П Л А Н

Задание 22: 1. Сущность третьей научной революции. Работы Лапласа и 

                         Максвелла………………………………………………………..3   

                     2. Теория информации. Особенности генетической,                                                                         

                         поведенческой и логической информации…………………….9

Задание 79. Основные направления учения В. И. Вернадского о биосфере..11

Список использованной литературы

Задание 22: 1. Сущность третьей научной революции. Работы Лапласа   и   Максвелла.

       Развитие естествознания не является лишь монотонным процессом количественного накопления знаний об окружающем природном мире. И если процесс простого приращения знаний (а иногда и вымыслов) был присущ для натурфилософии античности, для «преднауки» средневековья, то с XVI века характер научного прогресса существенно меняется. В развитии науки появляются переломные этапы, кризисы, выход на качественно новый уровень знаний, радикально меняющий прежнее видение мира.

       Эти переломные этапы в генезисе научного знания получили наименование научных революций. Причем революция в науке – это, как правило, не кратковременное событие, ибо коренные изменения в научных знаниях требуют определенного времени. Поэтому в любой научной революции можно хронологически выделить некоторый более или менее длительный исторический период, в течение которого она происходит, Периоды научных революций, отмечал всемирно известный физик Луи де Бройль, «всегда характеризуют решающие этапы в прогрессивном развитии наших знаний».

       Глобальная научная революция приводит к формированию совершенно нового видения мира, вызывает появление принципиально новых представлений о его структуре и функционировании, а также влечет за собой новые способы, методы его познания. Глобальная научная революция может происходить первоначально в одной из фундаментальных наук (или даже формировать эту науку), превращая ее затем на определенный исторический период в лидера науки. Последнее означает, что происходит своеобразная экспансия ее представлений, принципов, методов, возникших в ходе революции, на другие области знаний и на миропонимание в целом.

       Первая научная революция произошла в эпоху, оставившую глубокий след в культурной истории человечества. Это был период конца XV – XVI вв., ознаменовавший переход от Средневековья к Новому времени и получивший название эпохи Возрождения. Последняя характеризовалась возрождением культурных ценностей античности, расцветом искусства, утверждением идей гуманизма. Вместе с тем эпоха Возрождения отличалась существенным прогрессом науки и радикальным изменением миропонимания, которое явилось следствием появления гелиоцентрического учения великого польского астронома Николая Коперника (1473 – 1543), которое он развил в своем труде “Об обращениях небесных сфер” (1543).

Вторая научная революция. Трагическая гибель Джордано Бруно произошла на рубеже двух эпох: эпохи Возрождения и эпохи Нового времени. Последняя охватывает три столетия – XVII, XVIII, XIX вв. В этом трехсотлетнем периоде особую роль сыграл XVII век, ознаменовавшийся рождением современной науки, у истоков которой стояли такие выдающиеся ученые, как Галилей, Кеплер, Ньютон.

       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 этом труде, опубликованном в 1755 г., он сделал попытку подойти к природе с точки зрения ее развития, выдвинул гипотезу происхождения Солнечной системы из первоначальной туманности, т.е. явился одним из создателей первой космогонической теории. Он уже обратил  внимание на то, что в картине мира, сложившейся в концу XVIII в., существует противоречие: Космос, Все­ленная — сами по себе, а человек как феномен — сам по себе. Истинно научными считались лишь те знания, ко­торые не зависели от человека, являвшегося лишь сто­ронним наблюдателем.

       Во второй половине XVIII в. во Франции появляется новое течение, названное впоследствии французским ма­териализмом, представители которого — выдающиеся уче­ные Дидро, Д' Аламбер, Лаплас — развили цельное по­нимание природы как движущейся материи, вечной во времени и бесконечной в пространстве, находящейся в постоянном саморазвитии в виде круговоротов и законо­мерно порождающей жизнь и разум на планетах, где для этого существуют благоприятные условия.

       В XIX в. материалистическая натурфилософия находит свое отражение в трудах и исследованиях П. Лапласа, Дж. Дальтона, Л. Фейербаха, М Фарадея, Дж. Максвелла, Ч. Дарвина, Л. Больцмана и др.

