3. Естественная и гуманитарная культуры

Человек обладает знанием об окружающей вселенной о самом себе и собственных произведениях. Это делит всю имеющуюся у него информацию на два больших раздела естественнонаучное и гуманитарное знание. Различие между естественным и гуманитарным знанием состоит в том, что:

·        основано на разделении субъекта, (человека) и объекта исследования (природы), при этом преимущественно изучается объект. Центром второй сферы знания – гуманитарной является сам субъект познания. То есть то что изучают естественные науки материально, предмет изучения гуманитарных дисциплин носит скорее идеальный характер, хотя изучается разумеется в своих материальных носителях. Важной особенностью гуманитарного знания в отличие от естественно научного, является нестабильность быстрая изменчивость объектов изучения.

·        в природе в большинстве случаев господствуют определенные и необходимые причинно-следственные взаимосвязи и закономерности, поэтому основная задача естественных наук выявить эти связи и на их основе объяснить природные явления, истинна здесь непреложна и может быть доказана. Явления духа даны для нас непосредственно, мы переживаем их как свои, основной принцип здесь понимание, истинность данных – данных в значительной степени субъективна, она результат не доказывания, а интерпретации.

Метод естествознания «генерализирующий» (то есть его цель отыскать общее в разнообразных явлениях, подвести их под общее правило), закон тем важнее, чем он универсальнее, чем больше случаев под него подпадает. В гуманитарных науках, тоже выводится общие закономерности, иначе они небыли бы науками, но поскольку основным объектом исследования является человек, невозможно пренебречь его индивидуальностью, поэтому метод гуманитарного знания можно назвать «индивидуализирующим.

На естественные и гуманитарные науки в разной степени оказывает влияние система человеческих ценностей. Для естественных наук нехарактерны ценностно-окрашенные суждения, составляющие существенный элемент гуманитарного знания. Гуманитарное знание может испытывать влияние той или иной идеологии, и в гораздо большей степени связана с ней, чем естественно научное знание.

Таким образом можно утверждать закономерно выделения естественно научной и гуманитарной культур как особых типов культуры, они неразрывно связаны между собой.

4. Структура науки и модели ее развития

Наука - это специализированная система идеальной, знаково-смысловой и вещественно-предметной деятельности людей, на­правленная на достижение максимально достоверного истинного знания о действительности.

Наука составляет существенную часть человеческого способа освоения действительности.

Субъект - носитель сознательной целенаправленной деятельности. Субъектами науки являются ученые и специалисты - научные работники, коллективы ученых и обслуживающий персонал, и т.п. В предельно общем выражении субъектом науки выступает человечество как всеобщий носитель познавательной потребности и пользователь научными результатами.

Объект (в общем понимании) - это все состояния бытия, которые становятся сферой приложения активности субъекта.

Объекты науки универсальны. Сюда включаются явления и сущности, законы и случайности микро-, макро- и мегамиров, внешне объективированные и внутреннеидеальные состояния человека и социальных групп.

Уникальность объектов науки - их второе свойство. Оно состоит в том, что, в отличие от чувственно воспринимаемой житейской конкретности, в поле активности ученого присутствуют теоретические конструкции, которым нет непосредственного аналога в природном окружении.

В связи с усложнением научного познания различают объект науки и предмет научного исследования. Предметом науч­ного исследования становится конкретная часть объекта науки.  Например, объектом биологии в целом выступает живое вещество, а предметом физиологии высшей нервной деятельности - процессы центральной нервной системы.

Цели науки.     Цель вообще - это предвосхищение в мышлении человека средств, последовательности и результатов осуществления дея­тельности. Благодаря цели действия людей обретают конкретную последовательность и эффективность.

Цели науки многообразны. К ним относятся: описание, объяснение.

Систематизация знаний и реализация полученных научных результатов в управлении, производстве и других сферах общественной жизни, в улучшении ее качества - все это также является целями науки. Их как бы задает общество, а не объект.     Одним словом, цели науки - это сложная система ожидаемых результатов научной деятельности.

Средства науки. Средства - это способы действия и орудия для осуществле­ния какой-либо деятельности.

 К средствам науки относят в первую очередь методы мышления - правила, следуя которым можно оптимально достичь положительного результата, а также методы эмпирического исследования - правила наблюдений, экспериментов и т.д.

Универсальные средства науки - язык и разумно-рассудочный уровень мышления.

Конечный продукт, результат - это итог, завершение, показатель осуществленной последовательности действий. Результаты науки также многообразны.   Получение научного знания характеризуется  следующими показателями:  объективная истинность (наибольшая степень соответствия свойствам объекта, отсечение пристрастий, оценок самого уче­ного), систематизированность,  логическая обоснованность, полнота для данного уровня познания, открытость для компе­тентной критики, интерсубъективность (т.е. знание есть результат деятельности не одиночки ученого, а целостного процесса развития науки, поэтому открытия одних ученых проверяют другие), практическая применимость.

Формами научного знания выступают: научные факты, гипотезы, проблемы, законы, теории, концепции, научные картины мира.

Развитие науки определяется внутренними и внешними факторами.

Внутренние – динамика развития самой науки внутри себя. (Отрицательный результат является результатом!) Скачкообразность развития науки (внутренний фактор).

Всегда имеется качественно отличие новой теории от старой (Может быть и полный отказ от теории [теплород]). Развитие происходит революционно!

Внешние – влияние государственной системы. Государство часто тормозит развитие науки.

Немецкий философ К. Ясперс говорит о двух этапах становления науки.

I этап: «становление логически и методически осознанной науки — греческая наука и параллельно зачатки научного познания мира в Китае и Индии». II этап: «возникновение современной науки, вырастающей с конца средневековья, решительно утверждающейся с ХVII в. и развертывающейся во всей своей широте с ХIХ в.»

Именно в ХVII в. произошло то, что дало основание говорить о научной революции — радикальной смене основных компонентов содержательной структуры науки, выдвижении новых принципов познания, категорий и методов.

5. Понятие метода. Классификация методов и уровней научного познания. Принципы позиции

Понятие метода

Понятие метод (от греческого слова “методос” — путь к чему-либо) означает совокупность приемов и операций практического и теоретического освоения действительности.

Метод вооружает человека системой принципов, требований, правил, руководствуясь которыми он может достичь намеченной цели. Владение методом означает для человека знание того, каким образом, в какой последовательности совершать те или иные действия для решения тех или иных задач, и умение применять это знание на практике.

Таким образом, метод (в той или иной своей форме) сводится к совокупности определенных правил, приемов, способов, норм познания и действия. Он есть система предписаний, принципов, требований, которые ориентируют субъекта в решении конкретной задачи, достижении определенного результата в данной сфере деятельности. Он дисциплинирует поиск истины, позволяет (если правильный) экономить силы и время, двигаться к цели кратчайшим путем. Основная функция метода — регулирование познавательной и иных форм деятельности.

Учение о методе начало развиваться еще в науке Нового времени. Ее представители считали правильный метод ориентиром в движении к надежному, истинному знанию.

Существует целая область знания, которая специально занимается изучением методов и которую принято именовать методологией. Методология дословно означает “учение о методах” (ибо происходит этот термин от двух греческих слов: “методос” — метод и “логос” — учение). Изучая закономерности человеческой познавательной деятельности, методология вырабатывает на этой основе методы ее осуществления. Важнейшей задачей методологии является изучение происхождения, сущности, эффективности и других характеристик методов познания.

Классификация методов и уровней научного познания

Методы научного познания принято подразделять по степени их общности, т. е. по широте применимости в процессе научного исследования.

Всеобщих методов в истории познания известно два: диалетический и метафизический. Это общефилософские методы. Метафизический метод с середины XIX века начал все больше и больше вытесняться из естествознания диалектическим методом.

Вторую группу методов познания составляют общенаучные методы, которые используются в самых различных областях науки, т. е. имеют весьма широкий, междисциплинарный спектр применения.

Различают два уровня научного познания: эмпирический и теоретический.. Одни общенаучные методы применяются только на эмпирическом уровне (наблюдение, эксперимент, измерение), другие — только на теоретическом (идеализация, формализация), а некоторые (например, моделирование) — как на эмпирическом, так и на теоретическом уровнях. Эмпирический уровень научного познания характеризуется непосредственным исследованием реально существующих, чувственно воспринимаемых объектов. Особая роль эмпирии в науке заключается в том, что только на этом уровне исследования мы имеем дело с непосредственным взаимодействием человека с изучаемыми природными или социальными объектами.

К третьей группе методов научного познания относятся методы, используемые только в рамках исследований какой-то конкретной науки или какого-то конкретного явления. Такие методы именуются частнонаучными. При этом частнонаучные методы, как правило, содержат в различных сочетаниях те или иные общенаучные методы познания. В частнонаучных методах могут присутствовать наблюдения, измерения, индуктивные или дедуктивные умозаключения и т. д. Характер их сочетания и использования находится в зависимости от условий исследования, природы изучаемых объектов.

Еще одну группу методов научного познания составляют так называемые дисциплинарные методы, которые представляют собой системы приемов, применяемых в той или иной дисциплине, входящей в какую-нибудь отрасль науки или возникшей на стыке наук. Каждая фундаментальная наука представляет собой комплекс дисциплин, которые имеют свой специфический предмет и свои своеобразные методы исследования.

К последней, пятой группе относятся методы междисциплинарного исследования являющиеся совокупностью ряда синтетических, интегративных способов (возникших как результат сочетания элементов различных уровней методологии), нацеленных главным образом па стыки научных дисциплин.

Таким образом, в научном познании функционирует сложная, динамичная, целостная, субординированная система многообразных методов разных уровней, сфер действий, направленности и т. п., которые всегда реализуются с учетом конкретных условий.

6. Общенаучные методы теоретического познания (наблюдение, эксперимент. измерения)

Наблюдение

Наблюдение есть чувственное (преимущественно-визуальное) отражение предметов и явлений внешнего мира. Наблюдение — это целенаправленное изучение предметов, опирающееся в основном на такие чувственные способности человека, как ощущение, восприятие, представление; в ходе наблюдения мы получаем знание о внешних сторонах, свойствах и признаках рассматриваемого объекта. Это — исходный метод эмпирического познания, позволяющий получить некоторую первичную информацию об объектах окружающей действительности.

При наблюдении отсутствует деятельность, направленная на преобразование, изменение объектов познания. По способу проведения наблюдения могут быть непосредственными и опосредованными.

Эксперимент

Эксперимент — более сложный метод эмпирического познания по сравнению с наблюдением. Он предполагает активное, целенаправленное и строго контролируемое воздействие исследователя на изучаемый объект для выявления и изучения тех или иных сторон, свойств, связей. При этом экспериментатор может преобразовывать исследуемый объект, создавать искусственные условия его изучения, вмешиваться в естественное течение процессов. По своему замыслу эксперимент всегда опосредован предварительным теоретическим знанием: он задумывается на основании соответствующих теоретических знаний и его целью зачастую является подтверждение или опровержение научной теории или гипотезы.

Эксперимент включает в себя другие методы эмпирического исследования (наблюдения, измерения). В то же время он обладает рядом важных, присущих только ему особенностей.

Во-первых, эксперимент позволяет изучать объект в “очищенном” виде, т. е. устранять всякого рода побочные факторы, наслоения, затрудняющие процесс исследования.

Во-вторых, в ходе эксперимента объект может быть поставлен в некоторые искусственные, в частности, экстремальные условия, т. е. изучаться при сверхнизких температурах, при чрезвычайно высоких давлениях или, наоборот, в вакууме, при огромных напряженностях электромагнитного поля и т. п.

В-третьих, изучая какой-либо процесс, экспериментатор может вмешиваться в него, активно влиять на его протекание.

В-четвертых, важным достоинством многих экспериментов является их воспроизводимость.

В зависимости от характера проблем, решаемых в ходе экспериментов, последние обычно подразделяются на исследовательские и проверочные.

Исследовательские эксперименты дают возможность обнаружить у объекта новые, неизвестные свойства. Результатом такого эксперимента могут быть выводы, не вытекающие из имевшихся знаний об объекте исследования.

Измерение

Большинство научных экспериментов и наблюдений включает в себя проведение разнообразных измерений. Измерение - это процесс, заключающийся в определении количественных значений тех или иных свойств, сторон изучаемого объекта, явления с помощью специальных технических устройств.

Существует несколько видов измерений. Исходя из характера зависимости измеряемой величины от времени, измерения разделяют на статические и динамические.

7. Общенаучные методы теоретического познания (абстрагирование, идеализация, формализация, индукция и дедукция)

Абстрагирование

В процессе абстрагирования происходит отход (восхождение) от чувственно воспринимаемых конкретных объектов (со всеми их свойствами, сторонами и т. д.) к воспроизводимым в мышлении абстрактным представлениям о них. При этом чувственно-конкретное восприятие как бы “...испаряется до степени абстрактного определения”. Абстрагирование, таким образом, заключается в мысленном отвлечении от каких-то — менее существенных — свойств, сторон, признаков изучаемого объекта с одновременным выделением, формированием одной или нескольких существенных сторон, свойств, признаков этого объекта. Результат, получаемый в процессе абстрагирования, именуют абстракцией (или используют термин “абстрактное” — в отличие от конкретного).

