- •Оглавление
- •Предисловие
- •Введение
- •Методические рекомендации
- •Глава 1. Структура естествознания
- •1.1. Предмет естествознания
- •1.1.1. Анализ понятия «природа»
- •1.1.2. Естествознание донаучное, преднаучное и научное
- •1.1.3. Неисчерпаемость предмета естествознания
- •1.1.4. Специфика донаучного и преднаучного естествознания
- •1.1.5. Специфика научного естествознания
- •1.2. Генезис научного естествознания
- •1.2.1. Перспективы античной преднауки
- •1.2.2. Замещение реальных объектов идеальными
- •1.2.3. Операции преобразования и моделирование изменений
- •1.3. Структура естественнонаучного познания
- •1.3.1. Принципы научного познания
- •1.3.2. Общие методы познания
- •1.3.3. Основные формы естествознания6
- •1.3.4. Непостижимая эффективность математики8
- •Глава 2. Этапы развития естествознания
- •2.1. Ступени развития знания
- •2.1.1. «Естественная магия»
- •2.1.2. Магия и религия
- •2.1.3. Религия и естествознание
- •2.1.4. Специфика восточной преднауки
- •2.1.5. Письменность
- •2.2. Естественнонаучные аспекты античной натурфилософии
- •2.2.1. Евклидова геометрия - первая стандартная научная теория
- •2.2.2. Древнегреческий атомизм
- •2.2.3. Механика Архимеда16
- •2.2.4. Становление астрономии
- •2.3. Значение арабской системы знаний в истории естествознания21
- •2.3.1. Физические достижения арабского средневековья22
- •2.3.2. Астрономия арабо-мусульманского средневековья
- •2.4. Научные революции
- •2.4.1. Первая научная революция (XVII век). Г. Галилей
- •2.4.2. Вторая научная революция (кон. XVIII в.- нач. XIX века). И. Ньютон
- •2.4.3. Третья научная революция (кон. XIX в.- сер. XX века)
- •2.4.4. Четвёртая научная революция (кон. XX века)
- •2.5. Организация современного естествознания
- •2.5.1. Иерархия естественнонаучных законов
- •2.5.2. Этические принципы науки27
- •2.5.3. Роль междисциплинарных исследований в естествознании
- •Глава 3. Фундаментальные Концепции естествознания
- •3.1. Термодинамика
- •3.1.1. Роль тепловых явлений в природе
- •3.1.2. Вещественная теория теплоты.
- •3.1.3. Корпускулярная теория теплоты
- •3.1.4. Законы термодинамики
- •3.2. Молекулярно-кинетическая теория (статистическая механика)
- •3.2.1. Основные положения молекулярно-кинетических представлений
- •3.2.2. Дискретность вещества
- •Химия. Периодическая таблица химических элементов д. И. Менделеева32
- •3.2.4. Закон сохранения энергии
- •3.3. Электромагнитная теория
- •3.3.1. История открытия электричества
- •3.3.2. М. Фарадей: исследования электромагнетизма
- •Заряд и поле. Закон сохранения электрического заряда
- •Проводники, полупроводники и диэлектрики. Электрический ток
- •Электромагнитное взаимодействие. Электромагнитная теория поля
- •3.4. Квантовая теория
- •3.4.1. Хронология становления квантовой теории
- •3.4.2. Гипотеза м. Планка. Кванты
- •3.4.3. Фотоэлектрический эффект и дискретная природа света
- •3.4.4. Квантовая теория атома н. Бора
- •3.4.5. Вероятностный характер процессов в микромире
- •3.4.6. Гипотеза Луи де Бройля об универсальности корпускулярно-волнового дуализма
- •3.4.7. Принцип неопределённости в. Гейзенберга
- •3.4.8. Волновая механика и уравнение э. Шредингера
- •3.4.9. Принцип дополнительности н. Бора
- •3.5. Симметрия
- •3.5.1. Симметрия и законы сохранения
- •3.5.2. Принципы, организующие сходство
- •3.5.3. Роль симметрии в организации мира
- •Глава 4. Концепции движения, пространства и времени
- •4.1. Генезис представлений о пространстве и времени
- •4.1.1.Биологические предпосылки времени и виды пространства.
