В современном обществе большое внимание уделяется не только различным отраслям естествознания, но и бурно развивающимся наукоемким технологиям, энергетике и экологии. Фундаментальным концепциям естествознания и естественно-научным основам современных технологий, энергетики и экологии посвящен настоящий учебник.
Учебник состоит из четырех частей. В части I обоснована практическая значимость естествознания в современном обществе и рассмотрены основные положения естественно-научного познания окружающего мира. В части II изложены фундаментальные законы и концепции естествознания. Часть III посвящена естественно-научным концепциям развития процессов в природе. В части IV рассмотрены естественно-научные основы современных технологий, энергетики и экологии.
Материал учебника изложен на уровне концепций, т.е. с учетом основополагающих идей и систем взглядов на рассматриваемые естественно-научные вопросы. При изложении материала использованы простые известные школьникам математические выражения, формулы и термины. Естественно-научная сущность рассматриваемых вопросов представлена в наглядной и доступной для выпускника средней школы форме.
Учебник написан в соответствии с содержанием учебных пособий автора: «Основные концепции современного естествознания» (ЮНИТИ, 1998) и «Концепции современного естествознания: Практикум» (ЮНИТИ, 1998),- а также с учетом исправлений, изменений и дополнений материала, изложенного в ранее изданном учебнике автора «Концепции современного естествознания» (ЮНИТИ, 1997).
Автор выражает благодарность коллегам и рецензентам, чьи замечания и пожелания способствовали улучшению качества книги.
При изучении концепций современного естествознания полезно помнить мудрое наставление русского публициста Дмитрия Писарева (1840-1868): «Надо учиться в школе, но еще гораздо более надо учиться по выходе из школы».
Книга предназначена для студентов высших учебных заведений дневной, вечерней и заочной форм обучения экономических, юридических, философских, а также специальностей и специализаций управления, социологии, технологии, менеджмента, маркетинга, товароведения, туризма, бизнеса, финансов, предпринимательства и др.