Идеализация

Мыслительная деятельность исследователя в процессе научного познания включает в себя особый вид абстрагирования, который называют идеализацией. Идеализация представляет собой мысленное внесение определенных изменений в изучаемый объект в соответствии с целями исследований.

Основное положительное значение идеализации как метода научного познания заключается в том, что получаемые на ее основе теоретические построения позволяют затем эффективно исследовать реальные объекты и явления. Упрощения, достигаемые с помощью идеализации, облегчают создание теории, вскрывающей законы исследуемой области явлений материального мира. Если теория в целом правильно описывает реальные явления, то правомерны и положенные в ее основу идеализации.

Формализация

Под формализацией понимается особый подход в научном познании, который заключается в использовании специальной символики, позволяющей отвлечься от изучения реальных объектов, от содержания описывающих их теоретических положений и оперировать вместо этого некоторым множеством символов (знаков).

Этот прием заключается в построении абстрактно-математических моделей, раскрывающих сущность изучаемых процессов действительности. При формализации рассуждения об объектах переносятся в плоскость оперирования со знаками (формулами).

Индукция

 Индукция (от лат. inductio — наведение, побуждение) есть формальнологическое умозаключение, которое приводит к получению общего вывода на основании частных посылок. Другими словами, это есть движение нашего мышления от частного к общему.

Индукция, используемая в научном познании (научная индукция), может реализовываться в виде следующих методов:

1. Метод единственного сходства

2. Метод единственного различия

3. Соединенный метод сходства и различия

4. Метод сопутствующих изменений

5. Метод остатков

Дедукция

Дедукция (от лат. deductio - выведение) есть получение частных выводов на основе знания каких-то общих положений. Другими словами, это есть движение нашего мышления от общего к частному, единичному.

Но особенно большое познавательное значение дедукции проявляется в том случае, когда в качестве общей посылки выступает не просто индуктивное обобщение, а какое-то гипотетическое предположение, например новая научная идея. В этом случае дедукция является отправной точкой зарождения новой теоретической системы. Созданное таким путем теоретическое знание предопределяет дальнейший ход эмпирических исследований и направляет построение новых индуктивных обобщений.

  8. Общенаучные методы, применяемые на эмпирическом и теоретическом уровнях (анализ и синтез, аналогия и моделирование, гипотеза)

Гипотеза

В методологии термин “гипотеза” используется в двух смыслах: как форма существования знания, характеризующаяся проблематичностью, недостоверностью, нуждаемостью в доказательстве, и как метод формирования и обоснования объяснительных предложений, ведущий к установлению законов, принципов, теорий. Гипотеза в первом смысле слова включается в метод гипотезы, но может употребляться и вне связи с ней.

Анализ и синтез

Под анализом понимают разделение объекта (мысленно или реально) на составные части с целью их отдельного изучения. В качестве таких частей могут быть какие-то вещественные элементы объекта или же его свойства, признаки, отношения и т. п.

Анализ — необходимый этап в познании объекта. С древнейших времен анализ применялся, например, для разложения на составляющие некоторых веществ. Заметим, что метод анализа сыграл в свое время важную роль в крушении теории флогистона.

В процессе синтеза производится соединение воедино составных частей (сторон, свойств, признаков и т. п.) изучаемого объекта, расчлененных в результате анализа. На этой основе происходит дальнейшее изучение объекта, но уже как единого целого. При этом синтез не означает простого механического соединения разъединенных элементов в единую систему. Он раскрывает место и роль каждого элемента в системе целого, устанавливает их взаимосвязь и взаимообусловленность, т. е. позволяет понять подлинное диалектическое единство изучаемого объекта.

Аналогия и моделирование

Под аналогией понимается подобие, сходство каких-то свойств, признаков или отношений у различных в целом объектов. Установление сходства (или различия) между объектами осуществляется в результате их сравнения. Таким образом, сравнение лежит в основе метода аналогии.

Под моделированием понимается изучение моделируемого объекта (оригинала), базирующееся на взаимооднозначном соответствии определенной части свойств оригинала и замещающего его при исследовании объекта (модели) и включающее в себя построение модели, изучение ее и перенос полученных сведений на моделируемый объект — оригинал.

В зависимости от характера используемых в научном исследовании моделей различают несколько видов моделирования.

1. Мысленное (идеальное) моделирование.

2. Физическое моделирование.

3. Символическое (знаковое) моделирование.

4. Численное моделирование на компьютере.

Метод моделирования непрерывно развивается: на смену одним типам моделей по мере прогресса науки приходят другие. В то же время неизменным остается одно: важность, актуальность, а иногда и незаменимость моделирования как метода научного познания.

  9. Основные закономерности развития естествознания. Дифференциация и интеграция наук. Темы развития.

Научная теория - система истинного, доказанного знания.

Основные элементы научного познания:

- твердо установленные факты;

- закономерности, обобщающие группы фактов;

- теории представляющие собой знание системы закономерностей и совокупности описывающих некий фрагмент реальности;

- научные картины мира.

Структура построения любой естественнонаучной теории определяется двумя основными факторами: 1) выбором тех или иных основных посылок, 2) типом логического вывода.

   Структура естественнонаучной теории:

·        определенный круг экспериментальных данных;

·        выбор различия опытных данных и экспериментальных закономерностей и создание на их основе модели и теории;

·        осуществление обратной связи между моделью и экспериментальными данными;

·        --корректировка модели;

·        переведение модели на математический язык;

·        аналогия с какой-либо теорией;

·        определение физического смысла вводимых понятий.

Основные способы построения естественнонаучных теорий:

Индукция (эмпиризм) – на основании опыта (наблюдений, экспериментов); от частного к общему.

Дедукция (рационализм) – разумный, целесообразный и обоснованный подход.

Гипотетико-дедуктивный – подтверждение гипотезы конституирует ее в теоретический закон.

Современную науку очень часто называют «большой наукой». Она имеет сложную разветвленную систему.

Сначала обнаружилось, что изучать мир гораздо проще, разбивая его на «простые элементы». Поэтому последующий рост научных знаний сопровождался непрерывной дифференциацией, дроблением на мелкие разделы и подразделы (например, в физике: механика, оптика, термо-, электродинамика…). Параллельно, стала утверждаться идея единства всех явлений природы и дисциплин. На данный момент интеграция стала ведущей закономерностью, но параллельно продолжается и процесс дифференциации.

Сегодня наука выступает не только как опора в развитии человечества; она же может поставить нас на грань уничтожения. Наука никогда не развивалась в условиях социального вакуума. Некоторые ее направления напрямую связаны с обслуживанием человека, его потребностей (например, биология, генная инженерия…). Но любое научное открытие можно употребить во вред  человечеству. Поэтому социально-этическое и гуманистическое регулирование науки должно стать основой современного этапа развития науки.

10. Основные этапы развития естествознания. Научные революции

Естествознание - наука о природе («естество»-«природа»). Предмет естествознания- факты, явления, которые воспринимаются нашими органами чувств, окружающий нас мир и наше понимание мира. А также - различные формы движения материи в природе; лестница последовательных уровней организации материи и их взаимосвязи; основные формы всякого бытия- пространство и время; закономерная связь явлений природы.

В развитии естествознания можно выделить 3 основных этапа:

1) Естествознание древнего мира.

Создаваемые концепции носили мировоззренческий характер, не было завершенного деления на дисциплины; допускался экспериментальный метод; существовали ошибочные построения (умозаключения)

2) Классический период (нач.18 в. – нач. 20 в.)

 Четкое разделение наук на традиционные области. Основной инструмент познания и критерий истинности – эксперимент

3) Современное естествознание

Накопление нового фактического материала, возникновение множества новых дисциплин на стыках традиционных. Удорожание науки; возрастает роль теоретических исследований, сохраняется роль эксперимента, но признается, что истина относительна.

Панорама и тенденция развития:

- взаимосвязь с НТР;

- комплексность наук (не будет обособленных технических, естественных и общественных наук) – интеграция;

Цель будущей науки: создание нового образа мира, незыблемого.

Научные революции

Первая научная революция произошла в эпоху, оставившую глубокий след в культурной истории человечества. Этот период, ознаменовавший переход от Средневековья к Новому времени, получил название Эпохи Возрождения. На основе большого числа астрономических наблюдений и расчетов Коперник создал новую, гелиоцентрическую систему мира, что явилось первой в истории человечества научной революцией.

Вторая революция - XVII век, ознаменовавшийся рождением современной науки, у истоков которой стояли такие выдающиеся ученые, как Галилей, Кеплер, Ньютон. В учении Галилео Галилея (1564-1642) были заложены основы нового механистического естествознания.

Вторая научная революция завершалась творчеством одного из величайших ученых в истории человечества, каковым был Исаак Ньютон (1643-1727. Его научное наследие чрезвычайно разнообразно. В него входит и создание дифференциального исчисления, и важные астрономичекие наблюдения, которые Ньютон проводил с помощью собственноручно построенных зеркальных телескопов, и большой вклад в развитие оптики. Но самым главным научным достижением Ньютона было продолжение и завершение дела Галилея по созданию классической механики.

Начало процессу стихийной диалектизации естественных наук, составившему суть третьей революции в естествознании, положила работа немецкого ученого и философа Иммануила Канта,1724-1804) “Всеобщая естественная история и теория неба”, в которой была сделана попытка исторического объяснения происхождения Солнечной системы.

IV революция -  последние годы ХIХ столетия и первые десятилетия ХХ века: 1897г. открытие первой элементарной частицы английским физиком Джозефом Джоном Томсоном, который предложил первую (электромагнитную) модель атома, появление новой (планетарной) модели атома, предложенной английским физиком Эрнестом Резерфордом.По его мнению, атом подобен Солнечной системе: он состоит из ядра и электронов, которые обращаются вокруг него, разработка немецким физиком Максом Планком на рубеже ХХ века квантовой теории.

11. Принципиальные особенности и общие контуры современной естественно-научной картины мира

  Картина мира - это целостное миропонимание, синтезирующее знания на основе систематизирующего начала (научного принципа, идеи, религиозного догмата и т. д.), который определяет мировоззренческую установку человека, его ценностные поведенческие ориентиры.

В структуре этой картины мира отчетливо видны 4 взаимосвязанные компоненты ("стихии"). Кстати подобные 4 стихии видны  у же в самой структуре мироздания. Эти 4 "стихии" формируют две "перекладины  креста", взаимосвязанные и обусловленные. И эта взаимосвязь простирается не только в прошлое. Она существует в  настоящем и она обязательно связана с будущим. Главная принципиальная особенность современной естественно-научной картины мира - принцип глобального эволюционизма  можно пояснить тождеством

В этом тождестве События и Перемены  «оживили» ранее статическую Вселенную, обнаружили в ней  единство и тесную эволюционную взаимосвязь всех ее фрагментов.  Современные представления о мире формируются на основе  дифференциации и интеграции естественных наук, единстве физического знания и т. п. Эволюционную преемственность картин мироздания можно характеризовать тождеством, приведенное выше.

Это тождество отражает единство структурно-функционального аспектов современной картины мира и имеет глубокую взаимосвязь с уровнями иерархии материи.

                                                                  

   

              

12. Структурные уровни организации материи. Фундаментальные константы

Структурные уровни организации материи.

Структурные уровни материи образованы из определённого множества объектов какого- либо класса и характеризуется особым типом взаимодействия между составляющими их элементами. Критерием для выделения различных структурных уровней служат следующие признаки:

Пространственно- временные масштабы, совокупность важнейших свойств, специфические законы движения, степень относительной сложности, возникающей в процессе исторического развития материи в данной области мира, некоторые другие признаки.

Микро-, макро- и мегамиры. Известные в настоящее время структурные уровни матери могут быть выделены по вышеперечисленным признакам в следующие области.

1. Микромир. Сюда относятся: частицы элементарные и ядра атомов- область порядка 10^-15 см, атомы и молекулы 10^-8 – 10^-7 см.

2. Макромир: макроскопические тела 10^-6  - 10^-7 см

3. Мегамир: космические системы и неограниченные масштабы до 1028 см.

Деление материи на структурные уровни носит относительный характер. В доступных пространственно- временных масштабах структурность материи проявляется в её системной организации, существовании в виде множества иерархически взаимодействующих систем, начиная от элементарных частиц и кончая Метагалактикой.

Структура материи – ее строение в макромире, т. е. существование в виде молекул, атомов, элементарных частиц и т. д.

   Проявлениями структурной бесконечности материи выступают:

·        неисчерпаемость объектов процессов микромира;

·        бесконечность пространства и времени;

·        бесконечность изменений и развития процессов.

   Типы связей на разных структурных уровнях:

1. В масштабах 10^-13 см – сильные взаимодействия, целостность ядра обеспечивается ядерными силами.

2. Целостность атомов, молекул, макротел обеспечивают электромагнитные силы.

3. В космических масштабах – гравитационные силы.