- •4.1.2. Пространство и время мифа и натурфилософии
- •4.1.3. Теоцентрическая модель пространства и времени
- •4.2. Классические концепции пространства и времени
- •4.2.1. Проблема континуальности и дискретности пространства и времени
- •4.2.2. Классические интерпретации пространства и времени
- •4.2.3. Проблемы реального пространства
- •4.3. Предпосылки неклассических интерпретаций пространства и времени
- •4.3.1. Принцип относительности и инерциальные системы (г. Галилей)
- •Эфир как абсолютная система отсчёта. Опыт Майкельсона - Морли
- •4.3.3. Принцип относительности и электродинамика Максвелла
- •4.4. Специальная теория относительности (сто)
- •4.4.1. А. Эйнштейн. Единство пространства и времени. Связь массы и энергии38
- •4.4.3. Пространство и время в инерциальных системах
- •4.4.4. Неоднозначность геометрии физического пространства. Неевклидовы геометрии
- •4.5. Общая теория относительности (ото)
- •4.5.1. Инерция и гравитация
- •4.5.2. Теория гравитации
- •4.5.3. Гравитационные массы и искривление пространства - времени
- •Глава 5. Хаос. Самоорганизация. Сложность
- •5.1. Хаос и порядок
- •5.1.1. Энтропия41
- •5.1.2. Принципы системности и целостности
- •5.1.3. Нелинейные системы. Рождение порядка
- •5.2. Самоорганизация
- •5.2.1. Синергетика
- •5.2.2 Механизм самоорганизации
- •5.2.3. Самоорганизация в диссипативных структурах
- •5.3. Необходимость и случайность
- •5.3.1. Проявление необходимости и случайности
- •5.3.2. Необходимость хаоса
- •5.3.3. Смысл информации
- •5.4. Сложность44
- •5.4.1. Понимание сложности. Неравновесное состояние систем
- •5.4.2. Сложное поведение и фазовое пространство45
- •5.4.3. Сложность поведения живых и социальных систем
- •5.4.4. Сложность адаптивных стратегий в живом мире
- •5.5. Управление
- •5.5.1. Кибернетика и теория управления
- •5.5.2. Информационная структура управления
- •5.5.3. Эффект обратной связи
- •Глава 6. Жизнь
- •6.1. Проблема возникновения жизни
- •6.1.1. Специфика жизни как особого уровня организации материи
- •6.1.2. Гипотеза творения (креационизм)
- •6.1.3. Гипотеза спонтанного зарождения жизни
- •6.1.4. Гипотеза стационарного состояния
- •6.1.5. Гипотеза панспермии
- •6.1.6. Теория биохимической эволюции
- •6.2. Структура живого вещества
- •6.2.1. Признаки живого вещества
- •6.2.2. Виды регуляции организма
- •6.2.3. Постоянство внутренней среды (гомеостаз)
- •6.3. Теории эволюции
- •6.3.1. Зарождение эволюционного учения (ж. Ламарк, ж. Кювье, ч. Лайель)
- •6.3.2. Эволюционная теория естественного отбора (ч. Дарвин, а. Уоллес)52
- •6.3.3. Номогенез как альтернатива дарвинизму и как его дополнение
- •6.3.4. Вид и видообразование
- •6.3.5. Проблемы видообразования
- •6.4. Теория наследственности
- •6.4.1. Закон доминирования г. Менделя
- •6.4.2. Хромосомная теория наследственности
- •6.4.3. Структура гена. Расшифровка генетического кода
- •6.4.4. Днк, её роль в реализации наследственной информации
- •6.4.5. Клеточная теория (т. Шван, м Шлейден)
- •1.4.6. Биогенетический закон
- •6.5. Философское и естественнонаучное постижение смерти
- •6.5.1. Биологический и социальный смысл смерти
- •6.5.2. Что такое бессмертие?
