Найдыш В. М. Концепции современного естествознания
| Вид материала | Учебник |
- В. М. Найдыш Концепции современного естествознания, 8133.34kb.
- В. М. Найдыш Концепции современного естествознания, 7129.15kb.
- Учебно-методический комплекс дисциплины концепции современного естествознания Специальность, 187.08kb.
- Концепции Современного Естествознания, 274.86kb.
- Программа курса «Концепции современного естествознания», 168.05kb.
- Программа дисциплины Концепции современного естествознания Специальность/направление, 456.85kb.
- Г. И. Рузавин Концепции современного естествознания Рекомендовано Министерством общего, 3030.69kb.
- Введение Наука "Концепции современного естествознания", 48.81kb.
- Программа дисциплины концепции современного естествознания для студентов 3 курса очной, 191.37kb.
- Высшее профессиональное образование т. Я. Дубнищева концепции современного естествознания, 9919.17kb.
Найдыш В.М.
Концепции современного естествознания
Издание 2-е, переработанное и дополненное
Допущено Министерством образования Российской Федерации в качестве учебника для студентов высших учебных заведений, обучающихся по гуманитарным специальностям и направлениям подготовки
Москва • Альфа-М • ИНФРА-М • 2004
Найдыш В.М.
Н20 Концепции современного естествознания: Учебник. — Изд. 2-е, перераб. и доп. – М.: Альфа-М; ИНФРА-М, 2004. — 622 с. (в пер.)
ISBN 5-98281-006-1 (Альфа-М)
ISBN 5-16-001660-0 (ИНФРА-М)
Естествознание, являясь основой всякого знания, всегда оказывало на развитие гуманитарных наук значительное воздействие своими методами, методологическими и мировоззренческими установками и представлениями, образами и идеями. В учебнике раскрывается история естествознания и основные элементы современной естественно-научной картины мира, мировоззренческие и методологические представления, формирующиеся в нашу эпоху в недрах естествознания. В отличие от первого издания (М.: Гардарики, 1999) учтены некоторые характеристики биотехнологии, экологии, генной инженерии и др.
Для студентов вузов, обучающихся по гуманитарным специальностям и направлениям. Представляет интерес для преподавателей и специалистов в гуманитарных областях знаний.
УДК 50(075.8)
ББК 20
Н20
Рецензенты:
доктор философских наук, профессор А.В. Кезин (Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова)
доктор философских наук, профессор В.Н. Князев (Московский педагогический государственный университет)
© Найдыш В.М., 2003
© «Альфа-М»; «ИНФРА-М», 2004
Номер страницы предшествует странице – (прим. сканировщика)
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие...............................................................................................13
Введение. Естествознание как отрасль научного познания.................16
В.1. Понятие культуры...........................................................................16
В.2. Материальная и духовная культура..............................................18
В.3. Наука как компонент духовной культуры....................................20
В.4. Проблема культур в науке: от конфронтации к сотрудничеству.............22
В.5. Структура естественно-научного познания.................................26
Раздел I
Основные исторические периоды развития естествознания
1. Накопление рациональных знаний в системе первобытного сознания..............34
1.1. Повседневное, стихийно-эмпирическое знание.........................34
1.2. Путь к абстракции количества.......................................................37
1.3. Мифология.......................................................................................42
2. Наука в цивилизациях древности........................................................52
2.1. Становление цивилизации.............................................................52
2.1.1. Неолитическая революция....................................................................52
2.1.2. Рационализацияформ деятельности и обшения...............................59
2.1.3. Разделение труда и развитие духовной культуры...............................63
2.1.4. Возникновение письменности.............................................................67
2.1.5. «Культурное пространство» древневосточных цивилизаций...........71
2.2. Развитие рациональных знаний в эпоху классообразования и цивилизаций Древнего Востока..........75
2.2.1. От Мифа к Логосу (Науке)....................................................................75
2.2.2. Географические знания.........................................................................78
2.2.3. Биологические, медицинские и химические знания.........................79
2.2.4. Астрономические знания......................................................................81
2.2.5. Математические знания........................................................................86
3. Создание первой естественно-научной картины мира в древнегреческой культуре..........90
3.1. Особенности древнегреческой цивилизации...............................90
3.1.1. Становление дневнегреческой цивилизации.....................................90
3.1.2. Социально-экономические особенности..........................................92
3.1.3. Культурно-исторические особенности...............................................95
3.1.4. От Хаоса к Космосу...............................................................................97
3.2. Категория субстанции....................................................................99
3.3. Мир как число............................................................................... 102
3.3.1. Пифагорейский союз...........................................................................102
3.3.2. Математические и естественно-научные достижения пифагореизма........103
3.4. Формирование первых естественно-научных программ.......... 107
3.4.1. Великое открытие элеатов..................................................................107
3.4.2. Атомистическая программа................................................................110
3.4.3. Математическая программа................................................................112
3.5. Физика и космология Аристотеля............................................... 114
3.5.1. Учение Аристотеля о материи и форме.............................................114
3.5.2. Космология Аристотеля......................................................................116
3.5.3. Основные представления аристотелевской механики....................117
3.6. Естествознание эллинистически-римского периода................ 118
3.6.1. Культура эллинизма.............................................................................118
3.6.2. Александрийская математическая школа.........................................121