Фундаментальные константы

Главными фундаментальными константами обычно считают гравитационную константу (G), постоянную Планка (h) и скорость света ( и тот факт, что в фундаментальной физике многие ученые применяют такую систему единиц, в которой они равны 1. Особенно большую значимость в глазах ученых эта тройка констант приобрела после того, как М.Планк, путем их комбинации, открыл новые единицы длины массы и времени, которые были названы "планковские единицы".

13. Макромир. Концепции классического естествознания (корпускулярная и континуальная)

В физике различают понятия микромир и макромир - соответственно как область физических исследований микрочастиц и привычных нам объектов природы, с которыми обычно сталкивается человек.

Представления о строении материи находят свое выражение в борьбе двух концепций:

 - прерывности или дискретности – корпускулярная концепция (неизменность атомов; все явления природы - результат движения частиц образованных из единой материи, все на Земле состоит из корпускул – мини частиц, т.е. прерывность и дискретность материи).

- непрерывности – континуальная концепция (существует 2 вида материи: вещество и поле, различия между которыми фиксируется на уровне явлений микромира, материя состоит из непрерывных волн, т.е. постоянство материи).

Эти две противоположные концепции описания природы пришли  к компромиссу в теории корпускулярно-волнового дуализма (свет обладает и свойствами непрерывных электромагнитных волн и свойствами дискретных фотонов).

Частицы неотделимы от создаваемых ими полей и каждое поле вносит свой вклад в структуру частиц, обуславливая их свойства; единство корпускулярных и волновых свойств всех частиц и фотонов. В этом проявляется единство прерывности и непрерывности в структуре материи.

14. Мегамир. Закон всемирного тяготения и астрономические модели вселенной

Мегамир

Мегамир - мир огромных космических масштабов и скоростей, расстояние в котором измеряется световыми годами, а время существования космических объектов - миллионами и миллиардами лет.

Закон всемирного тяготения и астрономические модели вселенной

Вселенная как целое является предметом особой астрономически» науки - космологии, имеющей древнюю историю.   Современная космология - это сложная, комплексная и быстро развивающаяся система естественно-научных (астрономия, физика, химия и др.) и философских знаний о Вселенной в целом, основанная как на наблюдательных данных, так и на теоретических выводах, относящихся к охваченной астрономическими наблюдениями части Вселенной.

      Существует две основные группы теорий эволюции Вселенной.

               

Поскольку именно тяготение определяет взаимодействие масс на больших расстояниях, а значит, динамику космической материи в масштабах Вселенной, то теоретическим ядром космологии выступает теория тяготения, а современной космологии -  релятивистская теория тяготения. Поэтому современную космологию называют релятивистской.

Вселенная Эйнштейна пространственно конечна; она имеет конечные размеры, но не имеет границ! В этой модели пространственный объем Вселенной с равномерно распределенными в нем галактиками конечен; но границ у этого пространства нет.

 Нестационарная релятивистская космология. С критикой предложенной Эйнштейном космологической модели выступил наш отечественный выдающийся математик и физик-теоретик А. А. Фридман. Фридман показал, что теоретическая модель Эйнштейна является лишь частным решением гравитационных уравнений для однородных и изотропных моделей, а в общем случае решения зависят от времени.

Теория расширяющейся Вселенной основана на истолковании экспериментально зафиксированного красного смещения 85-спектральных линий галактик как следствия эффекта Допплера, объясняющего красное смещение разбеганием галактик.

Модель горячей Вселенной.

В соответствии с наиболее распространенным представлением возраст Вселенной составляет 15 млрд. лет.

В основе современных представлений об эволюции Вселенной лежит модель горячей Вселенной, или «Большого Взрыва», основы которой были заложены в трудах американского физика русского происхождения Дж. Гамова и его сотрудников в конце 40-х гг. XX в.

В соответствии с этой концепцией Вселенная на ранних стадиях расширения характеризовалась не только высокой плотностью вещества, но и его высокой температурой.

15. Микромир. Квантование мира. Корпускулярно-волновой дуализм. Вероятностный характер микропроцессов

Микромир - мир предельно малых, непосредственно не наблюдаемых микрообъектов, пространственная размерность которых исчисляется от 10^-8 до 10^-18см, а время жизни - от бесконечности до 10 ^-24с.

Гипотеза о всеобщем дуализме частицы и волны, выдвинутая Луи де Бройлем, позволила построить теорию, охватывающую свойства материи и света в их единстве. Кванты света становились при этом особым моментом всеобщего строения микромира.

В конце XVII в. почти одновременно возникли две, казалось бы, взаимоисключающие теории света: И. Ньютон предложил теорию, согласно которой свет представляет собой поток световых частиц (корпускул), летящих от светящегося тела по прямолинейным траекториям; X. Гюйгенс (1629-1695) вдвинул волновую теорию, рассматривающую свет как упругую волну, распространяющуюся  в мировом эфире.

В течение ста с лишним лет корпускулярная теория имела гораздо больше приверженцев, чем волновая.

Однако в начале XIX в. французскому физику О.Ж. Френелю (1788-1827) удалось на основе волновых представлений выявить все известные в то время оптические явления.

В результате волновая теория света получила всеобщее признание, а корпускулярная теория  была забыта почти на столетие.

В конце XIX-начале XX вв. ряд новых опытов заставил вновь вернуться представлению об особых световых частицах - фотонах. Было установлено, что свет имеет двойственную природу, сочетая в себе как волновые свойства, так и свойства, присущие частицам.

В одних явлениях, таких как интереренция, дифракция и поляризация, свет ведет себя, как волна, в других фотоэффект, эффект Комптона) - как поток частиц (фотонов).

По современным представлениям свет имеет двойственную корпускулярно-волновую природу  (в связи с этим принято говорить о корпускулярно-волновам дуализме): в одних случаях он ведет себя как электромагнитная волна, в других - как поток особых частиц или корпускул (фотонов).

 Согласно современным представлениям электромагнитная природа света - это лишь одна разновидность проявления света. Другая разновидность характеризуется его квантовой природой.

Экспериментальное подтверждение идеи де Бройля об универсальности корпускулярно-волнового дуа­лизма, ограниченность применения классической ме­ханики к микрообъектам, диктуемая принципами дополнительности и неопределенности, а также проти­воречие целого ряда экспериментов применяемым в начале XX в. теориям привели к новому этапу разви­тия физических представлений окружающего мира, ив особенности микромира— созданию квантовой механики, описывающей свойства микрочастиц с уче­том их волновых особенностей. Ее создание и разви­тие охватывают периоде 1900 г. (формулировка Планком квантовой гипотезы) до 20-х годов XX в. и связа­но прежде всего с работами австрийского физика Э. Шредингера, немецкого физика В. Гейзенберга и английского физика П. Дирака.

Необходимость вероятностного подхода к описа­нию микрочастиц — важная отличительная особен­ность квантовой теории.

В квантовой механике состояние микрочас­тиц описывается принципиально по-новому — с помо­щью волновой функции, которая является основным носителем информации об их корпускулярных и вол­новых свойствах.

16. Эволюция представлений о строении атома. Постулаты Бора.

Представление об атомах как неделимых мельчай­ших частицах веществ воз­никло еще в античные времена (Демокрит, Эпикур, Лукреций). В средние века учение об атомах, будучи материалистическим, не получило признания. К нача­лу XVIII в. атомистическая теория приобретает все большую популярность. К этому времени работами французского химика А. Лавуазье (1743—1794), вели­кого русского ученого М.В. Ломоносова и английского химика и физика Д. Дальтона (1766—1844) была дока­зана реальность существования атомов. Однако в это время вопрос о внутреннем строении атомов даже не возникал, так как атомы считались неделимыми.

Большую роль в развитии атомистической теории сыграл выдающийся русский химик Д.И. Менделеев, разработавший в 1869 г. периодическую систему эле­ментов, в которой впервые на научной основе был поставлен вопрос о единой природе атомов. Во второй половине XIX в. было экспериментально доказано, что электрон является одной из основных частей лю­бого вещества. Эти выводы, а также многочисленные экспериментальные данные привели к тому, что в на­чале XX в. серьезно встал вопрос о строении атома.

Различные предположения о строении атома долгое время не подтверждались какими-либо экспериментальными данными. Лишь в конце XIX в. были сделаны открытия, показавшие сложность строения атома и возможность превращения при определенных условиях одних атомов в другие. На основе этих открытий начало быстро развиваться учение о строении атома.

Первые косвенные подтверждения о сложной структуре атомов были получены при изучении катод­ных лучей, возникающих при электрическом разряде в сильно разреженных газах. Частицы, получившие название электронов, были открыты в 1897 г. английским физиком Дж. Томсоном.

Томсон предложил первую модель атома, представив атом как сгусток материи, обладающий по­ложительным электрическим зарядом, в который вкра­плено столько электронов, что превращает его в элек­трически нейтральное образование. В этой модели предполагалось, что под влиянием внешних воздействий электроны могли совершать колебания, т. е. дви­гаться ускоренно.

Резерфордом была предложена схема строения ато­ма или, как обыкновенно говорят, планетарная модель атома, легко объясняет явления отклонения альфа-частиц. Действительно, размеры ядра и электронов чрезвычайно малы по сравнению с размерами всего атома, которые определяются орбитами наиболее удаленных от ядра электронов, поэтому большинство   альфа-частиц пролетает через атомы без заметного откло­нения.

Постулаты Бора

Первая попытка построить качественно новую квантовую — теорию атома была предпринята в 1913 г. I Нильсом Бором. Он поставил цель связать в единое целое эмпирические закономерности линейчатых спектров, ядерную модель атома Резерфорда и квантовый характер излучения и поглощения света. В основу своей теории Бор положил ядерную модель Резерфорда.

В основу своей теории атома Бор положил следующие постулаты.

Первый постулат Бора (постулат стационарных состояний): в атоме существуют стационарные (не изменяющиеся со временем) состояния, в которых он не излучает энергии. Стационарным состояниям ато­ма соответствуют стационарные орбиты, по кото­рым движутся электроны. Движение электронов по стационарным орбитам не сопровождается излучени­ем электромагнитных волн.

Второй постулат Бора (правило частот): при пе­реходе электрона с одной стационарной орбиты на другую излучается (поглощается) один фотон с энер­гией: hv = E_n - Е_т, равной разности энергий соответствующих стацио­нарных состояний (Е_п и Е_m — соответственно энер­гии стационарных состояний атома до и после излу­чения/поглощения).

17. Квантовые числа и электронная конфигурация атома. Принцип Паули.

Квантовые числа и электронная конфигурация атома

Квантовые числа, возникающие при решении волнового уравнения, служат для описания состояний квантово-химической системы. Каждая атомная орбиталь характеризуется набором из трех квантовых чисел: главного n, орбитального l и магнитного ml.

Главное квантовое число n характеризует энергию атомной орбитали. Оно может принимать любые положительные целочисленные значения. Чем больше значение n, тем выше энергия и больше размер орбитали. Решение уравнения Шрёдингера для атома водорода дает следующее выражение для энергии электрона: E = −2π2me4 / n2h2 = −1312,1 / n2 (кДж/моль)

Таким образом, каждому значению главного квантового числа отвечает определенное значение энергии электрона. Уровни энергии с определенными значениями n иногда обозначают буквами K, L, M, N... (для n = 1, 2, 3, 4...).

Орбитальное квантовое число l характеризует энергетический подуровень. Атомные орбитали с разными орбитальными квантовыми числами различаются энергией и формой. Для каждого n разрешены целочисленные значения l от 0 до (n−1). Значения l = 0, 1, 2, 3... соответствуют энергетическим подуровням s, p, d, f.

Форма s-орбиталей сферическая, p-орбитали напоминают гантели, d- и f-орбитали имеют более сложную форму.

Магнитное квантовое число ml отвечает за ориентацию атомных орбиталей в пространстве. Для каждого значения l магнитное квантовое число ml может принимать целочисленные значения от −l до +l (всего 2l + 1 значений). Например, р-орбитали (l = 1) могут быть ориентированы тремя способами (ml = -1, 0, +1).

Электрон, занимающий определенную орбиталь, характеризуется тремя квантовыми числами, описывающими эту орбиталь и четвертым квантовым числом (спиновым) ms, которое характеризует спин электрона - одно из свойств (наряду с массой и зарядом) этой элементарной частицы. Спин - собственный магнитный момент количества движения элементарной частицы. Хотя это слово по-английски означает "вращение", спин не связан с каким-либо перемещением частицы, а имеет квантовую природу. Спин электрона характеризуется спиновым квантовым числом ms, которое может быть равно +1/2 и −1/2. Квантовые числа для электрона в атоме: главное квантовое число (n), орбитальное квантовое число (l), магнитное квантовое число (ml), спиновое квантовое число (ms)

 

Принцип Паули.

Согласно принципу Паули, на любой орбитали может находиться не более двух электронов и то лишь в том случае, если они имеют противоположные спины (неодинаковые спиновые числа). Поэтому в атоме не должно быть двух электронов с одинаковыми четырьмя квантовыми числами (n, l, ml, ms).

