В пособии через научные картины мира и программы гармонично согласованы вопросы истории науки и культуры с вопросами развития естественных наук. При изложении материала использованы системный подход, идеи синергетики и глобального эволюционизма, что способствует формированию целостного мировоззрения. Основные понятия, концепции и законы даны в развитии, показана независимость процесса познания, дающая навыки самостоятельных суждений и способствующая развитию ассоциативного мышления и формированию творческой личности. 6-е издание (2006 г.) дополнено новейшими сведениями в области естествознания.

Для студентов высших учебных заведений.

 

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение 3
Глава 1, Логика познания и методология естественных наук 7
1.1. Наука — часть культуры 7
1.2. Формирование критерия научности 13
1.3. Методы естествознания, всеобщность его законов. Системный подход 18
1.4. Понятия «научная программа» и «научная картина мира» ....26
1.5. Математическая научная программа в развитии 31
1.6. Понятия «научная парадигма» и «научная революция» 33
1.7. Оценки научных успехов и достижений 37
1.8. Современная научно-техническая революция: достижения и проблемы 39
Глава 2. Понятия пространства, времени и материи. Фундаментальные взаимодействия 44
2.1. Понятие «пространство» 44
2.2. Масштабы расстояний во Вселенной. Методы оценок размеров и расстояний 48
2.3. Понятие «время» в своем развитии 56
2.4. Временные масштабы во Вселенной. Методы измерения времени 60
2.5. Структурные уровни организации материи 68
2.6. Понятие «поле». Уравнения Максвелла. Свет — электромагнитная волна 71
2.7. Типы фундаментальных взаимодействий в физике 76
2.8. Попытки построения Теории Всего Сущего 80
Глава 3. Мироздание в свете классической механистической парадигмы 89
3.1. Модель материальной точки и законы классической механики 89
3.2. Масса инертная и гравитационная. Принцип эквивалентности 94
3.3. Движения планет и законы Кеплера 96
3.4. Закон всемирного тяготения 98
3.5. Связь законов сохранения со свойствами пространства и времени 104
3.6. Колебания и волны в природе и их описание. Гармонический осциллятор 108
3.7. Распространение звука в средах и реакция организма на звуковые волны 115
3.8. Описание волновых процессов. Типы и свойства волн. Спектр и его анализ 118
3.9. Эффект Доплера, его исследование и значение для науки.... 122
3.10. Явление резонанса. Резонансы в движении планет 126
Глава 4. Концепции классической термодинамики и статистической механики 131
4.1. Теплота, температура и механический эквивалент теплоты 131
4.2. Понятие «внутренняя энергия». Первое начало термодинамики 136
4.3. Преобразование тепловой энергии в механическую работу 140
4.4. Понятие «энтропия». Суть спора о «тепловой смерти Вселенной» 143
4.5. Начала термодинамики. Энтропия и вероятность. Принцип Больцмана 148
4.6. Микро- и макропеременные в описании систем. Основные модели 151
4.7. Основные положения молекулярно-кинетической теории и эмпирические газовые законы 153
4.8. Связь параметров газа с его микроструктурой. Распределение Максвелла 155
4.9. Распределение частиц газа во внешнем поле и в атмосферах планет 159
4.10. Понятие «флуктуация» и точность измерений 161
4.11. Процессы обратимые и необратимые. Принцип локального равновесия 163
Глава 5. Концепции строения и корпускулярно-волновой дуализм материи 169
5.1. Ограниченность законов классической оптики. Измерение скорости света 169
5.2. Волновые свойства света. Спектр электромагнитного излучения 176
5.3. Явление дисперсии сред и доказательство материального единства мира 181
5.4. Законы теплового излучения, кризис классической теории и появление квантовой гипотезы 185
5.5. Открытие электрона и радиоактивности. Рождение представлений о сложном строении атома 189
5.6. Планетарная модель строения атома. Современная наука и постулаты Бора 193
5.7. Корпускулярные свойства света. Фотоны Эйнштейна и доказательство их реальности 199
5.8. Поглощение и испускание квантов света. Спонтанное и вынужденное излучения 202
5.9. Корпускулярно-волновые свойства вещества и значение их открытия 204
Глава 6. Концепции взаимодействий и структур в микромире 208
6.1. Описание движения микрочастиц. Принципы дополнительности и причинности 208
6.2. Принципы соответствия и неопределенности. Роль прибора и процесса измерения в квантовой механике 213
6.3. Строение химических элементов и понимание Периодической таблицы Менделеева 218
6.4. Радиоактивные элементы и возможности превращения элементов 224
6.5. Представления о строении атомного ядра 234
6.6. Элементарные частицы и проблема поиска «первичных объектов» 239
Глава 7. Концепции строения вещества (от микромира к макромиру) 245
7.1. Представление о строении молекул 245
7.2. Развитие представлений о составе веществ. Законы стехиометрии 251