3.6.3. Развитие теоретической и прикладной механики...........................123
3.7. Развитие астрономии.................................................................... 125
3.7.1. Становление математической астрономии.......................................125
3.7.2. Геоцентрическая система Птолемея..................................................129
3.8. Античные воззрения на органический мир................................ 131
3.8.1. Античные толкования проблемы происхождения и развития живого..........131
3.8.2. Биологические воззрения Аристотеля..............................................133
3.8.3. Накопление рациональных биологических знаний в античности..........136
3.8.4. Античные представления о происхождении человека....................139
3.9. Упадок античной науки................................................................ 140
4. Естествознание в эпоху Средневековья............................................ 142
4.1. Особенности средневековой духовной культуры....................... 142
4.1.1. Доминирование ценностного над познавательным ........................142
4.1.2. Отношение к познанию природы......................................................146
4.1.3. Особенности познавательной деятельности.....................................148
4.2. Естественно-научные достижения средневековой арабской культуры.......... 153
4.2.1. Математические достижения.............................................................155
4.2.2. Физика и астрономия..........................................................................157
4.2.3. Медико-биологические знания..........................................................159
4.3. Становление науки в средневековой Европе............................. 161
4.4. Физические идеи Средневековья................................................ 163
4.5. Алхимия как феномен средневековой культуры........................ 165
4.6. Религиозная трактовка происхождения человека..................... 167
4.7. Историческое значение средневекового познания................... 170
5. Познание природы в эпоху Возрождения......................................... 171
5.1. Мировоззренческая революция Возрождения........................... 172
5.2. Зарождение научной биологии.................................................... 178
5.3. Коперниканская революция........................................................ 183
5.3.1. Гелиоцентрическая система мира......................................................183
5.3.2. Дж. Бруно: мировоззренческие выводы из коперниканизма.........191
6. Научная революция XVII в.: возникновение классической механики........................ 194
6.1. Общие особенности познавательной деятельности в XVII в. .......... 195
6.2. Кеплер: три закона планетных движений.................................. 198
6.3. Формирование непосредственных предпосылок классической механики — первой фундаментальной естественно-научной теории.........................................................202
6.3.1. Галилей: разработка понятий и принципов «земной динамики».......202
6.3.2. Картезианская физика.........................................................................204
6.3.3. Новые идеи в динамике Солнечной системы...................................207
6.4. Ньютонианская революция.........................................................208
6.4.1. Создание теории тяготения................................................................209
6.4.2. Корпускулярная теория света.............................................................211
6.4.3. Космология Ньютона..........................................................................213
6.5. Изучение магнитных и электрических явлений........................214
7. Естествознание XVIII — первой половины XIX в...........................217
7.1. Общая характеристика развития физики...................................237
7.1.1. Становление основных отраслей классической физики................217
7.1.2. Принцип дальнодействия...................................................................219
7.1.3. Теория теплорода.................................................................................220
7.1.4. Развитие учения об электричестве и магнетизме в XVIII в............221
7.1.5. Физика первой половины XIX в.: общая характеристика..............223
7.1.6. Волновая теория света.........................................................................225
7.1.7. Проблема эфира...................................................................................227
7.1.8. Возникновение полевой концепции..................................................229
7.1.9. Закон сохранения и превращения энергии......................................232
7.1.10. Концепции пространства и времени...............................................233
7.1.11. Методологические установки классической физики (конец XVII – начало XX в.)..............237
7.2. Развитие астрономической картины мира.................................240
7.2.1. Создание внегалактической астрономии..........................................240
7.2.2. Формирование идеи развития природы............................................242
7.2.3. Идея развития в астрономии..............................................................243
7.2.4. Космогония Канта — Лапласа.............................................................245
7.2.5. Методологические установки классической астрономии..............248
7.3. Возникновение и развитие научной химии......................................... 252
7.3.1. От алхимии к научной химии.............................................................252
7.3.2. Лавуазье: революция в химии.............................................................254
7.3.3. Победа атомно-молекулярного учения.............................................255
7.4. Биология.................................................................................................257
7.4.1. Образы, идеи, принципы и понятия биологии XVIII в...................257
7.4.2. От концепций трансформации видов к идее эволюции.................260
7.4.3. Ламаркизм.............................................................................................263
7.4.4. Катастрофизм.............................................................................,.........265
7.4.5. Униформизм. Актуалистический метод............................................268
7.4.6. Дарвиновская революция....................................................................270
7.4.7. Методологические установки классической биологии...................274
8. Естествознание второй половины XIX в.: на пути к новой научной революции............279
8.1. Физика............................................................................................279