  18. Периодичность физических и химических элементов. Периодический закон Д.И. Менделеева

Первым шагом к появлению Периодического закона стала таблица "Опыт системы элементов, основанной на их атомном весе и химическом сходстве".

Позднее Д.И. Менделеев сформулировал сам закон: "Свойства элементов, а потому и свойства образуемых ими простых и сложных тел находятся в периодической зависимости от их атомного веса".

Положив в основу своего закона сходство элементов и их соединений, Менделеев не стал слепо следовать принципу возрастания атомных масс. Он учитывал, что для некоторых элементов атомные массы могли быть определены недостаточно точно. Но даже в современной Периодической системе известны некоторые исключения в порядке возрастания масс атомов, что связано с особенностями изотопного состава элементов:

Каждому элементу в Периодической системе Д.И. Менделеевым был присвоен порядковый номер, исходя из увеличения атомной массы. С развитием теории строения атома был выявлен физический смысл порядкового номера. После того, как Э. Резерфорд предложил ядерную модель строения атома, юрист из Голландии А.И. Ван ден Брук (1870-1926), всю жизнь интересовавшийся проблемами физики и радиохимии, предположил, что "каждому элементу должен соответствовать внутренний заряд, соответствующий его порядковому номеру". В том же 1913 г. гипотеза Ван ден Брука была подтверждена английским физиком Г. Мозли (1887-1915) на основе рентгеноспектральных исследований. А в 1920 году ученик Резерфорда - Дж. Чедвик (1891-1974) - экспериментально определил заряды ядер атомов меди, серебра и платины. Так было показано, что порядковый номер элемента совпадает с зарядом его ядра.

Периодическая система химических элементов - естественная классификация химических элементов, являющаяся табличным выражением периодического закона Д.И. Менделеева. Прообразом Периодической системы химических элементов послужила таблица, составленная Д.И. Менделеевым 1 марта 1869 г. В 1870 г. В 1870 г. Менделеев назвал систему естественной, а в 1871 г. - периодической.

Главный принцип построения Периодической системы - выделение в ней периодов (горизонтальных рядов) и групп (вертикальных столбцов) элементов. Современная Периодическая система состоит из 7 периодов (седьмой период должен закончиться 118-м элементом). Короткопериодный вариант Периодической системы содержит 8 групп элементов, каждая из которых условно подразделяется на группу А (главную) и группу Б (побочную). В длиннопериодном варианте Периодической системы - 18 групп, имеющих те же обозначения, что и в короткопериодном. Элементы одной группы имеют одинаковое строение внешних электронных оболочек атомов и проявляют определенное химическое сходство.

Порядок формирования периодов связан с постепенным заселением энергетических подуровней электронами. Последовательность заселения определяется принципом минимума энергии, принципом Паули и правилом Гунда.

Периодическое изменение свойств элементов в периоде объясняется последовательностью заполнения электронами уровней и подуровней в атомах при увеличении порядкового номера элемента и заряда ядра атома.

19. Виды химических связей. Формы межмолекулярных взаимодействий. Строение вещества.

Виды химических связей.

Осуществляют химические связи между атомами электроны, расположенные на внешней оболочке и связанные с ядром наименее прочно. Их назвали валентными электронами. В зависимости от характера взаимодействия между этими электронами различают ковалентную, ионную и металлическую химические связи.

Ковалентная связь осуществляется за счет образования электронных пар, в одинаковой мере принадлежащих обоим атомам.

Ионная связь представляет собой электростатическое притяжение между ионами, образованное за счет полного смещения электрической пары к одному из атомов.

Металлическая связь - это связь между положительными ионами в кристаллах атомов металлов, образующаяся за счет притяжения электронов, но перемещающаяся по кристаллу в свободном виде.

Химическая связь является таким взаимодействием, которое связывает отдельные атомы в более сложные образования, в молекулы, ионы, кристаллы, т.е. в те структурные уровни организации материи, которые изучает химическая наука.

Формы межмолекулярных взаимодействий.

Межмолекулярное взаимодействие - взаимодействие молекул между собой, не приводящее к разрыву или образованию новых химических связей. В их основе, как и в основе химической связи, лежат электрические взаимодействия.

Силы Ван-дер-Ваальса включают все виды межмолекулярного притяжения и отталкивания. Эти силы определяют отличие реальных газов от идеальных, существование жидкостей и молекулярных кристаллов. От них зависят многие структурные, спектральные и другие свойства веществ.

Полярные молекулы, в которых центры тяжести положительного и отрицательного зарядов не совпадают, например HCl, H₂O, NH₃, ориентируются таким образом, чтобы рядом находились концы с противоположными зарядами. Между ними возникает притяжение.

Индукционное взаимодействие. Если рядом с полярная молекула окажется полярная рядом с неполярными, она начнет влиять на них. Поляризация нейтральной частицы под действием внешнего поля (наведение диполя) происходит благодаря наличию у молекул свойства поляризуемости γ.

Лондоновские силы притяжения между неполярными частицами (атомами, молекулами) являются весьма короткодействующими. Значения энергии такого притяжения зависят размеров частиц и числа электронов в наведенных диполях. Эти связи очень слабые - самые слабые из всех межмолекулярных взаимодействий. Однако они являются наиболее универсальными, так как возникают между любыми молекулами.

Строение вещества.

К началу XX века были определены размеры, массы и скорости движения молекул, выяснено расположение атомов в молекулах, т. е. была окончательно разработана молекулярно-кинетическая теория строения веществ. Первым основным положением молекулярно-кинетической теории является утверждение, что все вещества состоят из молекул. Молекулой называется минимальная частица вещества, сохраняющая его химические свойства. Каждое физическое тело состоит из огромного числа молекул.

Вторым основным положением молекулярно-кинетической теории является утверждение, что молекулы находятся в непрерывном движении. Третье положение молекулярно-кинетической теории состоит в том, что между молекулами существуют силы взаимодействия - силы притяжения и силы отталкивания.

20. Взаимодействия. Полевая форма материи. Кванты полей.

В классической механике Ньютона взаимодействие определяется силой, с которой одно тело действует на другое, и при этом, по концепции дальнодействия, считается, что все действия тел друг на друга передаются через пустое пространство на любое расстояние мгновенно, так как скорость света в классической механике принята за бесконечность.

Квантовая теорию дополнила концепцию близкодействия тем, что она показала, что при любом взаимодействии происходит обмен особыми частицами (переносчиками взаимодействия, или квантами соответствующего поля).

Основные характеристики взаимодействия – это энергия и импульс.

         Существует четыре основных взаимодействия:

1.    Гравитационное

2.    Электромагнитное

3.    Слабое

4.    Сильное

1.    Гравитационное взаимодействие, или тяготение, проявляется в притяжении любых материальных объектов, имеющих массу. Оно действует на любых расстояниях между объектами, поэтому считается, что радиус гравитационного взаимодействия равен бесконечности, но оно слабее всех других взаимодействий. Оно подчиняется закону всемирного тяготения Ньютона.

        

Это взаимодействие является доминирующим в мегамире, так как звезды и галактики имеют очень большие массы.

2.Электромагнитное взаимодействие обусловлено существование в природе электрических зарядов. Из-за этого взаимодействия существуют атомы и молекулы (притяжение электронов и протонов, химические связи), силы трения, упругости, поверхностного натяжения жидкости и т.д.

3.     Сильное взаимодействие обеспечивает существование нуклонов и вообще существование атомных ядер, поэтому расстояние, на котором они проявляются, очень мало – не более 10^-15 м.

4.     Слабое взаимодействие проявляется в процесса распада нестабильных атомных ядер (в основном – в β-распадах).

Характеристики фундаментальных взаимодействий.

Вид взаимодействия	Относительная энергия взаимодействия	Радиус действия	Переносчики взаимодействия
1. Сильное	1	10-15 м	Глюоны
2. Электромагнитное	10-2	∞	Фотоны
3. Слабое	10-5	10-18 м	Вионы
4. Гравитационное	10-39	∞	Гравитоны

        

Квантово-полевая картина мира явилась результатом дальнейшего развития электромагнитной картины мира.

                                                                                       

     21. Фундаментальные частицы и их классификация. Теория кварков. Модели строения ядра.

Элементарные частицы - первичные материальные частицы и специфические формы существования материи, не ассоциированной в ядра и атомы.

 В современной физике термин «элементарные частицы» употребляется не в точном смысле этого слова, а в менее строгом значении - для наименования большой группы мельчайших частиц, обладающих квантовыми свойствами  и подчиненных условию, что они не являются атомами или атомными ядрами (за исключением протона). К такому виду частиц относятся протоны, нейтроны, электроны, фотоны, лептоны, адроны, кварки и т. п.

Существенное свойство всех элементарных частиц - способность испускаться и поглощаться при взаимодействии с другими частицами.

1. Общие характеристики элементарных частиц.

Масса. В зависимости от массы элементарные частицы делятся на легкие (лептоны), средние (мезоны), тяжелые (барионы).

Массы большинства элементарных частиц имеют порядок величины массы протона, равной 1,7 • 10~24 г.

Время жизни. В зависимости от времени жизни элементарные частицы делятся на: • стабильные: электрон, протон, фотон и нейтрино; • квазистабильные, распадающиеся при слабом и электромагнитном взаимодействиях; • резонансы (неустойчивые короткоживущие (10~22 - 10~24с) частицы, распадающиеся за счет сильного взаимодействия).

Электрический заряд. Основной единицей электрического заряда в микромире является заряд электрона;

Спин (англ, spin - вращение)- собственный момент импульса микрочастицы, имеющий квантовую природу; квантовая величина, отражающая вращение электрона вокруг своей оси   (обозначается буквой s и может иметь только два значения: + 1/2 или —1/2).

Характеристики элементарных частиц, принимающие дискретные значения • квантовые числа (спиновое, орбитальное, магнитное и др.); • внутренние квантовые числа (лептонные и барионные заряды, четность, • кварковые ароматы - характеристики, определяющие тип кварка   (странность, изотопический спин, «очарование», «красота», цвет).

На этом рисунке впервые приводится не только структурный состав семейств микромира,  но и принципы сопряжения этих семейств, в соответствии с законами сохранения симметрии взаимоотношений.

Гипотезу кварков предложил в 1967 г. американский физик-теоретик М. Гелл-Ман (р. 1929).  Кварк - частица со спином 1/2 и дробным электрическим зарядом, составной элемент адронов.

Помимо спина кварки имеют еще две внутренние степени свободы - "аромат" и "цвет" (степень свободы - независимое возможное изменение состояния физической системы, обусловленное вариациями ее параметров). Каждый кварк может находиться в одном из трех цветовых состояний, которые условно называют красным, синим и желтым (только для удобства -  никакого отношения к оптическим свойствам это не имеет).

В наблюдаемых  адронах кварки скомбинированы таким образом, что возникающие состояния не несут цвета - являются "бесцветными". Ароматов известно пять и предполагается наличие шестого. Свойства кварков разных ароматов различны. Обычное вещество состоит из  кварков, входящих в состав нуклонов ядер. Более тяжелые кварки создаются искусственно или наблюдаются в космических лучах. Считается, что при попытке выбить кварк из адрона происходит следующее: вылетающий кварк рождает на своем пути из вакуума пары кварк - антикварк, расположенные в порядке убывания скоростей. Один из медленных кварков занимает место исходного, а тот вместе с остальными рожденными кварками и антикварками образует адроны.

Модели ядра.

·        Оболочечная

·        Оптическая

·        Капельная

Ядро как оболочка атома. Нуклоны находятся по оболочкам атомного ядра. Принцип Паули для нуклонов – на одной орбите не может быть двух нуклонов с одним и тем же спином. Эта модель хорошо описывает ядра легких атомов.

22. Принципы дополнительности, суперпозиции, неопределенности и относительности.

Принципы суперпозиции, неопределённости и дополнительности являются одними из основополагающих принципов теоретической физики.

Принцип суперпозиции – это допущение, согласно которому результирующий эффект сложного процесса воздействия представляет собой сумму эффектов, вызываемых каждым эффектом в отдельности, при условии, что эффекты не влияют взаимно друг на друга. Принцип суперпозиции   позволяет получать результатирующий эффект от наложения (суперпозиции) нескольких независимых воздействий как сумму эффектов, вызываемых каждым воздействием в отдельности. В квантовой механике принцип суперпозиции относится к волновым функциям: если физическая система может находиться в состояниях, описываемых двумя или несколькими волновыми функциями, то она также может находиться  в состоянии, описываемом любой линейной комбинацией этих функций.

Принцип неопределённости впервые сформулировал немецкий физик Вернер Гейзенберг. Этот принцип представляет собой фундаментальное положение квантовой теории, состоящее в том, что характеризующие физическую систему так называемые дополнительные физические величины (например, координата и импульс) не могут одновременно принимать точные значения. Иначе говоря, чем точнее одна из сопряжённых величин, тем менее точной оказывается другая. Принцип неопределённости выражается формулой: ΔхΔр = h, где, h – постоянная Планка (h = 6,626*10-34 Дж с), х – координата, р – импульс. Таким образом, квантовая теория отличается от классической тем, что её предсказания имеют лишь вероятностный характер и потому она не обеспечивает точных предсказаний.