- •6.5.3. Социальные следствия развития генной инженерии
- •6.5.4. Социальные и этические проблемы клонирования
- •Глава 7. Биосфера
- •7.1. Генезис биосферы
- •7.1.1. Геологические условия возникновения биосферы
- •7.1.2. Эволюция биосферы. Живое вещество
- •7.1.3. Роль абиотических и биотических круговоротов
- •7.2. Биогеохимические процессы в биосфере
- •7.2.1. Состав вещества биосферы
- •7.2.2. Особенности основных биосферных циклов
- •Биосферный цикл углерода
- •Биосферный цикл азота
- •Биосферный цикл фосфора
- •7.2.3. Биохимические функции живого вещества
- •7.2.4. Биогенная миграция атомов и биогеохимические принципы
- •7.3. Экологическая структура биосферы
- •Биосфера - многокомпонентная иерархическая система
- •Прокариоты и эукариоты. Бактерии. Вирусы и сине-зелёные водоросли
- •7.3.3. Растения. Грибы. Животные
- •7.4. Глобальное биологическое разнообразие и подходы к его изучению
- •7.4.1. Современные представления о видовом разнообразии биосферы74
- •7.4.2. Современные подходы к исследованию биоразнообразия75
- •Популяционный подход
- •Экосистемный подход
- •7.5. Ноосферогенез
- •7.5.1. В. И. Вернадский о переходе биосферы в ноосферу
- •7.5.2. Естественноисторические аспекты трансформации биосферы в ноосферу
- •7.5.3. Антропоцентризм и биосферное мышление
- •Глава 8. Человек
- •8.1. Человек как вид
- •8.1.1. Человек: особый вид животных
- •8.1.2. Культурный и биологический аспекты эволюции человека
- •8.1.3. Нарушение основного биологического закона
- •8.2. Сознание и поведение
- •8.2.1. Функции головного мозга. Успехи нейрофизиологии
- •8.2.2. Поведение
- •8.2.3. Бихевиоризм
- •8.2.4. Гештальтпсихология
- •8.2.5. Этология и социобиология
- •8.3. Современное мировоззрение и планетарные проблемы
- •8.3.1. Проблема формирования современного мировоззрения
- •8.3.2. Глобальные последствия развития цивилизации
- •8.3.3. Деятельность «Римского клуба» и института л. Брауна «Worldwatch»
- •8.3.4. Новые ценности85
- •8.4. Концепция устойчивого развития
- •8.4.1. Экологическая и экономическая компоненты деятельности
- •8.4.2. Общие положения концепции устойчивого развития
- •8.4.3. Условия устойчивого развития и ключевые понятия концепции
- •8.5. Искусственный интеллект (ии)
- •8.5.1. Основные направления развития ии
- •8.5.2. Знания и их представление
- •8.5.3. Проблема понимания естественного языка
- •Глава 9. Иерархия мироздания
- •9.1. Макромир
- •9.1.1. Основные этапы развития представлений о Вселенной
- •9.1.2. Релятивистская космология (а. Эйнштейн, а. А. Фридман)
- •9.1.3. Концепция расширяющейся Вселенной
- •9.1.4. Концепция «Большого Взрыва»
- •9.1.5. Антропный принцип90
- •9.2. Мезомир
- •9.2.1. Эволюция планеты Земля
- •9.2.2. Экологическая структура мезомира
- •9.2.3. Информационные свойства мезомира
- •9.3. Микромир
- •9.3.1. Учение об элементарных частицах
- •9.3.2. Элементарная структура вещества. Атом
- •9.3.3. Устойчивость и неустойчивость частиц. Термоядерные процессы. Ядро атома
- •9.3.4. Фундаментальные взаимодействия и законы природы92
- •9.3.5. Фундамент материи: физический вакуум и его состояния93
- •9.4. Виртуальные реальности
- •9.4.1.Значение термина «виртуальная реальность»
- •9.4.2. Компьютерная виртуальная реальность
- •9.4.3. Способы существования виртуальной реальности
- •9.4.4. О философии виртуальной реальности и киберпространства
- •9.5. Поиск внеземных цивилизаций
- •9.5.1. О возможности существования жизни и разума во Вселенной
- •9.5.2. О возможности информационного контакта с внеземными цивилизациями
- •9.5.3. О возможных формах технологической активности разума во Вселенной
- •Летопись естественнонаучных открытий Период становления физики как науки
- •Первый этап развития естествознания (кон. XVII в. – 60 годы XIX в.)