7.3. Развитие структурной химии 256
7.4. Строение веществ в разных агрегатных состояниях 261
7.5. Строение и свойства металлов 268
7.6. Структура и уникальные свойства воды 275
7.7. Строение и свойства атома углерода, определившие его роль в природе 278
Глава 8. Концепции процессов и возможности управления ими 283
8.1. Химический катализ и методы управления химическими процессами 283
8.2. Цепные реакции и свободные радикалы 289
8.3. Особенности растворения в воде различных веществ 291
8.4. Процессы диффузии и осмоса, их роль в клеточных мембранах 299
8.5. Понятия фазы и фазового перехода. Фазовые переходы первого и второго рода 303
8.6. Сверхтекучесть и сверхпроводимость 308
8.7. Возникновение самоорганизации в неравновесных системах. Понятие обратных связей 314
Глава 9. Концепции строения, эволюционных процессов и зарождения структур в мире звезд 319
9.1. Строение типичной звезды. Источники энергии Солнца и звезд 319
9.2. Звезды, их характеристики и эволюция 325
9.3. Переменные звезды и их эволюция. Конечные стадии эволюции звезд и Солнца 333
9.4. Галактика, ее форма и строение. Солнечная система в Галактике 338
9.5. Многообразие мира галактик. Содержание и значение закона Хаббла 344
9.6. Сценарий стационарной Вселенной и «Космология Большого Взрыва» 351
9.7. Рождение частиц по современной модели развития Вселенной 357
9.8. Модель инфляционной Вселенной. Возникновение во Вселенной крупномасштабных неоднородностей 360
Глава 10. Концепции строения, эволюционных процессов и зарождения структур в мире планет 368
10.1. Элементы планетной космогонии 368
10.2. Формирование малых тел Солнечной системы, Луны и Земли. Движения Земли, строение геосфер и изучение процессов 376
10.3. Распространенность и круговороты химических элементов на Земле 385
10.4. Модели появления геологических структур на поверхности Земли 391
10.5. Геохронологическая шкала эволюции Земли 402
10.6. Самоорганизация при образовании планет и взаимодействии геосфер 407
Глава 11. Основные формы, свойства и уровни организации живой материи. Молекулярный уровень 415
11.1. Общая характеристика науки о живом и развитие традиционной биологии 415
11.2. Основные свойства живой материи 421
11.3. Уровни организации живой природы на Земле 426
11.4. Молекулярно-генетический уровень организации живой материи. Строение и структура макромолекул белков 429
11.5. Установление строения и структуры молекул ДНК и РНК 435
11.6. Молекулярные механизмы генетической репродукции, синтеза белка и изменчивости 439
11.7. Молекулярный механизм процессов обмена веществ и энергии 452
11.8. Молекулярные основы воспроизведения генетической информации и осуществления связи между клетками 458
Глава 12. Онтогенетический уровень организации жизни. Концепции эволюционной биологии 465
12.1. Основные положения клеточной теории, методы изучения состава клетки 465
12.2. Строение и функции основных органелл клетки 472
12.3. Функции клеточных мембран. Работа «ионного насоса» 477
12.4. Процессы фотосинтеза и клеточного дыхания 480
12.5. Формирование идей эволюции в биологии 488
12.6. Понятие о неодарвинизме и синтетической теории эволюции 493
12.7. Понятия микро- и макроэволюции. Естественный отбор — направляющий фактор эволюции 498
12.8. Основные гипотезы происхождения живого 502
12.9. Концепция происхождения живого по гипотезе Опарина —Холдейна 508
12.10. Современная оценка концепции биохимической эволюции в биологии 512
Глава 13. Концепции самоорганизации и моделирования процессов в сложных системах 519
13.1. Возникновение упорядоченности в гидродинамике. Понятия аттрактора и динамического хаоса 519
13.2. Порядок и хаос в больших системах. Понятие фрактала 524
13.3. Пороговый характер самоорганизации и представление о теории катастроф 528
13.4. Математические закономерности эволюции. Понятие бифуркации 531
13.5. Синергетика — новый научный метод 535
13.6. Эволюционная химия. Возникновение упорядоченности в химических реакциях 539
13.7. Возникновение самоорганизации в морфогенезе 543
13.8. Моделирование отношений между трофическими уровнями в биоценозах 546
13.9. Элементы теории самоорганизованной критичности 551
Глава 14. Концепции строения и функционирования на биосферном уровне организации живой материи 557
14.1. Биосферный уровень организации жизни. Основы учения В.И.Вернадского о биосфере 557
14.2. Распределение на Земле солнечной энергии. Биотический круговорот 562
14.3. Связи между организмами в экосистеме 568
14.4. Самоорганизация в формировании климата 572
14.5. Концепции эволюции растительного и животного мира ....579
14.6. Человек — качественно новая ступень развития биосферы 584
14.7. Концепции коэволюции и ноосферы 588
14.8. Естественно-научная картина мира и общественная мысль 593
Заключение 600
Список литературы 602