По современным воззрениям квантовый объект – это не частица и не волна, и даже ни то и другое одновременно. Квантовый объект – это нечто третье, для выражения которого у нас нет соответствующих понятий, соответствующего языка. Мы вынуждены говорить на классическом языке. Но для возможно более полного представления о микрообъекте мы должны использовать два типа микроприборов: один – позволяющий изучать волновые свойства микрообъекта, другой – его корпускулярные свойства. Эти свойства являются несовместимыми в отношении их одновременного проявления, но они оба в равной мере характеризуют микрообъект, а потому не противоречат, а дополняют друг друга. Эта идея была высказана Х.Д. Бором и положена им в основу принципа дополнительности. Принцип дополнительности как общий принцип познания может быть сформулирован следующим образом: всякое истинно глубокое явление природы не может быть определено однозначно и требует для своего определения, по крайней мере, двух взаимоисключающих, дополнительных понятий. Например, иллюстрацией принципа дополнительности в какой-то мере может служить совместное существование науки искусства как двух различных способов изучения окружающего мира.

23. Хаос и порядок в учениях эллинах. Золотая пропорция – закон проявления гармонии в природе.

Хаос и порядок в учениях эллинах.

Хаос в переводе с греческого означает бесформенное состояние мира, бесконечное пространство, неупорядоченную первопотенцию мира. Хаос – понятие, происходящее от греческого «зев», «зияние», развернутое пространство. Как первичное бесформенное состояние материи и первоматерия мира, хаос, разверзаясь, извергает из себя ряды животворно оформленных элементов. Хаос совмещает в себе принципы универсального порождения и универсального поглощения, является излюбленным образом античной философии на протяжении всей ее истории. Хаос – это не только буйство слепых стихий, это еще и рождение новых возможностей, их спонтанное появление в бурлящем, клокочущем вихре перемен.

Мифология – совокупность мифов, рассказов, преданий, повествований о жизни богов, героев, демонов, духов. Одна из существенных особенностей мифологического творчества заключается в стремлении компенсировать фундаментальную потребность всего живого способствовать понижению меры хаоса. Заполняя пустоты неведомого, расширяя могущество человека до масштабов всеведения, миф всегда был направлен на упорядочивание чувственной сферы.

Зло и мрак, хаос и бездна не вписываются во всеобщую гармонию и мыслились изначально как чуждые. Неузнаваемо искажая зеркальное отражение божественной красоты, они пугали существо, устремленное к всеобщей благодати, и поэтому объявлялись запредельными и вытеснялись на «тот свет». Хаос всегда находил отражение в мифах. Например, первое историческое описание хаоса связано с сказанием о Всемирном потопе. В Греции, например, хаос олицетворен культом Диониса. Он жизнерадостный, жизнью упоенный, славящий вакханалии.

Хаос – широко распространенное нелинейное явление, которое встречается во всех дисциплинах. Проявление хаоса разнообразно. Это и турбулентные клубы сигаретного дыма, и водный след за судном на подводных крыльях, и вихреобразное образование по ходу плывущего судна, и «штопор» самолет при выходе из «пике», и неожиданная выдача компьютером потока случайных данных, и разрушительное действие компьютерного вируса, и возникновение фибрилляции сердца у сердечного больного.

Хаос – это события, способные приводить к катастрофам. Сообщения о тех или иных проявлениях хаоса встречаются почти во всех научных дисциплинах: астрономии, физике, биологии, химии, геологии, медицине, математике, общественных науках и т.д.

Золотая пропорция – закон проявления гармонии в природе.

 «Золотое сечение» – это закон пропорциональной связи целого и составляющих его частей. Правило золотого сечения показывает, что большее относится к меньшему, как целое – к большему. Пифагор первым обратил внимание на это гармоническое деление любого отрезка, а Леонардо да Винчи ввёл сам термин «золотого сечения». Классический пример золотого сечения – это деление отрезка в среднепропорциональном отношении: a/b=(a+b)/a.

У человека золотое сечение – это отношение его роста к расстоянию от пупка до подошвы ног: при рождении оно равно 2, а к 21 году у мужчин – 1,625, у женщин – 1,6.

Феномен золотого сечения – одно из ярких проявлений гармонии природы. Он рассматривается в общей картине исторического становления архитектуры, обнаруживается в формах живой природы, в области музыкальной гармонии, в искусстве, в технике, в астрономии и т.д.

24. Пространство, время и движение. Специальная и общая теория относительности.

Пространство и время как всеобщие и необходимые формы бытия материи являются фундаментальными категориями в современной физике и других науках.

Из всеобщих свойств пространства и времени можно всего отметить:

1. Их объективность и независимость от человеческого сознания и сознания всех других разумных существ в мире (если такие есть).

2. Их абсолютность - они являются универсальными формами бытия материи, проявляющимися на всех структурных уровнях ее существования.

3. Неразрывную связь друг с другом и с движущейся материей.

4. Единство прерывности и непрерывности в их структуре наличие отдельных тел. фиксированных в пространстве при отсутствии каких-либо «разрывов» в самом пространстве.

5. Количественную и качественную бесконечность, неотделимую от структурной бесконечности материи невозможность найти место, где отсутствовали бы пространство и время, а также неисчерпаемость их свойств.

К общим свойствам пространства относятся:

1. Протяженность, рядоположенность, существование и связь различных элементов (точек, отрезков, объемов и др.), возможность прибавления к каждому данному элементу неко­торого следующего элемента либо возможность уменьшения числа элементов.

2. Связность и непрерывность проявляются в характере перемещений тел от точки к точке, в распространении воздействий через различные материальные поля в виде близко действия в передаче материи и энергии. Связность означает отсутствие каких-либо «разрывов» в пространстве и нарушений в распространении воздействий в полях.

3. Трехмерность - общее свойство пространства, обнаруживающееся на всех известных структурных уровнях, органически связано со структурностью систем и их движением. Все материальные процессы и взаимодействия реализуются в пространстве трех измерений (длина, ширина, высота).

4. Пространству на всех известных структурных уровнях материи присуще единство метрических и топологических свойств. Метрические свойства проявляются в протяженности и характере связи элементов тел.

Рассмотрим теперь общие свойства времени:

1. Длительность - выступает как последовательность сменяющих друг друга моментов или состоянии, возникновение за каждым данным интервалом времени последующих.

2. Длительность бытия объектов во времени выступает как единство прорывного и непрерывного.

3. Всеобщим свойством времени является необратимое I, означающая однонаправленное изменение от прошлою к будущему. Прошлое порождает настоящее и будущее, переходит в них. К прошлому относятся все те события, которые уже осуществились и превратились в последующие.

4. Одномерность времени проявляется в линейной последовательности событий, генетически связанных между собой.

Принцип относительности Галилея (окончательная формулировка Ньютона): во всех инерциальных системах все механические процессы происходят одинаковым образом. Он означает, что уравнения динамики при переходе от одной инерциальной системы к другой не изменяются, т.е. инвариантны по отношению к преобразованию координат. Принцип относительности Эйнштейна: все системы отсчета являются равноценными для описания законов природы. Пространство и время тесно взаимосвязаны, т.к. они совместно определяют положение движущегося тела (именно поэтому время выступает как четвертая координата для описания движения). Из специальной теории относительности следуют новые пространственно-временные представления, такие, например, как относительность длин и промежутков времени, относительность одновременности событий.

25. Термодинамические и статические закономерности в природе.

В последние десятилетия в общемировоззренческих осмыслениях фундаментальных законов термодинамики распространяется идея развития диссипативных структур, далеких от равновесия, развиваемая известным физиком И.Пригожиным. Суть выводов, следующих из работ И.Пригожина и его многочисленных последователей, основывается на втором начале термодинамики, постулирующем наличие в динамике систем (в особенности в технической деятельности человека) асимметрии – однонаправленности, необратимости распределения энергии: рассеивающаяся энергия самопроизвольно не концентрируется и не возвращается в исходное состояние; для этого необходимо произвести работу, затрачивая дополнительную энергию. Полагается, что второе начало прямо связывает возрастание энтропии с «положительным направлением времени», т.е. время необратимо, поскольку необратим процесс, сопровождающийся необратимым же ростом энтропии. Опираясь на выдвинутые положения, И.Пригожин считает, что “…будущему соответствует большее значение энтропии”, т.е. что во всех системах деградация и дезорганизованность возрастают. В этом лежат корни распространяющихся сейчас категорически утверждаемых положений: “…равновесие не может быть целью сущего, так как оно исключает развитие”; или: “cтремление к максимальному беспорядку, ограниченное условиями, есть главный закон природы”.

 В формировании и развитии всех материальных (и даже абстрактных) самоорганизующихся целостностей, включая планетарные системы, одновременно протекают два процесса: интеграция и аккумуляция вещества, энергии и информации и формирование потока диссипации MEI (формирование хаоса). При этом любая целостная система, включая и абстрактные - идеи, обладает имманентно присущим ей свойством целесообразности, состоящей в спонтанном и закономерном стремлении к достижению равновесия: динамически подвижного термодинамического, в виде так называемого равновесного режима, или статического.

Закономерность спонтанного стремления к равновесию формулируется следующим образом: динамика размеров (М(t)) целостных систем пропорциональна разности расходов вещества, энергии и информации в поступающем потоке Q(t) из среды (F-потоке) и выделяемом q(t) в среду (D-потоке).  В дифференциальной форме данная закономерность записывается в следующем виде: 

dM/dt=Q(M, t) - q(M, t)

  26. Законы сохранения материи и энергии. Принцип эквивалентности.

Хорошо известно, что тепло, возникшее в результате трения или выполнения другой механической работы, нельзя снова превратить в энергию и потом использовать для производства работы. С другой стороны, путём точных экспериментов было доказано, что тепловая энергия превращается в механическую энергию  в строго определённых количествах. Существование такого механического эквивалента для теплоты свидетельствовало о её сохранении. Эти и многие другие факты нашли своё обобщение в законах классической термодинамики:

         - если к системе подводится количество теплоты Q и над системой производится работа W, то энергия системы возрастает до величины U: U = Q + W. U – внутренняя энергия системы, которая показывает, что тепло, полученное системой, не исчезает, а затрачивается на увеличение внутренней энергии и производство работы.

         - невозможно осуществить процесс, единственным результатом которого было бы превращение тепла в работу при постоянной температуре.

Второй закон термодинамики в формулировке немецкого физика Р. Клаузиуса звучит так: «Теплота не переходит самопроизвольно от холодного тела к более горячему». С учётом введённого в термодинамику понятия энтропии как меры беспорядка системы Клаузиус снова сформулировал второй закон: энтропия замкнутой системы, т.е. системы, которая не обменивается с окружающей средой ни энергией, ни веществом, постоянно возрастает. А это означает, что такие системы эволюционируют в сторону увеличения в них беспорядка, хаоса и дезорганизации, пока не достигнут точки термодинамического равновесия, в которой всякое производство работы становится невозможным.

Переходя ко второму началу термодинамики, Клаузиус рассматривает круговые обратимые процессы и указывает, что в простом круговом процессе типа цикла Карно совершаются два вида превращений: переход теплоты в работу и переход теплоты более высокой температуры в теплоту более низкой температуры. Второе начало «должно выражать отношение между этими двумя превращениями». Оба эти превращения — «явления одинаковой природы» и в обратимом процессе могут замещать друг друга. Клаузиус формулирует второе начало как принцип эквивалентности превращения следующим образом:

«Если мы назовем эквивалентными два превращения, которые могут замещать друг друга, не требуя для этого никакого другого длительного измене- , ния, то возникновение из работы количества теплоты Q, имеющего температуру Т, обладает эквивалентом Q/τ, а переход количества теплоты Q от температуры T1, к температуре Т2 имеет эквивалент Q (1/τ 2-1/τ 1), где τ есть некоторая функция температуры, независимая от рода процесса, с помощью которого совершаются превращения». Клаузиус показывает, что для обратимого кругового процесса сумма эквивалента равна нулю:

Это, по Клаузиусу, является математическим выражением второго начала. «Стоящее под знаком интеграла выражение dQ/τ, — пишет Клаузиус, —является дифференциалом некоторой связанной с состоянием тела величины, которая полностью определена, если известно состояние тела в рассматриваемый момент, хотя бы ничего не было известно о пути, по которому тело в рассматриваемое состояние пришло».

27. Порядок и беспорядок в природе. Роль энтропии как меры хаоса.

Порядок и беспорядок в природе.

Хаос, беспорядок, как и порядок, гармония – понятия достаточно близкие. Беспорядок – это такое состояние, когда налицо много вещей, но нет основания отличать одну вещь от другой. Порядок есть не что иное, как различимое отношение совокупности вещей.

Существует два механизма, которые могут производить упорядоченные явления – статистический механизм, создающий порядок из беспорядка, на котором базируется поведение живого вещества. Живой организм противится переходу к атомарному беспорядку. На протяжении своей непродолжительной жизни он проявляет способность поддерживать себя и производить упорядоченные явления.