- •Второй этап развития естествознания
- •Период современной физики
- •Важнейшие открытия в биологии и медицине в хх веке
- •Хронология клонирования
- •Летопись открытий в химии
- •Зарождение научной химии
- •Утверждение в химии атомно-молекулярного учения
- •Великие открытия в химии в хх веке
- •Астрономия в хх веке
- •Литература по главам Глава 1. Структура естествознания
- •Глава 2. Этапы развития естествознания
- •Глава 3. Фундаментальные концепции естествознания
- •Глава 4. Концепции движения, пространства и времени
- •Глава 5. Хаос. Самоорганизация. Сложность
- •Глава 6. Жизнь
- •Глава 7. Биосфера
- •Глава 8. Человек
- •Глава 9. Иерархия мироздания
- •Литература дополнительная
- •Словарь терминов
- •Примечания
Утверждение в химии атомно-молекулярного учения
-
1801. Ж. Пруст сформулировал закон постоянства состава. Ч. Хатчетт открыл ниобий.
-
1802. Ж. Гей-Люссак нашел зависимость объема газа от температуры и ввел коэффициент термического объемного расширения. Дж. Дальтон сформулировал закон парциальных давлений газов. А. Экеберг открыл тантал.
-
1803. У. Волластон открыл палладий.Й. Берцелиус и В. Хизингер (и независимо от них М. Клапрот) открыли цезий.Дж. Дальтон сформулировал основные положения атомной теории, ввел понятие атомного веса (массы), приняв атомную массу водорода за единицу; составил таблицу атомных масс.Ж. Гей-Люссак и Л. Тенар создали прибор для сжигания органических веществ с целью их анализа. У. Генри установил зависимость количества газа, поглощенного жидкостью, от его давления.
-
1804. У. Волластон открыл родий.С. Теннарт открыл осмий и иридий. Дж. Дальтон сформулировал закон простых кратных отношений.
-
1806. Й. Берцелиус впервые употребил термин "органическая химия".
-
1807 - 08 гг. Г. Дэви выделил натрий, калий, кальций и магний путем электролиза расплавов их солей; выдвинул электрохимическую теорию химического сродства.
-
1808. Ж. Гей-Люссак и Л. Тенар открыли бор.Ж. Гей-Люссак сформулировал закон газовых объемов.
-
1809. Г. Дэви получил фтористый водород.
-
1811. Б. Куртуа открыл йод.А. Авогадро ди Кваренья установил, что одинаковые объемы всех газов при одинаковых температуре и давлении содержат одинаковое число частиц.
-
1813. Г. Дэви открыл электрохимическую коррозию металлов.
-
1814. У. Волластон развил понятие о химических эквивалентах и составил таблицу эквивалентов.Ж. Гей-Люссак и Л. Тенар ввели понятие об амфотерности.
-
1815. Г. Дэви выдвинул водородную теорию кислот.Ф. Штромейер открыл качественную реакцию на крахмал (посинение при добавлении йода).
-
1817. Ф. Штромейер открыл кадмий.Й. Арфведсон (Г. Дэви, 1818) открыл литий.Й. Берцелиус открыл селен; предложил ввести существующую и поныне систему символов и обозначений элементов и их соединений.Ж.Каванту и П.Пельтье выделили хлорофилл из зеленого пигмента листьев.