КОНЦЕПЦИИ СОВРЕМЕННОГО ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ

Наконец-то я подаю руку по-настоящему полезной науке.
Гораций

Введение

У любого человека еще в самом раннем возрасте возникает любопытство - естественное стремление познать окружающий мир. «Любопытство сродно человеку, и просвещенному, и дикому»,- утверждал выдающийся русский историк и писатель Николай Карамзин (1766-1826). С возрастом неосознанное стремление познать окружающий мир постепенно перерастает в осознанную форму любопытства - желание познать законы, которые управляют природой, и способы их применения, позволяющие человеку предвидеть возможные последствия своих действий. Законы о природе и способы их применения - концентрированный опыт человечества, составляющий опору практической деятельности человека, способную защитить его от возможных ошибок и неудач и помочь достичь желаемых целей. Концентрированный опыт человечества - фундаментальная и необходимая основа любого образовательного процесса: человек должен знать, как функционирует сложнейшая система - природа Земли - его единственный дом, которому он обязан своим появлением на свет и частью которого является сам.
Естествознание - наука о явлениях и законах природы. Современное естествознание включает многие естественно-научные отрасли: физику, химию, биологию, а также многочисленные смежные отрасли, такие как физическая химия, биофизика, биохимия и многие другие. Естествознание затрагивает широкий спектр вопросов о многочисленных и многосторонних проявлениях свойств объектов природы, которую можно рассматривать как единое целое.
Если излагать подробно весь научный материал, накопленный в течение длительного периода времени во всех отраслях естествознания, то получится огромный фолиант, может быть и нужный, но мало полезный даже для узких специалистов естественнонаучного профиля, не говоря уже о специалистах гуманитарных направлений. Задача изложения материала естествознания усложняется еще и тем, что его форма должна быть доступной будущим специалистам, для которых естествознание не является дисциплиной, формирующей профессиональные знания.
Для решения данной задачи нужен обобщающий философский подход с учетом передовых методов дидактики, основанных на закономерностях усвоения знаний и приобретения умений и навыков. Сущность такого подхода заключается в изложении естественнонаучного материала на уровне концепций - основополагающих идей и системы взглядов. Концептуальный системный подход полезен не только для понимания развития самого естествознания и изучаемых им явлений и законов природы, но и для знакомства с важнейшими достижениями естествознания, на основе которых успешно развиваются современные наукоемкие технологии, способствующие повышению качества выпускаемой продукции и бережному отношению к природе.
Многие достижения современного естествознания, составляющие базу для наукоемких технологий, связаны со всесторонним изучением объектов и явлений природы. С привлечением современных технических средств эксперимента именно такое изучение позволило не только создать сверхпрочные, сверхпроводящие и многие другие материалы с необычными свойствами, но и по-новому взглянуть на биологические процессы, происходящие внутри клетки и даже внутри молекулы. Большинство отраслей современного естествознания так или иначе связано с молекулярным исследованием тех или иных объектов, которое объединяет многих естествоиспытателей, занимающихся узкоспециализированными проблемами. Результаты подобного рода исследований - разработка и производство новой высококачественной продукции, и прежде всего товаров повседневного спроса. Для того, чтобы знать, какой ценой дается такая продукция - важнейшая составляющая экономики, каковы перспективы развития современных наукоемких технологий, тесно связанных с экономическими, социальными, политическими и другими проблемами, нужны фундаментальные естественно-научные знания, в том числе и общее концептуальное представление о молекулярных процессах, на которых основаны важнейшие достижения современного естествознания.
Современные средства естествознания - науки о фундаментальных законах, природных явлениях и разнообразных свойствах объектов природы - позволяют изучать многие сложнейшие процессы на уровне ядер, атомов, молекул, клеток. Плоды постижения истинных знаний о природе именно на таком глубинном уровне известны каждому образованному человеку. Синтетические и композиционные материалы, искусственные ферменты, искусственные кристаллы - все это не только реальные объекты разработок ученых-естествоиспытателей, но и продукты потребления различных отраслей промышленности, производящих в широком ассортименте товары повседневного спроса. В этой связи изучение естественно-научных проблем на молекулярном уровне в рамках основополагающих идей - концепций - вне всякого сомнения актуально, полезно и необходимо для будущих специалистов высокой квалификации естественно-научного и технического профиля, а также для тех, чья профессиональная деятельность не имеет прямого отношения к естествознанию, т. е. для будущих экономистов, специалистов управления, товароведов, юристов, социологов, психологов, журналистов, менеджеров и др.
В последнее время все чаще говорят не о химическом взаимодействии веществ и повышении их химической активности, а об изменении структуры молекулы, о разрыве цепи молекул, о взаимодействии молекулярных пучков, о соединении фрагментов молекул ДНК и т. д. В лексиконе специалистов и научных комментаторов-журналистов все чаще встречаются слова «молекула», «молекулярная структура» и т. п. А это означает, что современный уровень естествознания отражает понимание происходящих в природе явлений, а также процессов, наблюдаемых в лабораториях, с учетом строения и поведения каждой молекулы. Именно благодаря такому пониманию синтезируются ранее не существовавшие в природе вещества с принципиально новыми свойствами, а из них создаются новые машины, устройства, изделия и т.п., выращиваются высококачественные сорта культурных растений, разрабатываются эффективные способы и средства лечения болезней и т. д.
На первый взгляд может показаться, что подобного рода знания совсем не нужны, например, будущему специалисту управления или журналисту. В действительности же без них специалист управления не сможет выбрать перспективное направление своей деятельности, ибо любое дело так или иначе связано с новой материальной базой и новыми технологиями. Следовательно, специалист управления, если он истинный специалист, должен обладать глубокими и всесторонними знаниями. То же самое можно сказать и о журналисте: без глубокого понимания комментируемой проблемы журналист не в состоянии правильно и в популярной форме донести до широкого круга читателей важнейшие естественно-научные достижения. Не обладая нужными знаниями журналист может ошибочно сориентировать общественное мнение и спровоцировать необъективное решение, как это случилось, например, при необоснованном объявлении временного моратория на генную инженерию (1975 - 1985 гг.).
Надо сказать, что естественно-научные знания с концептуальным представлением о важнейших достижениях современного естествознания нужны не только будущим экономистам, юристам, менеджерам, предпринимателям и другим высококвалифицированным специалистам, но и любому образованному человеку вне зависимости от рода его деятельности.
Знания сами по себе не приходят. Нужно усердно работать, прилежно учиться, понимая свободу как осознанную необходимость. «Надобно учиться не стыдясь, а учить не скупясь», - так сказал в далекие времена известный мыслитель Василий Великий (ок. 330-379), и только в этом случае можно надеяться на успех.