   В математизированном подходе преобладают рассуждения, обосновывающие исчисления всех прошлых и будущих состояний Вселенной на основании того, что относительно какого-то момента известны все силы и положения частей.

   В организмическом подходе будущее становится неизвестным не в силу изначальной определенности всех начальных положений объектов, начальных скоростей материальных частиц, действующих сил и результирующих уравнений.

Пространственная модель соотношения порядка и хаоса существует в 2-х вариантах.

В первом варианте хаосу отводится периферия, т.е. все, что ниже упорядоченного мира. Хаос понимается как движение вниз, в недра. Но он не только пугает буйством преисподней, но и привлекает скрытыми там несметными богатствами.

Второй вариант этой концепции представляет хаос как физическое место, необходимое для существования тел. Это бездна, пустота, т.е. хаос противопоставляется пространственной оформленности вообще. Этот вариант близок к концепции, рассматривающей n-мерную длительность, которая несет в своем потоке и позволяет чередоваться хаотическим и упорядоченным фазам становления. 

Структура пространства дает возможность обсудить истоки полного хаоса и высшей упорядоченности. Они находятся в диалектическом единстве 0-мерной точки. Расходящиеся во все стороны направления олицетворяют полную неупорядоченность (хаос). Сходящиеся в одну точку направления являются воплощением полной упорядоченности. 0-мерных точек бесконечное множество. Поэтому возможности хаоса неограниченны. Отсюда следует возможность образования центров сходящихся направлений, т.е. хаос направлений содержит в себе возможность упорядоченности. Разнозначность точек и направлений говорит о равновесном состоянии пространства и является основой его существования. Однако структура пространства не допускает ни полного хаоса, ни полного порядка. Но и положение 50/50 в природе также не наблюдается. У природы есть некий набор средств противостоять нарастанию хаоса.

Роль энтропии как меры хаоса.

Энтропия, в переводе с греческого означает превращение. Все процессы в природе протекают в направлении увеличения энтропии. Термодинамическому равновесию системы соответствует состояние с максимумом энтропии. Равновесие, которому соответствует максимум энтропии, называется абсолютно устойчивым. Таким образом, увеличение энтропии системы означает переход в состояние, имеющее большую вероятность. То есть энтропия характеризует вероятность, с которой устанавливается то или иное состояние, и является мерой хаотичности или необратимости. Это мера хаоса в расположении атомов, фотонов, электронов и других частиц. Чем больше порядка, тем меньше энтропия. 

28. Симметрии в природе и теории познания. Операции симметрии.

Симметрия – однородность, пропорциональность, гармония, инвариантность структуры материального объекта относительно его преобразований. Это признак полноты и совершенства. Лишившись элементов симметрии, предмет утрачивает свое совершенство и красоту.

Четыре категории симметрии:

·        симметрия - однородность, пропорциональность, гармония, инвариантность структуры материального объекта относительно его преобразований;

·        асимметрия – это несимметрия, т. е. такое состояние, когда симметрия отсутствует;

·        дисимметрия – внутренняя, или расстроенная, симметрия, т. е. отсутствие у объекта некоторых элементов симметрии;

·        антисимметрия – противоположная симметрия, связанная с переменой знака фигуры.

Среди разных типов симметрии различают пространственно-временные симметрии и внутренние симметрии.

Пространственно-временные симметрии можно разделить на симметрии, связанные  с непрерывными и дискретными преобразованиями.

К непрерывным преобразованиям относятся:

·        Перенос (сдвиг) системы как целого в пространстве.

·        Изменение начала отсчета времени (сдвиг во времени).

·        Поворот системы как целого в пространстве. Симметрия физических законов относительно этого преобразования означает эквивалентность всех направлений в пространстве.

·        Переход к системе отсчета, движущейся относительно данной системы с постоянной скоростью

Среди дискретных пространственно-временных симметрий различают СРТ-симметрию и зеркальную симметрию. Симметрия СРТ заключается в том, что для любого движения частиц может осуществляться в природе симметричное ему движение античастиц. Зеркальная симметрия осуществляется в процессах, вызываемых сильными и электромагнитными взаимодействиями, а также в системах, связанных с помощью этих взаимодействий (атомах, атомных ядрах, молекулах, кристаллах).

Под внутренней симметрией понимают симметрию между частицами с различными внутренними квантовыми числами. Среди внутренних симметрий можно выделить глобальные и локальные симметрии. Симметрия одномерная характерна для фигур с одним особенным направлением – бордюров, лент, стержней. Симметрия двумерная присуща фигурам с двумя особенными направлениями: сетчатым орнаментам и слоям.

Изотропия пространства – еще один вид симметрии – относительно поворотов координатных систем. В физике это проявляется в том, что вокруг любой прямой можно повернуть координатную систему на любой угол, и повернутая система будет во всех отношениях равноценна первоначальной.

Пространство имеет группу симметрии относительно произвольных переносов по трем взаимно перпендикулярным направлениям. Симметрия же времени напоминает симметрию прямой относительно переносов. Время однородно, т.е. все его моменты равноценны, по крайней мере по отношению к чисто механическим явлениям.

Живой организм не имеет кристаллического строения, однако, упорядоченные структуры в ней представлены очень широко. Если они жидкие, то их называют жидкими кристаллами. Это и желчь, и кровь, и хрусталик глаза, и серое вещество мозга.

Операции симметрии

  Операции симметрии: отражение в плоскости симметрии; поворот вокруг оси симметрии; отражение в центре симметрии; перенос фигуры на расстояние; винтовые повороты.

29. Кристаллы и принципы симметрии.

Симметрия подобия - представляет собой своеобразные аналогии трансляций, отражений в плоскостях, повороты вокруг осей, связанные с одновремен6ным увеличением или уменьшением подобных частей фигуры и расстояний между ними.

Симметрия подобия повсеместно проявляется в природе, во всем, что растет. Природа обнаруживает подобие как свою глобальную генетическую программу. Подобие правит живой природой в целом. Геометрическое подобие – общий принцип пространственной организации живых структур.  Лист клена подобен листу клена, березы – березе. Клетка, принадлежащая целостному организму, выполняет функцию его воспроизведения в новый. Она является точкой «начала», которая в итоге деления окажется преобразована в объект, подобный первоначальному. Этим объединяются все виды живых структур, по этой причине и существуют стереотипы жизни.

Принципы симметрии делятся на пространственно-временные (геометрические или внешние) и внутренние, описывающие свойства элементарных частиц.

Пространственно-временные принципы симметрии:

·        сдвиг системы отсчета не меняет физических законов, т.е. все точки пространства равноправны. Это означает однородность пространства.

·        Поворот системы отсчета пространственных координат оставляет физические законы неизменными, т.е. все свойства пространства одинаковы по всем направлениям, пространство изотропно.

·        Сдвиг во времени не меняет физических законов, т.е. все моменты времени объективно равноправны. Время однородно. Любой момент времени можно взять за начало отсчета.

·        Законы природы одинаковы во всех инерциальных системах отсчета.

·        Зеркальная симметрия природы не меняет физических законов.

·        Фундаментальные физические законы не меняются при обращении знака времени.

·        Замена всех частиц на античастицы не влияет на физические законы, не меняет характера процессов природы.

В современной физике обнаружена определенная иерархия законов симметрии: одни выполняются при любых взаимодействиях, другие же – только при сильных и электромагнитных. Эта иерархия отчетливо проявляется во внутренних симметриях.

Внутренние принципы симметрии действуют в микромире. В релятивистской квантовой теории предполагается взаимное превращение элементарных частиц:

·        при всех превращениях элементарных частиц сумма элементарных зарядов частиц остается неизменной

·        барионный или ядерный заряд остается постоянным.

·        заряд лептона сохраняется.

Под кристаллом понимается определенная пространственная структура и организация составляющих кристалла - атомов, и “кристаллом” может быть названо всё, что имеет в своей основе кристаллическую решетку (строго упорядоченную пространственную, или объемную, решетку, в узлах которой располагаются атомы - стройными шеренгами, рядами). Существуют микрокристаллы - кристаллические зернышки мельчайших размеров, связанные или сцепленные между собой и образующие макротела. С этой точки зрения, подавляющее большинство всех твердых тел в окружающем нас мире, включая вещества внутри нас, имеет кристаллическое строение, т.е. является теми же самыми кристаллами.

Симметрия - неотъемлемое свойство любого кристалла.

30. Химическая наука об особенностях атомно-молекулярного уровня организации материи

Еще древнегреческие философы считали, что вещества состоят из очень маленьких неделимых частиц - атомов. Но доказать это экспериментально они не могли.

В XVIII – XIX вв. в результате работ М. В. Ломоносова, Дальтона, Авогадро и других была выдвинута гипотеза об атомно-молекулярном строении вещества. Эта гипотеза основана на идее о реальном существовании атомов и молекул. В 1860 г. Международный конгресс химиков четко определил понятия атома и молекула. Атомно-молекулярное учение приняли все ученые. Химические реакции стали рассматриваться с точки зрения атомно-молекулярного учения.

Основы положения атомно-молекулярного учения:

1. Вещества состоят из молекул - наименьших частиц вещества, которые сохраняют его химические свойства (см. § 4).

2. Молекулы состоят из атомов.

Атомы - наименьшие частицы химического элемента, которые входят в состав простых и сложных веществ и не разрушаются при химических реакциях.

Атом, молекула, вещество - виды существования материи.

3. Молекулы и атомы непрерывно движутся.

4. Молекулы сохраняются при физических явлениях и разрушаются при химических явлениях.

При химических реакциях происходит перегруппировка атомов.

Xимuческие реакции - это химическая форма движения материи.

В конце XIX и в начале XX вв. атомно-молекулярное учение превратилось в научную теорию. В это время ученые доказали экспериментально, что атомы и молекулы существуют объективно, независимо от человека.

В настоящее время возможно не только вычислить размеры отдельных молекул их массы, но и определить порядок соединения атомов в молекуле. Ученые определяют расстояние между молекулами и даже фотографируют некоторые макромолекулы.

Атомно-молекулярная теория - одна из главных теорий естественных наук. Эта теория подтверждает материальное единство мира.

  31. Самоорганизация в живой и неживой природе. Гомеостаз.

Сегодня наука считает все известные системы открытыми, обменивающимися энергией и (или) веществом с окружающей средой и находящимися в состоянии, далеком от термодинамического равновесия. А развитие таких систем протекает путем образования нарастающей упорядоченности. На такой основе возникло представление о самоорганизации вещественных систем.

   Понятие самоорганизации отражает фундаментальный принцип Природы, лежащий в основе наблюдаемого развития от менее сложных к более сложным и упорядоченным формам организации вещества.

   Условия возникновения самоорганизации:

·        Система должна быть открытой, потому что закрытая система в конечном итоге должна прийти в состояние беспорядка и дезорганизации.

·        Открытая система должна находиться достаточно далеко от точки термодинамического равновесия.

Фундаментальным принципом самоорганизации служит возникновение и усиление порядка  через флуктуации (случайные отклонения системы от среднего положения).

Возникновение самоорганизации опирается на положительную обратную связь.

Процессы самоорганизации сопровождаются нарушением симметрии.

Самоорганизация может начаться лишь в системах, обладающих достаточным количеством взаимодействующих между собой элементов.

   Самоорганизация выступает как источник эволюции систем, так как она служит началом процесса возникновения качественно новых и более сложных структур в развитии системы.

  В последние десятилетия предпринималось немало попыток описания эволюции в терминах современных научных теорий. Наиболее из них являются, во-первых, кибернетический подход (Россо Эшби), при котором система постепенно адаптируется к своему окружению, пока не достигнет равновесия. Во-вторых, для изучения эволюции нередко обращаются к математической теории катастроф (Рене Том), которая рассматривает развитие от данного равновесного состояния системы к другому как «катастрофу».

   В критической точке открывается, по крайней мере, два возможных пути эволюции системы. Какой путь при этом «выберет» система, зависит в значительной степени от случайных факторов. Но когда такой путь выбран, то дальнейшее движение системы подчиняется уже детерминистским законам. Таким образом, динамику развития системы или ее эволюцию стоит рассматривать как единство двух взаимодействующих сторон единого процесса развития, а именно случайности и необходимости.

Появление принципа глобального эволюционизма означает, что в современном    естествознании утвердилось убеждение о том, что материя, Вселенная в целом и во всех ее элементах не могут существовать вне развития. Радикальное обновление представлений об устройстве мироздания заключается в следующем: Вселенная нестационарна, она имела начало во времени.

Биосфера - это саморегулирующаяся система. Это свойство называют гомеостазом, понимая под ним способность гасить возникающие возмущения и приходить в исходное состояние включением ряда механизмов.

32. Концепции происхождения живого.

В зависимости  от  того,  какое  наиболее  фундаментальное   свойство   живого исследуется  и  преобладает  в  данном   изучении   (вещество,   информация, энергия),  все  современные  концепции  происхождения  жизни  можно  условно разделить:

1. Концепция  субстратного  происхождения  жизни  (ее  придерживаются биохимики во главе с А. Опариным)

2.  Концепция  энергетического   происхождения   (И.   Пригожин,   А. Волькенштейн).