      ЛАПЛАС, ПЬЕР СИМОН  (1749–1827), французский математик, физик и астроном. Родился 23 марта 1749 в Бомон-ан-Ож (Нормандия). Учился в школе монашеского ордена бенедиктинцев. В 1766 приехал в Париж. Занимался математикой, публиковался в математическом журнале Ж.Лагранжа. В 1771 по рекомендации Даламбера стал профессором Военной школы в Париже. В 1790 был назначен председателем Палаты мер и весов. После прихода к власти Наполеона занимал пост министра внутренних дел (1799), получил титул графа.

       Основные астрономические работы Лапласа посвящены небесной механике. Этот термин впервые употребил сам Лаплас в названии пятитомного фундаментального труда «Трактат о небесной механике» (1798–1825). Он решил сложные проблемы движения планет и их спутников, в частности Луны; разработал теорию возмущений траекторий планет, Солнца и Луны; предложил новый способ вычисления орбит; доказал устойчивость Солнечной системы; открыл причины ускорения в движении Луны. В истории развития космологии важнейшее место занимает знаменитая гипотеза Лапласа о формировании Солнечной системы из газовой туманности (небулярная гипотеза), которую он сформулировал в сочинении «Изложение системы мира» (1796).

       Физические исследования Лапласа относятся к областям молекулярной физики, теплоты, акустики, оптики. В 1821 он установил закон изменения плотности воздуха с высотой (барометрическая формула). В 1806–1807 разработал теорию капиллярных сил, вывел формулу для определения капиллярного давления (формула Лапласа). С помощью сконструированного им вместе с А.Лавуазье ледяного калориметра определил удельные теплоемкости многих веществ. Вывел формулу для скорости звука с поправкой на адиабатичность (1816).

       Лаплас – автор фундаментальных работ по математике и математической физике, прежде всего – трактата «Аналитическая теория вероятностей» (1812), в котором можно обнаружить многие позднейшие открытия теории вероятностей, сделанные другими математиками. В нем рассмотрены некоторые вопросы теории игр, теорема Бернулли и ее связь с интегралом нормального распределения, теория наименьших квадратов; вводится «преобразование Лапласа», которое позже стало основой операционного исчисления. Широко известно уравнение Лапласа в частных производных, применяющееся в теории потенциала, тепло- и электропроводности, гидродинамике.

       МАКСВЕЛЛ, ДЖЕЙМС КЛЕРК (1831–1879), английский физик. Родился 13 июня 1831 в Эдинбурге в семье шотландского дворянина из знатного рода Клерков. Учился сначала в Эдинбургском (1847–1850), затем в Кембриджском (1850–1854) университетах. В 1855 стал членом совета Тринити-колледжа, в 1856–1860 был профессором Маришал-колледжа Абердинского университета, с 1860 возглавлял кафедру физики и астрономии в Кингз-колледже Лондонского университета. В 1865 в связи с серьезной болезнью Максвелл отказался от кафедры и поселился в своем родовом поместье Гленлэр близ Эдинбурга. Продолжал заниматься наукой, написал несколько сочинений по физике и математике. В 1871 в Кембриджском университете занял кафедру экспериментальной физики. Организовал научно-исследовательскую лабораторию, которая открылась 16 июня 1874 и была названа Кавендишской – в честь Г.Кавендиша.

       Свою первую научную работу Максвелл выполнил еще в школе, придумав простой способ вычерчивания овальных фигур. Эта работа была доложена на заседании Королевского общества и даже опубликована в его «Трудах». В бытность членом совета Тринити-колледжа занимался экспериментами по теории цветов, выступая как продолжатель теории Юнга и теории трех основных цветов Гельмгольца. В экспериментах по смешиванию цветов Максвелл применил особый волчок, диск которого был разделен на секторы, окрашенные в разные цвета (диск Максвелла). При быстром вращении волчка цвета сливались: если диск был закрашен так, как расположены цвета спектра, он казался белым; если одну его половину закрашивали красным, а другую – желтым, он казался оранжевым; смешивание синего и желтого создавало впечатление зеленого. В 1860 за работы по восприятию цвета и оптике Максвелл был награжден медалью Румфорда.

       В 1857 Кембриджский университет объявил конкурс на лучшую работу об устойчивости колец Сатурна. Эти образования были открыты Галилеем в начале 17 в. и представляли удивительную загадку природы: планета казалась окруженной тремя сплошными концентрическими кольцами, состоящими из вещества неизвестной природы. Лаплас доказал, что они не могут быть твердыми. Проведя математический анализ, Максвелл убедился, что они не могут быть и жидкими, и пришел к заключению, что подобная структура может быть устойчивой только в том случае, если состоит из роя не связанных между собой метеоритов. Устойчивость колец обеспечивается их притяжением к Сатурну и взаимным движением планеты и метеоритов. За эту работу Максвелл получил премию Дж.Адамса.