8.1.1. Основные черты...................................................................................279
8.1.2. Принципы термодинамики. От термодинамики к статистической физике: изучение необратимых систем....................280
8.1.3. Развитие представлений о пространстве и времени........................284
8.1.4. Теория электромагнитного поля........................................................287
8.1.5. Великие открытия................................................................................290
8.1.6. Кризис в физике на рубеже веков......................................................292
8.2. Астрономия....................................................................................295
8.2.1. Триумф ньютоновской астрономии и... первая брешь в ней.........295
8.2.2. Формирование астрофизики: проблема внутреннего строения звезд..... 296
8.3. Биология........................................................................................297
8.3.1. Утверждение теории эволюции Ч. Дарвина.....................................297
8.3.2. Становление учения о наследственности (генетики)......................301
Раздел II
Природа в современной естественно-научной картине мира
Современная физическая картина мира
9. Научная революция в физике начала XX в.: возникновение релятивистской и квантовой физики...................308
9.1. Создание специальной теории относительности.......................308
9.1.1. Фундаментальные противоречия в основаниях классической механики..............308
9.1.2. Создание А. Эйнштейном специальной теории относительности (СТО)..........313
9.2. Создание и развитие общей теории относительности..............318
9.2.1. Принципы и понятия эйнштейновской теории гравитации..........318
9.2.2. Экспериментальная проверка общей теории относительности .... 324
9.2.3. Современное состояние теории гравитации и ее роль в физике ........ 325
9.3. Возникновение и развитие квантовой физики..........................328
9.3.1. Гипотеза квантов..................................................................................328
9.3.2. Теория атома Н. Бора. Принцип соответствия................................330
9.3.3. Идеи и понятия квантовой механики. Принцип неопределенности..............333
9.3.4. Проблема интерпретации квантовой механики. Принцип дополнительности..........337
9.4. Квантовая механика — теоретическая основа современной химии.............. 339
9.4.1. Основные представления и методы квантовой химии....................339
9.4.2. Основные представления квантовой теории атома.........................340
9.4.3. Молекула как система атомов. Понятие химической связи и ее типы.............343
9.5. Методологические установки неклассической физики............345
10. Мир элементарных частиц.......................................................................348
10.1. Фундаментальные физические взаимодействия...............................348
10.1.1. Понятие фундаментального физического взаимодействия.........348
10.1.2. Гравитация.........................................................................................350
10.1.3. Электромагнетизм.............................................................................351
10.1.4. Слабое взаимодействие....................................................................353
10.1.5. Сильное взаимодействие..................................................................354
10.1.6. Проблема единства физики.............................................................355
10.2. Классификация элементарных частиц..............................................357
10.2.1. Характеристики субатомных частиц...............................................357
10.2.2. Лептоны.............................................................................................359
10.2.3. Адроны...............................................................................................361
10.2.4. Частицы — переносчики взаимодействий......................................361
10.3. Теории элементарных частиц...............................................................362
10.3.1. Квантовая электродинамика............................................................362
10.3.2. Теория кварков..................................................................................364
10.3.3. Теория электрослабого взаимодействия. Понятия калибровочного поля и спонтанного нарушения симметрии......................................367
10.3.4. Квантовая хромодинамика...............................................................373
10.3.5. На пути к Великому объединению.................................................374
10.3.6. Супергравитация...............................................................................376
Современная астрономическая картина мира
11. Особенности астрономии XX в.......................................................380
11.1. Изменения способов познания в астрономии XX в...............380
11.2. Новая астрономическая революция.........................................383
11.3. Солнечная система.....................................................................384
11.3.1. Планеты и их спутники....................................................................384
11.3.2. Строение планет...............................................................................386
11.3.3. Происхождение планет....................................................................388
11.3.4. Открытие других планетных систем. Проблема особенностей химического состава Солнечной системы..........................................390
11.4. Звезды — далекие солнца....................................................................391
11.4.1. Общая характеристика звезд............................................................391
11.4.2. Звезда — плазменный шар................................................................393
11.4.3. Межзвездная среда............................................................................394
11.5. Эволюция звезд: от «рождения» до «смерти»....................................396
11.5.1. Понятие звездной эволюции ...........................................................396
11.5.2. Процесс звездообразования.............................................................397
11.5.3. Звезда как динамическая саморегулирующаяся система.............399
11.5.4. Нуклеосинтез: происхождение химических элементов................401
11.5.5. Поздние стадии эволюции звезды: от красного гиганта до белого карлика и далее............403
11.5.6. Вспышки сверхновых и образование нейтронных звезд..............404
11.5.7. Черные дыры......................................................................................407