3.  Концепция  информационного  происхождения  (ее   развивали   А.Н. Колмогоров, А.А. Ляпунов, Д.С. Чернавский и др.).

Из конкретных концепций, получивших сегодня признание, кроме гипотезы Опарина о путях эволюции обмена веществ можно выделить концепцию о  передаче наследственной  информации  английского  ученого   Д. Холдейна (1892—1964),  имевшего  труды  по  генетике,  биохимии,  применению математических методов в биологии.

Все концепции ставят целью определить тот низший  порог,  с  которого начинает действовать естественный отбор на биологическом уровне,  а  значит, начинают функционировать биологические  законы.  Однако  ниже  этой  границы действуют другие законы — закономерности эволюционной  химии,  т  е.  совсем иная форма естественного отбора.

Современные биологи доказывают, что универсальной формулы жизни (т.е. такой, которая исчерпывающе отображала бы  ее  сущность)  нет,  и  не  может быть. Такое понимание  предполагает  исторический  подход  к  биологическому познанию как  постижению  сущности  жизни,  в  ходе  чего  менялись  и  сами концепции происхождения жизни и представления о тех формах, в которых  такое познание возможно.

В 1953 г. американский ученый  Л.С.  Миллер  экспериментально  доказал  возможность абиогенного (не происходящего  от  живого  организма)  синтеза  органических соединений из неорганических. Пропуская электрические  разряды  через  смесь нагретых газов  Н₂,  Н₂О  (в  виде  пара),  СН4  и  NH3,  он  получил  набор нескольких аминокислот и органические кислоты. Оказалось,  что  таким  путем можно синтезировать очень многие органические соединения, входящие в  состав биологических полимеров — белков, нуклеиновых кислот и полисахаридов.  Более 4 млрд.  лет  назад  «колбой»  Миллера  был  весь  земной  шар.  Извергались вулканы, с которых стекали потоки раскаленной  лавы,  клубы  пара  окутывали Землю, атмосфера была насыщена электричеством.  По  мере  остывания  планеты водяные пары атмосферы выпадали ливнями.

В этих условиях и возникли  предпосылки  для  длительного  равновесия основных  параметров,  при  которых  могла  зародиться  жизнь.  Здесь  важно подчеркнуть, что процессы в земных оболочках  планеты  были  неравновесными.

Одним  из  наиболее  сложных вопросов,  связанных  с  происхождением   жизни,   является   характеристика особенностей доклеточного предка.

Хорошо известен факт,  что  для  саморепродукции  нуклеиновых  кислот (основы генетического кода)  необходимы  ферментные  белки,  а  для  синтеза белков - нуклеиновые кислоты. Отсюда следуют два вопроса:

1) что было первичным - белки или нуклеиновые кислоты?

2)  если  предположить,  что  эти  классы   полимеров   возникли   не одновременно, то как и когда  произошло  их  объединение  в  единую  систему передачи генетической информации?

Концепция А. И.  Опарина  относится  к  группе  голобиоза,  поскольку исходит  из   идеи   первичности   структур   типа   клеточной,   наделенной способностью  к  элементарному  обмену  веществ  при   участии   ферментного механизма.  Нуклеиновые  кислоты   при   таком   механизме   появляются   на завершающем этапе.

33. Особенности биологического уровня организации материи.

Биосфера является самой крупной, глобальной экосистемой планеты. Понятие биосфера было введено в 1875 году Э. Зюссом. Но наибольшее развитие это понятие получило в трудах В.И. Вернадского. Под биосферой он понимал все пространство литосферы, гидросферы и атмосферы, где существует или когда-либо существовала жизнь, то есть где встречаются организмы или продукты их жизнедеятельности.

Основные положения теории Вернадского:

·        жизнь есть неизбежное следствие мирового эволюционного процесса, любые теории случайного зарождения жизни не выдерживают критики;

·        возникновение Земли как космического тела и появление на ней жизни произошло практически одновременно, следы жизни обнаруживаются в самых глубоких геологических слоях;

·        наша планета и космос есть единая система, в которой жизнь связывает все процессы в единое целое;

·        количество живого вещества на Земле является постоянной величиной, то есть во все времена с начала существования Земли в круговорот жизни было вовлечено то же количество вещества, что и сегодня;

·        жизнь является главной геологической силой на планете (не вулканизм и не процессы выветривания определяют лик планеты; ее ландшафты, химизм океана, структура атмосферы и т.п. - это порождение жизни);

·        человек есть неизбежное следствие эволюции планеты, на которого возложена определенная роль в ее жизни;

·        в настоящее время именно человек превращается в главную геологическую силу на планете;

·        однажды развитие биосферы и общества сделается неразрывным, и биосфера перейдет в новое состояние - ноосферу (сфера разума).

В общепринятом понимании под ноосферой подразумевают такое состояние взаимоотношений человека и природы, в котором развитие планеты будет подчинено управляющей силе Разума Человека в интересах Человека. С такой формулировкой не все согласны. С точки зрения Тейяра де Шардена, друга Вернадского, ноосфера - это особый этап эволюции планеты, на котором человеческий разум, слившийся с биосферой в единое целое, породит особое эмерджентное качество - сверхразум планеты, что знаменует собой «прорыв» в самоосознание планетой себя как личности.

Известно, что недра планеты и космические процессы активно влияют на процессы в биосфере. Таким образом, сфера жизни оказывается плотно вплетенной в единую ткань Вселенной, поэтому границы ее весьма условны.

Основные свойства биосферы.

1. Биосфера - это централизованная система. Центральным ее звеном выступают все живые организмы (живое вещество), в том числе и человек.

2. Биосфера - это открытая система. Ее существование немыслимо без поступления энергии извне, прежде всего от Солнца..

3. Биосфера - это саморегулирующаяся система. Это свойство называют гомеостазом, понимая под ним способность гасить возникающие возмущения и приходить в исходное состояние включением ряда механизмов.

4. Биосфера - это система, характеризующаяся большим разнообразием. Это повышает ее устойчивость за счет дублирования функций.

5. Наличие механизмов, обеспечивающих круговорот веществ. Это гарантирует неисчерпаемость отдельных химических соединений.

34. Принципы эволюции. Воспроизводство и развитие живых систем.

Издавна люди пытались найти объяснение многообразию и причудливости мира. На протяжении тысячелетий господство­вало элементарное объяснение, которое состояло в том, что будто бы все виды организмов были созданы однажды в их нынешних формах и больше никогда не изменялись. Эта концепция, признающая неизменность видов живых существ и рассматривающая многообразие живого мира как результат его творения Богом, получила название креационизма (от лат.  - создание, творение).

Первой  и наиболее совершенной для своего времени была классификация, в основе которой лежал креацитизм, предложенная знаменитым шведским естествоиспытателем К. Линнеем.

Позднее  ряд ученых пришли к выводу, что организмы, населяющие Землю, не неизменны, а претерпевают эволюцию. Этот вывод позволили им сделать обнаруженные в разных местах Земли ископаемые останки странных животных и растений, совершенно непохожих на современных. 

И парадигма искусственной систематизации сменилась принципами естественной классификации, основанной на теории эволюции и исходившей не только из внешнего сходства форм, но и из общности происхождения, родства. Концепция креационизма постепенно стала сдавать свои позиции под натиском эволюционных идей.

Интенсивное проникновение эволюционной парадигмы в биологию началось в конце XVIII в. благодаря работам выдающегося французского биолога Ж.Б. Ламарка. Он известен не только тем, что предложил впервые термин «биология». Ламарк объяснил изменчивость видов двумя факторами: влиянием внешней среды (питание, климат, упражнение органов) и наследственности.

Проблемы, поставленные Ламарком, были успешно решены Ч. Дарвином. С тех пор теория эволюции остается самым плодотворным продуктом биологической мысли за все время ее существования. Но время от времени, однако, появляются мыслители, объявляющие, что Дарвин был неправ. И все же до сих пор не появилось другой, сколько-нибудь значимой теории, которая дала бы объяснение многим загадочным фактам, как это сделала теория эволюции Ч. Дарвина.

Более того, сегодня она находит все новые области применения. Так, современная физика обосновывает концепцию универсальной эволюции. Согласно этой теории развитие Вселенной предстает как ряд последовательных эволюционных этапов, начиная с так называемого Большого взрыва через период эволюции неживой материи к биологической эволюции, а от нее к этапу исторической эволюции человека и общества.

Учение о биологической эволюции есть наука о причинах, движущих силах и закономерностях изменения и развития живых организмов. Эволюционное учение, является теоретической основой современной биологии, обобщает результаты, полученные частными биологическими науками.

С точки зрения теории эволюции, все многообразие живой природы является результатом действия трех взаимосвязанных факторов: наследственности, изменчивости и естественного отбора.

Весь ход эволюции видов ведет к тому, что генетические и иные признаки, обеспечивающие выживание, встречаются от поколения к поколению в данной популяции все чаще, определяя направление развития вида.

Эволюция есть направленный процесс исторического изменения живых организмов. Указанные выше факторы действуют не только на популяционном и видовом уровне как микроэволюция, но также и на надвидовом уровне как макроэволюция, образуя новые виды, классы живого.

  35. Биосфера. Ноосфера. Техносфера.

Ноосфера (от греч. noos - разум и shpaira  шар) - новое состояние биосферы, при котором разумная деятельность человека становится главным, определяющим фактором ее развития.

Огромное влияние человека на природу и масштабные последствия его деятельности послужили основой для создания учения о ноосфере. Термин «ноосфера» переводится буквально как сфера разума. Впервые его ввел в научный оборот в 1927 г. французский ученый Э. Леруа. Вместе с Тейяром де Шарденом он рассматривал ноосферу как некое идеальное образование, внебиосферную оболочку мысли, окружающую Землю.

Ряд   ученых    предлагает   употреблять   вместо    понятия «ноосфера» другие понятия: «техносфера», «антропосфера», «психосфера»,  «социосфера» или использовать их в качестве синонимов. Подобный подход представляется весьма спорным, так   как   между   перечисленными   понятиями   и   понятием «ноосфера» есть определенная разница.

Учение о ноосфере было сформулировано и в трудах одного из   его основателей В. И. Вернадского. В его работах можно встретить разные определения и представления о ноосфере, которые к тому же менялись на протяжении жизни ученого. Вернадский начал развивать данную концепцию с начала 30-х гг. после детальной разработки учения о биосфере.

Осознавая огромную роль и значение человека в жизни и преобразовании планеты, В. И. Вернадский употребляет понятие «ноосфера» в разных смыслах:

1) как состояние планеты, когда человек становится крупнейшей преобразующей геологической силой;

2) как область активного проявления научной мысли;

 3) как главный фактор перестройки и изменения биосферы.

Условие гаромничного и сбалансированного взаимоотношения  Человека и Биосферы можно записать в виде следующего тождества

Из этого тождества можно увидеть, что "крестный Путь"  Человека в Ноосферу  происходит  по цепочке:  "Человек-Социум-Биосфера - Ноосфера".

   В этом тождестве каждая компонента определяется через три других (триединство) и, следовательно, понятие "Ноосфера приобретает простой и ясный смысл

 Говоря об эволюционном развитии мира, его переходе в ноосферу, другой основатель этого учения, Тейяр де Шарден говорил о постепенном переходе биосферы в ноосферу, т.е. «в Cферу Разума, эволюция которой подчиняется разуму и воле человека», путем постепенного сглаживания трудностей между человеком и природой. Данное определение не противоречит определению В.И. Вернадского. Основной акцент здесь смещается в сторону духовной, интеллектуальной и социальной составляющих ноосферы.

   Из этого тождества можно увидеть, что "крестный Путь"  Человека в Ноосферу  происходит  по цепочке

"Человек-Социум-Сфера Разума - Ноосфера". При этом  понятие "ноосфера" определяется уже следующим тождеством.

   У В. И. Вернадского мы встречаем иной подход. В его учении основной аспект направлен на  биосферу- живое вещество преобразует верхнюю оболочку Земли. Постепенно вмешательство человека все увеличивается, человечество становится основной планетарной геологообразующей силой.

Поэтому (стержень учения Вернадского о ноосфере) человек несет прямую ответственность за эволюцию планеты. Понимание им данного тезиса необходимо и для его собственного выживания. Стихийность же развития сделает биосферу непригодной для обитания людей. В связи с этим человеку следует соизмерять свои потребности с возможностями биосферы, т.е. главное звено в учении В.И. Вернадского определяется тождеством

Воздействие на нее должно быть дозировано разумом в ходе эволюции биосферы и общества.

В настоящее время под ноосферой понимается сфера взаимодействия человека и природы, в пределах которой разумная человеческая деятельность становится главным определяющим фактором развития. В структуре ноосферы можно выделить в качестве составляющих человечество, общественные системы, совокупность научных знаний, сумму техники и технологий в единстве с биосферой.

 

26. Взаимосвязь космоса и живой природы.

  Космизм - представления о связи природы и космоса, человека и космоса, общества и космоса.