       Одной из первых работ Максвелла стала его кинетическая теория газов. В 1859 ученый выступил на заседании Британской ассоциации с докладом, в котором привел распределение молекул по скоростям (максвелловское распределение). Максвелл развил представления своего предшественника в разработке кинетической теории газов Р.Клаузиуса, который ввел понятие «средней длины свободного пробега». Максвелл исходил из представления о газе как об ансамбле множества идеально упругих шариков, хаотически движущихся в замкнутом пространстве. Шарики (молекулы) можно разделить на группы по скоростям, при этом в стационарном состоянии число молекул в каждой группе остается постоянным, хотя они могут выходить из групп и входить в них. Из такого рассмотрения следовало, что «частицы распределяются по скоростям по такому же закону, по какому распределяются ошибки наблюдений в теории метода наименьших квадратов, т.е. в соответствии со статистикой Гаусса». В рамках своей теории Максвелл объяснил закон Авогадро, диффузию, теплопроводность, внутреннее трение (теория переноса). В 1867 показал статистическую природу второго начала термодинамики («демон Максвелла»).

       В 1831, в год рождения Максвелла, М.Фарадей проводил классические эксперименты, которые привели его к открытию электромагнитной индукции. Максвелл приступил к исследованию электричества и магнетизма примерно 20 лет спустя, когда существовали два взгляда на природу электрических и магнитных эффектов. Такие ученые, как А.М.Ампер и Ф.Нейман, придерживались концепции дальнодействия, рассматривая электромагнитные силы как аналог гравитационного притяжения между двумя массами. Фарадей был приверженцем идеи силовых линий, которые соединяют положительный и отрицательный электрические заряды или северный и южный полюсы магнита. Силовые линии заполняют все окружающее пространство (поле, по терминологии Фарадея) и обусловливают электрические и магнитные взаимодействия. Следуя Фарадею, Максвелл разработал гидродинамическую модель силовых линий и выразил известные тогда соотношения электродинамики на математическом языке, соответствующем механическим моделям Фарадея. Основные результаты этого исследования отражены в работе Фарадеевы силовые линии (1857). В 1860–1865 Максвелл создал теорию электромагнитного поля, которую сформулировал в виде системы уравнений (уравнения Максвелла), описывающих основные закономерности электромагнитных явлений: 1-е уравнение выражало электромагнитную индукцию Фарадея; 2-е – магнитоэлектрическую индукцию, открытую Максвеллом и основанную на представлениях о токах смещения; 3-е – закон сохранения количества электричества; 4-е – вихревой характер магнитного поля.

       Продолжая развивать эти идеи, Максвелл пришел к выводу, что любые изменения электрического и магнитного полей должны вызывать изменения в силовых линиях, пронизывающих окружающее пространство, т.е. должны существовать импульсы (или волны), распространяющиеся в среде. Скорость распространения этих волн (электромагнитного возмущения) зависит от диэлектрической и магнитной проницаемости среды и равна отношению электромагнитной единицы к электростатической. По данным Максвелла и других исследователей, это отношение составляет 3Ч1010 см/с, что близко к скорости света, измеренной семью годами ранее французским физиком А.Физо. В октябре 1861 Максвелл сообщил Фарадею о своем открытии: свет – это электромагнитное возмущение, распространяющееся в непроводящей среде, т.е. разновидность электромагнитных волн. Этот завершающий этап исследований изложен в работе Максвелла «Динамическая теория электромагнитного поля» (1864), а итог его работ по электродинамике подвел знаменитый «Трактат об электричестве и магнетизме» (1873).

       Последние годы жизни Максвелл занимался подготовкой к печати и изданием рукописного наследия Кавендиша. Два больших тома вышли в октябре 1879.

       2. Теория информации. Особенности генетической,  поведенческой и логической информации.

       Информация — это отраженная струк­тура, воспроизводящая структуру оригинала. Раститель­ный мир, животный мир, мыслящий человек и челове­ческое общество — это гигантская иерархия систем с информационной самоорганизацией.