11.6. Острова Вселенной: галактики...........................................................413
11.6.1. Общее представление о галактиках и их изучении.......................413
11.6.2. Наша Галактика — звездный дом человечества.............................415
11.6.3. Скопления галактик и загадка темной (скрытой) материи........417
11.6.4. Понятие Метагалактики...................................................................420
11.7. Вселенная в целом...............................................................................422
11.7.1. Понятие релятивистской космологии............................................422
11.7.2. Нестационарная релятивистская космология ...............................425
11.7.3. Возраст Вселенной............................................................................427
11.7.4. Космологический горизонт..............................................................429
11.8. Эволюция Вселенной..........................................................................430
11.8.1. Изучение закономерностей возникновения Вселенной ................430
11.8.2. Рождение Вселенной. Акт первый: инфляция физического вакуума................433
11.8.3. Рождение Вселенной. Акт второй: Большой взрыв и его последствия.............435
11.8.4. От первых секунд Вселенной до образования звезд и галактик ... 438
11.8.5. Сценарии будущего Вселенной........................................................440
11.8.6. Антропный принцип..........................................................................441
11.9. Жизнь и разум во Вселенной: проблема внеземных цивилизаций.........443
11.9.1. Понятие внеземных цивилизаций....................................................443
11.9.2. Оценка распространенности внеземных цивилизаций..................445
11.9.3. Типы контактов с внеземными цивилизациями............................447
11.9.4. Поиски внеземных цивилизаций......................................................449
11.9.5. Чем объяснить молчание Космоса?..................................................451
11.10. Методологические установки «неклассической» астрономии XX в...................453
Современная биологическая картина мира
12. Пути развития и принципы биологии XX в.................................458
12.1. Рождение генетики как науки..................................................458
12.1.1. Успехи экспериментальной генетики..............................................458
12.1.2. Хромосомная теория наследственности..........................................459
12.2. Синтетическая теория эволюции: первый синтез дарвинизма и генетики..............462
12.2.1. Создание синтетической теории эволюции ....................................462
12.2.2. Принципы и понятия синтетической теории эволюции...............463
12.2.3. Микроэволюция и макроэволюция..................................................465
12.3. Революция в молекулярной биологии ....................................468
12.4. Биология на рубеже XX—XXI вв..............................................469
12.4.1. На пути к новому теоретическому синтезу.....................................469
12.4.2. Методологические установки неклассической биологии XX в..................471
13. Мир живого......................................................................................474
13.1. Особенности живых систем......................................................474
13.1.1. Существенные черты живых организмов.........................................474
13.1.2. Мир живого как система систем......................................................476
13.2. Основные уровни организации живого ..............................................478
13.2.1. Молекулярно-генетический уровень................................................478
13.2.2. Организменный уровень....................................................................480
13.2.3. Популяционно-видовой уровень......................................................481
13.2.4. Биогеоценотический уровень............................................................482
13.3. Возникновение жизни на Земле............................................................486
13.3.1. Развитие представлений о происхождении жизни.........................486
13.3.2. Образование простых низкомолекулярных органических соединений.............488
13.3.3. Возникновение сложных органических соединений......................490
13.3.4. Образование фазовообособленных систем......................................492
13.3.5. Возникновение простейших форм живого......................................493
13.4. Развитие органического мира..............................................................495
13.4.1. Основные этапы геологической истории Земли.............................495
13.4.2. Начальные этапы эволюции жизни.................................................496
13.4.3. Образование царства растений и царства животных......................498
13.4.4. Завоевание суши.................................................................................501
13.4.5. Основные пути эволюции наземных растений...............................503
13.4.6. Пути эволюции животных.................................................................505
14. Возникновение человека и общества (антропосоциогенез)........507
14.1. Естествознание XVII — первой половины XIX в. о происхождении человека...........507
14.1.1. Зарождение научной теории происхождения человека..................507
14.1.2. Учение Дарвина как основа материалистической теории антропогенеза............510
14.2. Предпосылки антропосоциогенеза..........................................511
14.2.1. Абиотические предпосылки..............................................................511
14.2.2. Биологические предпосылки............................................................515
14.3. Возникновение труда............................................................................ 521
14.3.1. «Человек умелый» ..............................................................................521
14.3.2. Развитие древнейшей техники человека.........................................524
14.4. Становление социальных отношений .................................................527
14.4.1. Биологические предпосылки социальных отношений.................. 527
14.4.2. Возникновение разделения труда.....................................................528
14.5. Генезис сознания и языка.....................................................................530
14.5.1. Раскрытие тайны происхождения сознания...................................530
14.5.2. Генезис языка......„............................................................................534