Благодаря взаимосвязи всего существующего космос оказывает активное влияние на самые различные процессы жизни на Земле.

В. И. Вернадский, говоря о факторах, влияющих на развитие биосферы, указывал среди прочих и космическое влияние.  Так, он подчеркивал, что без космических светил, в частности без Солнца, жизнь на Земле не могла бы существовать. Живые организмы трансформируют космическое излучение в земную энергию (тепловую, электрическую, химическую, механиче­скую) в масштабах, определяющих существование биосферы.

На существенную роль космоса в появлении жизни на Земле указывал шведский ученый, Нобелевский лауреат С. Аррениус. По его мнению, занос жизни на Землю из космоса был возможен в виде бактерий благодаря космической пыли и энергии. Не исключал возможности появления жизни на Земле из космоса и В. И. Вернадский.

Влияние космоса на происходящие на Земле процессы (например, Луны на морские приливы и отливы, солнечные затмения) люди подметили еще в древности. Однако многие века связь космоса с Землей осмысливалась чаще на уровне научных гипотез и догадок или вообще вне рамок науки. Во многом это было обусловлено ограниченными возможностями человека, научной базы и имевшегося инструментария.

В XX столетии знания о влиянии космоса на Землю существенно пополнились. И в этом есть заслуга и российских ученых, в первую очередь представителей русского космизма - А. Л. Чижевского, К. Э. Циолковского, Л. Н. Гумилева, В. И. Вернадского и др.

Понять, оценить и выявить масштабы влияния космоса, и прежде всего Солнца, на земную жизнь и ее проявления во многом удалось А. Л. Чижевскому. А. Л. Чижевский, проведя многочисленные научные исследования по астрономии, биологии и истории, пришел к выводу об очень значительном влиянии Солнца и его активности на биологические и социальные процессы на Земле. Смысл его концепции, основанной на богатом фактическом материале, состоял в доказательстве существования космических ритмов и зависимости биологической и общественной жизни на Земле от пульса космоса. 

Особое место занимает утверждение Чижевского о том, что Солнце существенно влияет не только на биологические, но и социальные процессы на Земле. Социальные конфликты (войны, бунты, революции), по убеждению А. Л. Чижевского, во многом предопределяются поведением и активностью нашего светила.

Весьма оригинальными были космические идеи первого представителя русского космизма Н. Ф. Федорова. В середине XIX в. он предлагал свой вариант перемещения людей в космическом пространстве. По мнению мыслителя, для этого надо будет овладеть электромагнитной энергией земного шара, что позволит регулировать его движение в мировом пространстве и превратит Землю в космический корабль («земноход») для полетов в космос. В перспективе, по замыслам Федорова, человек объединит все миры и станет «планетоводом». В этом особенно тесно проявится единство человека и космоса.

Идеи Н. Ф. Федорова о расселении людей на другие планеты развивал гениальный ученый в области ракетостроения К. Э. Циолковский. Ему принадлежит также ряд оригинальных философских идей. Жизнь, по Циолковскому, вечна.

Сегодня уже возникают и практические проблемы влияния человека на космос. Так, в связи с регулярными космическими полетами есть вероятность непреднамеренного заноса в космос, в частности на другие планеты, живых организмов. Но гораздо большие опасения вызывают проекты выноса в космическое простанство вредных производств, "дабы не загрязнять планету". И если такие проекты получат путевку в жизнь, то экологическуие проблемы возникнут уже не на планетарном, а на космическом уровне.

37. Понятия и законы экологии.

Термин «экология», впервые употребленный немецким биологом Э. Геккелем в 1866 г., обозначает науку о взаимоотношениях живых организмов с окружающей средой.

Сегодня экологическую ситуацию в мире можно охарактеризовать как близкую к критической. Первая Конференция ООН по окружающей среде в 1972 г. официально констатировала наличие на Земле глобального экологического кризиса всей биосферы. Сегодня налицо уже не локальные (региональные), а глобальные (всемирные) экологические проблемы: уничтожены и продолжают уничтожаться тысячи видов растений и животных; в значительной мере истреблен лесной покров; стремительно сокращается имеющийся запас полезных ископаемых; мировой океан не только истощается в результате уничтожения живых организмов, но и перестает быть регулятором природных процессов; атмосфера во многих местах загрязнена до предельно допустимых норм, чистый воздух становится дефицитом; на Земле практически нет ни одного квадратного метра поверхности, где бы не находилось искусственно созданных человеком элементов.

С началом космических полетов проблемы экологии переместились и в открытое космическое пространство. Неутилизированные отходы от космической деятельности человека накапливаются в космосе, что также становится все более острой проблемой.

Возникла еще одна неведомая ранее проблема - экология и здоровье человека. Загрязнение атмосферы, гидросферы и почвы  привели к росту и изменению структуры человеческих заболеваний. Появляются новые болезни, принесенные цивилизаци­ей: аллергические, лучевые, токсические.

Каковы же пути решения экологических проблем"? Прежде всего следует перейти от потребительского, технократического подхода к природе к поиску гармонии с нею. Для этого, в частности, необходим ряд целенаправленных мер по экологизации производства: применение природосберегающих технологий и производств, обязательная экологическая экспертиза новых проектов, а в идеале - создание безотходных технологий замкнутого цикла, безвредных как для природы, так и для здоровья человека. Необходим неумолимый, жесткий контроль за производством продуктов питания, что уже осуществляется во многих цивилизованных странах.

Кроме того, нужна постоянная забота о поддержании динамического равновесия между природой и человеком. Человек должен не только брать у природы, но и отдавать ей (посадки лесов, рыборазведение, организация национальных парков, заповедников и т.п.).

Экологический интернационал Зеленого Креста и Зеленого Полумесяца в настоящее время разрабатывает программу по решению проблемы «озоновых дыр» в атмосфере Земли. Следует, однако, признать, что из-за весьма различного уровня социально-политического развития государств мира международное сотрудничество в экологической сфере еще весьма далеко от желаемого и необходимого уровня.  

38. Происхождение и эволюция человека. Эмоции, творчество, работоспособность.

Будучи социальным существом, человек, его организм не может избежать воздействия среды, экологических факторов, влияние общепринятых закономерностей. НТП и социальное развитие привели к качественному изменению содержания процесса биологической адаптации человека к окружающей среде. В прошлом характер патологии определялся патогенными природными воздействиями, сейчас – воздействиями от преобразованной самим же человеком среды обитания, природы.

На протяжении многовековой эволюции человек испытывал воздействие таких факторов, как:

·        гипердинамия (максимальная мускульная активность);

·        общее недоедание (калорийная недостаточность);

·        специфическое недоедание (недостаточность витаминов, микроэлементов);

Главную роль в определении многих заболеваний в настоящее время соответственно играют:

·        гиподинамия (недостаточная физическая активность);

·        информационное изобилие;

·        психоэмоциональный стресс.

Определенное сочетание психоэмоциональных стрессов с малоподвижным образом жизни и избыточным питанием ведет к суммированию этих воздействий, способствует  росту числа некоторых заболеваний, например, сердечно-сосудистых. Такие факторы, как профессия, отношение к труду, атмосфера производственного коллектива оказывают существенное влияние на состояние здоровья человека.

Творчество – это целеустремленная деятельность человека к познанию того, что еще не открыто, и результатом которой является создание новых материальных и духовных ценностей. Творчество предполагает наличие у личности способностей, знаний, умений, благодаря которым создается продукт, отличающийся новизной, оригинальностью или уникальностью. Изучение различных свойств личности выявило важную роль воображения, интуиции, умственной активности, а также потребности личности в раскрытии своих собственных возможностей.

Можно выделить два направления в осмыслении творчества:

1. Творить может любой человек, который имеет определенные знания, владеющий приемами творчества, располагающий определенными условиями, обстановкой.

2. Человек творит неосознанно. Он – гений природы.

Таким образом, творчество – это создание на основе того, чего еще не было.

Работоспособность – это потенциальная возможность индивида выполнять целесообразную деятельность на заданном уровне эффективности в течение определенного времени. Она зависит от внешних условий деятельности и психофизических ресурсов индивида.

Можно выделить следующие стадии работоспособности:

·        врабатывание;

·        оптимальная работоспособность;

·        некомпенсируемое и компенсируемое утомление;

·        конечный «порыв».

В зависимости от видов труда, индивидуальных способностей, состояния здоровья продолжительность, чередование и степень выраженности отдельных стадий могут варьироваться вплоть до выпадения некоторых из них. Соотношение продолжительности стадий работоспособности – один из показателей организации процесса деятельности.

Эмоции - особый класс субъективных психологических состояний, отражающих в форме непосредственных переживаний приятного процесс и результаты практической деятельности, направленной на удовлетворение его актуальных потребностей.

39. Биологический, географический, социальный факторы в историческом и индивидуальном развитии человека.

В истории науки в вопросе соотношения биологических и социальных факторов в индивидуальном развитии человека, или в его онтогенезе, встречаются самые различные точки зрения. Так, немецкий биолог Э. Геккель, много сделавший для утвер­ждения учения Дарвина, полагал, что развитие человека и об­щества определяется главным образом биологическими факто­рами, а двигателем общественного развития и эволюции человека являются борьба за существование и естественный отбор. Поэтому возникновение социал-дарвинизма, стоящего как раз на подобной точке зрения, часто связывают именно с именем Геккеля.

Двоюродный брат Ч. Дарвина - Ф. Гальтон в 1869 г. впервые сформулировал принципы евгеники. Он предложил изучать влияния, которые могут улучшить наследственные качества (здоровье, умственные способности, одаренность) будущих поколений. При этом прогрессивные ученые ставили перед евгеникой гуманные цели. Однако ее идеи нередко использовались для оправдания расизма, как это произошло с фашистской расовой теорией.   Так, Гальтон в 1870 г. в книге «Наследственный гений» утверждал превосходство северной (нордической) расы людей (в том числе и умственное), а также белых над неграми. Он полагал, что представители превосходящей расы не должны вступать в брак с представителями отсталой.

В современной науке многие проблемы евгеники, особенно борьба с наследственными заболеваниями, решаются в рамках медицинской генетики.

Однако и по сей день появляются работы, в которых говорится о генетических различиях между расами, о более низком  негров и т.п., т.е. делается вывод о том, что коэффициент умственных способностей определяется прежде всего наследственностью и расовой принадлежностью. В действительности самые серьезные и тщательные исследования показывают, что особенности генотипа проявляются не на расовом, а на индивидуальном уровне. У каждого человека генотип уникален. А различия  обусловлены не только наследственностью, но и средой.

В современной литературе существует два различных подхода к решению проблемы о роли социальных и биологических факторов в индивидуальном развитии человека.

Одни авторы утверждают, что оно целиком обусловлено генами, абсолютизируя, таким образом, биологический фактор. Это направление называется панбиологизм.

Вторая точка зрения состоит в том, что все люди рождаются с одинаковыми генетическими задатками, а главную роль в развитии их способностей играют воспитание и образование. Данная концепция получила название пансоциологизм.

На сегодняшний день господствующей точкой зрения можно считать ту, которая утверждает, что наследуются не сами способности, как таковые, а лишь их задатки, в большей или меньшей степени проявляющиеся в условиях среды. Генетическим материалом у человека, как и у других млекопитающих, является ДНК, которая находится в хромосомах.

Хромосомы каждой клетки человека несут в себе несколько миллионов генов. Но генетические возможности, задатки реализуются только в том случае, если ребенок с раннего детства находится в общении с людьми, в соответствующей социальной среде.   

  40. Путь к единой культуре.

В результате своей деятельности человек создает совокупность материальных и духовных ценностей, то есть культуру созданных материальных ценностей (техника, технология, производственный опыт) образуют материальную культуру. Наука, искусство, литература, религия, мораль, мифология относятся к духовной культуре. В процессе познания окружающего Мира и самого человека формируются различные науки. Естественные науки - науки о природе - формируют естественно - научную культуру, гуманитарные -художественную (гуманитарную) культуру. На начальной стадии познания оба эти вида наук и культур не разделялись, ибо познание было обращено одинаково и к природе и  к человеку. Однако постепенно каждая из них нарабатывала свои принципы и подходы, становясь все более самостоятельной. Разделению этих культур и наук способствовали их разные цели: естественные науки стремились изучить природу и покорить ее; гуманитарные своей целью ставили изучение человека и его мира. Разные у них и методы: рациональный в естественных, эмоциональный (интуитивный, образный) в гуманитарных.

Ученые поняли, что проблемы устройства Мира и проблемы духовной сущности человека по многим позициям перекрываются

Чтобы человечеству выбраться из этого кризиса нужна новая культура,  новый гуманизм в сочетании с научно—техническим прогрессом, нужно духовно и морально возродить человечество, понять чувство глобальной ответственности, то есть, нужна «человеческая революция». Для ее осуществления необходим диалог культур Запада и Востока, на основе которого может быть создана единая мировая культура, единая планетарная этика, единый планетарный разум (ноосфера) как единство биосферы и техносферы. Человечество планеты, если оно думает выжить, должно стать единым социальным «суперколлективом» с планетарным разумом.