       Употребляя понятие «информация», важно помнить об этимологии этого понятия. В обычном, т.е. житей­ском, смысле оно означает сумму сведений, которые по­лучает субъект — человек или группа людей, животных, — об окружающем мире, о самом себе, другом субъекте или изучаемом явлении, т.е. сведений, с помощью которых он может точнее прогнозировать результат своих действий и отбирать способы использования своих возмож­ностей для обеспечения собственных интересов, дости­жения поставленной цели. В этой трактовке информа­ции центральной фигурой оказывается человек (субъект), который использует полученные сведения по своему ус­мотрению. Понятие «субъект»- можно и обобщить, рас­пространяя его на все живые существа, а также на орга­низмы, обладающие целенаправленным действием.

       На развитие утвердившегося в широких кругах пони­мания смысла информации и на развитие соответствую­щей теории информации оказали огромное влияние ра­боты Н. Винера и К. Шеннона.

       Теория информации — это раздел кибернетики, зани­мающийся методами описания, оценки, хранения, пере­дачи и использования информации. Основные понятия теории информации — количество ин­формации. В докибернетический период информацию свя­зывали исключительно с человеческим сознанием. Две концепции информации существуют и в настоящее время:

1. Информация свойственна обществу, живым системам, кибернетическим устройствам и не присуща нежи­вой природе.

2. Информация присутствует во всех материальных сис­темах.

       В живой природе к формам движения, лежащим в  основе выработки сигналов, несущих информацию, приубавляется биологическая форма движения, а в человеческом обществе — и общественная.

Изменения, происходящие в системе в результате отражения или спонтанно, реализуются в форме веществен­ных или энергетических сигналов. Информация — это содержание сигнала, а значит, содержание отражения и изменения вообще.

       Таким образом, можно говорить о двух видах инфор­мации:

•   информация как мера неоднородности распределения материи и энергии 6 пространстве и времени, мера раз­нообразий (сложности, организации, порядка), мера изменений, которыми сопровождаются все протека­ющие в мире процессы;

•   информация как форма мышления, которое является высшим продуктом мозга.

       Информация как степень упорядоченности системы внутренне присуща самой системе независимо от ее по­знания.

       Существуют две точки зрения на информацию:

1.   Принимает уровень живой природы за нижнюю гра­ницу естественных информационных явлений.

2.   Относит информационные процессы и к неоргани­ческим образованиям.

       Согласно первой точке зрения, реальность информа­ции в неживой природе допускается лишь в структурно-связанном, пассивном виде, т.е. неорганические систе­мы не наделены свойством оценки и ответной реакции воздействия. Они не способны учитывать характер упо­рядоченности внешнего воздействия, интерпретировать поступающую последовательность сигналов и изменять соответствующим образом.

       Но в природе нет рубежа, отмечающего начало ин­формационных процессов. Природа в информационном отношении не рассечена на две несвязанные части. И в живой и в неживой природе оба вида информации не только неразрывны, но и диалектически взаимопредполагают друг друга. Тезис о пассивной информации в не­живой природе доказывает лишь то, что у неорганиче­ских образований отсутствует высокоразвитая способность ее организационно использовать, как это делает, напри­мер, мозг человека. Одной из фундаментальных функ­ций мозга является конструирование представлении об окружающей среде и соответствующих причинных взаи­модействий внутри нее и использование этой информации для предсказаний событий.

Задание 79. Основные направления учения В. И. Вернадского о биосфере.

       Возникновение учения о биосфере обычно связыва­ют с именем знаменитого французского натуралиста Ж.Б. Ламарка, который ввел термин «биология». Однако определение биосферы как особой оболочки Земли и само ее название было предложено австралийским геологом Э. Зюсом. Именно Э. Зюсом в 1875 г. был введен термин «биосфера». Однако подробного освещения существа и роли биосферы мы у Зюса не находим. Ж.Б. Ламарк зна­чительно раньше и глубже подошел к анализу взаимоот­ношений организмов со средой их обитания и гибели, что непосредственно предшествовало современному по­ниманию биосферы.

       Более глубоко и широко биосфера представлена в трудах В.И. Вернадского. Его учение о биосфере как активной оболочке Земли, в которой совокупная дея­тельность живых организмов проявляется как геохими­ческий фактор планетного масштаба, появилось в 1926 г. Теория биосферы, разработанная В.И. Вернадским, ока­зывается необходимой естественнонаучной предпосыл­кой для создания теоретических основ экологии чело­века и, кроме того, важнейшим средством стратегии и тактики научных исследований по проблеме экологии человека и различным аспектам преобразования окру­жающей среды.