Заключение

Природа как объект изучения естествознания сложна и многообразна в своих проявлениях: она непрерывно изменяется и находится в постоянном движении. Круг знаний о ней становится все шире, и область сопряжения его с безграничным полем незнания превращается в громадное размытое кольцо, усеянное научными идеями - зернами естествознания. Некоторые из них своими ростками пробьются в круг классических знаний и дадут жизнь новым идеям, новым естественно-научным концепциям, другие же останутся лишь в истории развития науки. Их сменят затем более совершенные. Такова диалектика развития естественно-научного познания окружающего мира.
О природе как о предмете естествознания можно говорить строгим научным языком. Про нее же можно сказать и простые слова, несущие глубокий смысл, как это сделал немецкий мыслитель и естествоиспытатель Иоганн Гете:
«Природа! Окруженные и охваченные ею, мы не можем ни выйти из нее, ни глубже в нее проникнуть... Захватывает она нас в вихре своей пляски и несется с нами, пока, утомленные, мы не выпадем из рук ее.
Она вечно говорит с нами, но тайн своих не открывает. Мы постоянно действуем на нее, но нет у нас над ней никакой власти.
Она - единственный художник: из простейшего вещества творит она противоположнейшие произведения, без малейшего усилия, с величайшим совершенством и на все кладет какое-то нежное покрывало. Она беспрерывно думала и мыслит постоянно, но не как человек, а как природа, У нее собственный всеобъемлющий смысл...
Нет числа ее детям. Ко всем она равно щедра, но у нее есть любимицы, которым много она расточает, много приносит в жертву. Великое она принимает под свой покров.
Жизнь - ее лучшее изобретение; смерть для нее средство для большей жизни.
Она окружает человека мраком и гонит его к свету. Всякое ее деяние - благо, ибо всякое необходимо; она медлит, чтобы к ней стремились; она спешит, чтобы ею не насытились.
У нее нет речей и языка, но она создает тысячи языков и сердец, которыми она говорит и чувствует. Венец ее - любовь. Любовью только приближаются к ней. Одним прикосновением уст к чаше любви искупает она целую жизнь страданий.
Она сурова и кротка, любит и ужасает, немощна и всемогуща. Не вырвать у нее признания в любви, не выманить у нее подарка, разве добровольно она подарит. Как она творит, так можно творить вечно».
.

Чтобы сузить результаты поисковой выдачи, можно уточнить запрос, указав поля, по которым производить поиск. Список полей представлен выше. Например:

Можно искать по нескольким полям одновременно:

Логически операторы

По умолчанию используется оператор AND .
Оператор AND означает, что документ должен соответствовать всем элементам в группе:

исследование разработка

Оператор OR означает, что документ должен соответствовать одному из значений в группе:

исследование OR разработка

Оператор NOT исключает документы, содержащие данный элемент:

исследование NOT разработка

Тип поиска

При написании запроса можно указывать способ, по которому фраза будет искаться. Поддерживается четыре метода: поиск с учетом морфологии, без морфологии, поиск префикса, поиск фразы.
По-умолчанию, поиск производится с учетом морфологии.
Для поиска без морфологии, перед словами в фразе достаточно поставить знак "доллар":

$ исследование $ развития

Для поиска префикса нужно поставить звездочку после запроса:

исследование*

Для поиска фразы нужно заключить запрос в двойные кавычки:

" исследование и разработка"

Поиск по синонимам

Для включения в результаты поиска синонимов слова нужно поставить решётку "# " перед словом или перед выражением в скобках.
В применении к одному слову для него будет найдено до трёх синонимов.
В применении к выражению в скобках к каждому слову будет добавлен синоним, если он был найден.
Не сочетается с поиском без морфологии, поиском по префиксу или поиском по фразе.

# исследование

Группировка

Для того, чтобы сгруппировать поисковые фразы нужно использовать скобки. Это позволяет управлять булевой логикой запроса.
Например, нужно составить запрос: найти документы у которых автор Иванов или Петров, и заглавие содержит слова исследование или разработка:

Приблизительный поиск слова

Для приблизительного поиска нужно поставить тильду "~ " в конце слова из фразы. Например:

бром~

При поиске будут найдены такие слова, как "бром", "ром", "пром" и т.д.
Можно дополнительно указать максимальное количество возможных правок: 0, 1 или 2. Например:

бром~1

По умолчанию допускается 2 правки.

Критерий близости

Для поиска по критерию близости, нужно поставить тильду "~ " в конце фразы. Например, для того, чтобы найти документы со словами исследование и разработка в пределах 2 слов, используйте следующий запрос:

" исследование разработка"~2

Релевантность выражений

Для изменения релевантности отдельных выражений в поиске используйте знак "^ " в конце выражения, после чего укажите уровень релевантности этого выражения по отношению к остальным.
Чем выше уровень, тем более релевантно данное выражение.
Например, в данном выражении слово "исследование" в четыре раза релевантнее слова "разработка":

исследование^4 разработка

По умолчанию, уровень равен 1. Допустимые значения - положительное вещественное число.

Поиск в интервале

Для указания интервала, в котором должно находиться значение какого-то поля, следует указать в скобках граничные значения, разделенные оператором TO .
Будет произведена лексикографическая сортировка.

Такой запрос вернёт результаты с автором, начиная от Иванова и заканчивая Петровым, но Иванов и Петров не будут включены в результат.
Для того, чтобы включить значение в интервал, используйте квадратные скобки. Для исключения значения используйте фигурные скобки.