-
1823. Й. Берцелиус открыл кремний.Й. Деберейнер впервые записал уравнения реакций, используя символы химических элементов.Ю. Либих и Ф. Велер открыли явление изомерии.
-
1825. Г. Эрстед открыл алюминий. М. Фарадей выделил бензол из отстоев светильного газа и определил его элементный состав.
-
1826. Ж. Дюма предложил способ определения плотности паров веществ и разработал метод определения атомных и молекулярных масс по плотности пара.
-
1827. Р. Броун открыл хаотическое движение мелких взвешенных частиц в растворе («броуновское движение»).
-
1828. Й. Берцелиус открыл торий. Ф. Велер получил мочевину изомеризацией цианата аммония (первый синтез природного органического соединения из неорганических веществ).
-
1829. Расположение химических элементов в триады Й. Деберейнером.
-
1830. Ф. Сефтрем открыл ванадий.Ж. Дюма разработал метод количественного анализа азота в органических соединениях.
-
1834. М. Фарадей сформулировал законы электролиза и ввел термины «электрод», «катод», «анод», «ион», «катион», «анион», «электролиз», «электрохимический эквивалент».Ж. Гей-Люссак развил терию радикалов строения органических соединений.
-
1835. Й. Берцелиус ввел понятие «катализ».
-
1837. Ю. Либих и Ж. Дюма высказали идею, что органическая химия - химия сложных радикалов и имеет свои элементы (циан, амид, бензоил и др.), которые играют роль обычных элементов в минеральной химии.
-
1839. К. Мосандер открыл редкоземельный элемент лантан. Ж. Дюма ввел представление о типах органических соединений; показал, что жиры - сложные эфиры глицерина и высших карбоновых кислот.
-
1840. Х. Шенбейн открыл озон. Г. Гесс сформулировал основной закон термохимии. Ю. Либих предложил теорию минерального питания растений.
-
1841. Й. Берцелиус ввел понятие "аллотропия". К. Фразениус предложил схему качественного анализа катионов металлов с помощью сероводорода. Т. Кларк разработал современный метод определения жесткости воды и выявил различие между временной и постоянной жесткостью.
-
1842. Н. Н. Зинин разработал способ восстановления нитро- соединений ароматического ряда в амины.
-
1843. К. Мосандер открыл эрбий и тербий.Ш. Жерар ввел представление о гомологических рядах органических соединений.
-
1844. К. К. Клаус открыл рутений.
-
1845. Ш. Мариньяк получил озон пропусканием электрической искры через кислород.
-
1846. О. Лоран дал определение эквивалента как "количества простого вещества, которое при замещении другого простого вещества играет его роль".
-
1848. В. Томпсон (Келвин) предложил "абсолютную шкалу температур".
-
1850. Л. Вильгельми положил начало количественному изучению скоростей протекания химических реакций и показал зависимость скорости от количества реагентов и их природы.
-
1857. Р. Бунзен сконструировал лабораторную газовую горелку.
-
1858. А. Кекуле обосновал представление о 4-валентности углерода и предложил общую формулу для гомологического ряда алканов СnH2n+2.
-
1859. Н. Н. Бекетов заложил основы металлотермии.
-
1860. Ж. Стас опубликовал результаты работ по определению атомных масс многих элементов.
-
1861. А. М. Бутлеров сформулировал основные положения теории строения органических соединений. Г. Кирхгофф и Р. Бунзен спектроскопическим методом открыли цезий и рубидий. У. Крукс открыл таллий.
-
1863. Ф. Райх и Т. Рихтер открыли спектроскопическим методом индий.А. М. Бутлеров объяснил явление изомерии на основе теории химического строения органических веществ.
-
1864. П. Мартен изобрел новый способ выплавки стали.
-
1865. Дж. Ньюлендс предложил систематику химических элементов («закон октав»), впервые подметив явление периодического изменения свойств элементов в их естественном ряду. А. Кекуле предложил циклическую структуру бензола.