Центральным пунктом изучения в теории Вернадского является понятие о живом веществе, т.е. совокупности всех живых организмов. Кроме живого вещества Вернадский выделял еще косное вещество (воздух, вода, минералы). Между живым веществом и косным находятся биокосные вещества (остатки живых организмов, например, навоз).

  Отличия живого вещества от косного заключаются в следующем:

1)    изменения и процессы в живом веществе происходят быстрее, чем в косных телах, поэтому для характеристики изменений в живом веществе используется понятие исторического времени, а в неживых телах геологического времени. 1 секунда геологического времени = 100 тысяч лет исторического;

2) в живых организмах существует непрерывный ток атомов: из живых в    неживое, и наоборот;

3)    только в живых организмах происходят качественные изменения в ходе геологического времени, т.е. эволюция;

4)    живые организмы изменяются в зависимости от окружающей среды.

Вернадский выдвинул предположение, что живые организмы сами по себе эволюционируют. Он поставил вопрос: «Есть ли у жизни начало?», на который он отвечает в поддерживаемой им концепции вечной жизни о том, что Земля существует вечно, и поэтому жизнь на ней не имеет начала.

       Согласно данной теории биосфера выполняет несколько функций:

1)    кислородная, т.к. часть биосферы выделяет кислород;

2)    почвообразующая;

3)    хемосинтезирующая – синтез органических веществ из неорганических, возможный только в бактериях (например, только бактерии способны аккумулировать азот из воздуха);

4)    круговорот веществ (атомов) в природе, в котором участвует вся атмосфера в целом;

5)    структурная – некоторые живые организмы способны изменять облик Земли и т.д.

       По Вернадскому работа живого вещества в биосфере может быть выражена в двух основных формах:

-         химическая или биохимическая (I род геологической деятельности);

-         механическая (II род геологической деятельности).

       I род геологической деятельности проявляется в обмене веществ внутри живых организмов, в результате которого происходит постоянных кругооборот атомов.

       При этом большое значение имеет количество пропускаемых веществ через тот или иной живой организм. По некоторым данным установлено, что через организм человека за всю его жизнь проходит около: 75 т воды, 17 т углеводов, 2,5 т белка, 1,5 т жира.

Сущность II рода геологической деятельности проявляется только в тех экосистемах, где хорошо развит почвенный покров, который позволяет создавать норы, укрытия, т.е. разрыхлять почву.

Вернадский для понимания работы живого вещества в биосфере ввел 3 биогеохимических принципа:

1)    биогенная миграция атомов всегда стремится к максимальному значению. Это выражается в способности некоторых живых организмов неограниченно размножаться;

2)    эволюция видов в ходе геологического времени ведет к образованию таких организмов, которые увеличивают миграцию атомов;

3)    заселение планеты должно быть максимально возможным для всего живого вещества.

С появлением человека, по учению Вернадского, биосфера переходит в качественно новую сферу – ноосферу, т.е. сферу человеческого разума.

Для этого должны быть выполнены следующие условия:

1)    заселение человеком всей планеты;

2)    резкое преобразование средств связи и обмена между странами;

3)    усиление связей, в т.ч. политических, между всеми странами;

4)    начало преобладания роли человека над другими геологическими процессами, протекающими в земной коре;

5)    расширение границ биосферы и выход в космос;

6)    открытие новых источников энергии;

7)    равенство людей всех рас и религий;

8)    увеличение роли народных масс в решении вопросов внутренней и внешней политики;

9)    свобода научной мысли и научного искания от давления религиозных, философских и политических построений, а также создание в государстве благоприятных условий для свободного развития научной мысли;

10)      продуманная система народного образования и повышения благосостояния трудящихся; создание реальной возможности не допустить голода, нищеты;

11)      разумное преобразование первичной природы Земли с целью сделать ее способной удовлетворить все материальные, эстетические и духовные потребности;

12)      исключение войн из жизни общества.

Список использованной литературы

1.     Найдыш В. М. Концепции современного естествознания. – М.: Гардарики, 2003. – 476 с.

2.     Рузавин Г. И. Концепции современного естествознания. Уч. для ВУЗов. – М.: ЮНИТИ, 2001. – 288 с.

3.     Солопов Е. Ф. Концепции современного естествознания. Уч. пособие для ВУЗов. – М.: ВЛАДОС, 2001. – 232 с.

4.     Хорошавина С. Г. Концепции современного естествознания. – Ростов н/Д: «Феникс», 2000. – 480 с.