-
1867. К. Гульдберг и П. Вааге сформулировали закон действующих масс для равновесных реакций.
-
1868. Г. Вихельхаус ввел термин «валентность».
-
1869. Д. И. Менделеев разработал основные положения учения о периодичности, сформулировал периодический закон и предложил короткую форму периодической системы элементов.Систематизация химических элементов на основе их атомных масс Л. Мейером. В. В. Марковников развил представления о взаимном влиянии атомов в органических соединениях, сформулировал правило присоединения несимметричных реагентов к несимметричным алкенам (правило Марковникова).
-
1870. Д. И. Менделеев изменил величины атомных масс некоторых элементов (например, урана); предсказал существование и свойства нескольких неизвестных элементов, в том числе "экаалюминия", "экабора", и «экасилиция».
-
1874. Д. И. Менделеев вывел обобщенное уравнение состояния идеального газа (уравнение Клапейрона- Менделеева).
-
1875. П. Лекок де Буабодран открыл галлий (предсказанный Д. И. Менделеевым "экаалюминий").
-
1878. Ш. Мариньяк открыл редкоземельный элемент иттербий.
-
1879. Л. Нильсен открыл скандий (предсказанный Д. И. Менделеевым «экабор»). П. Клеве открыл редкоземельные элементы тулий и гольмий.П. Лекок де Буабодран открыл редкоземельный элемент самарий.М. Бертло ввел термины «экзотермическая» и «эндотермическая» реакции.
-
1883. И. Кьельдаль предложил метод определения процентного содержания азота в органических соединениях.С. Аррениус (лауреат Нобелевской премии 1903 г.) открыл явление электропроводности водных растворов кислот и оснований.Я. Г. Вант-Гофф (лауреат Нобелевской премии 1901 г) разработал учение о скоростях химических реакций.
-
1884. А. Ле Шателье сформулировал общий закон смещения химического равновесия.
-
1885. К. Ауэр фон Вельсбах открыл редкоземельные элементы празеодим и неодим.
-
1886. К. Винклер открыл германий (предсказанный Д.И. Менделеевым «экасилиций»).П. Лекок де Буабодран открыл редкоземельные элементы гадолиний и диспрозий. А. Муассан получил фтор в свободном виде. У. Крукс высказал идею, что у каждого элемента могут быть разновидности атомов, различающиеся по атомным массам (изотопы).
-
1887. С. Аррениус сформулировал основные положения теории электролитической диссоциации; рассчитал константу диссоциации воды. Д.И. Менделеев разработал гидратную теорию растворов.
-
1888. В. Оствальд (лауреат Нобелевской премии 1909 г.) сформулировал закон разбавления.
-
1889. В. Нернст заложил основы электрохимической термодинамики; вывел уравнения для электродных потенциалов и ЭДС гальванических элементов. С. Аррениус выдвинул представление об активных молекулах, число которых возрастает с температурой; вывел уравнение зависимости константы скорости реакции от частоты столкновения молекул, энергии активации и температуры.
-
1892. Дж. Дьюар изобрел сосуд (термос), позволяющий длительное время хранить сжиженные газы.Э. Фишер получил моносахариды с 7-9 атомами углерода.На Международном конгрессе химиков в Женеве принята номенклатура органических соединений.
-
1894. У. Рамзай и У. Релей открыли аргон. В. Оствальд дал определение катализа; обосновал механизм действия кислотно-основных индикаторов.
-
1895. В. Рентген открыл Х-лучи.
-
1896. А. Беккерель открыл явление радиоактивности.
-
1897. Дж. Томпсон (и независимо Э. Вихерт) открыли электрон.
-
1898. У. Рамзай и М. Траверс открыли криптон, неон и ксенон.П. Кюри и М. Склодовская - Кюри открыли полоний и радий.
-
1899. А. Дебьерн открыл актиний.