Концепции Современного Естествознания
| Вид материала | Документы |
- В. М. Найдыш Концепции современного естествознания, 8133.34kb.
- 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.
- Высшее профессиональное образование т. Я. Дубнищева концепции современного естествознания, 9919.17kb.
- Программа дисциплины концепции современного естествознания для студентов 3 курса очной, 191.37kb.
- Программа дисциплины «концепции современного естествознания» «050706 Педагогика и психология», 169.4kb.
Т
Терпены – природные углеводороды общей формулы (С5Н8)n; особенно богаты терпенами эфирные масла; к терпенам относятся, например, камфора, ментол и др.
Тимин – пиримидиновое основание, содержащееся во всех живых организмах в составе ДНК; одна из четырех «букв» генетического кода.
Тритий (лат. tritium, от греч. tritos – третий) – сверхтяжелый радиоактивный изотоп водорода с массовым числом 3.
У
Унифицировать (лат. unio – единство и facere – делать) – приводить к единой норме, к единообразию.
Урбанизация (лат. urbanus – городской) – процесс сосредоточения промышленности и населения в крупных городах.
Утилизация (лат. utilis – полезный) – использование для переработки отходов производства и домашнего хозяйства.
Ф
Фауна (лат. Fauna – богиня лесов и полей, покровительница животных в римской мифологии) – исторически сложившаяся совокупность видов животных, обитающих на определенной территории.
Фаянс (франс. faience от названия итальянского города Фаэнца, где производился фаянс) – керамические изделия (облицовочные плиты, посуда и др.), имеющие плотную мелкую мелкопористую структуру, покрытые прозрачной и непрозрачной глазурью.
Фенопласты – пластмассы на основе главным образом фенолформальдегидных смол; используются как коррозионностойкие конструкционные материалы.
Ферменты (лат. fermentum – закваска) – биологические катализаторы, присутствующие во всех живых клетках; осуществляют превращение веществ в организме, направляя и регулируя тем самым его обмен веществ; по химической природе – белки.
Феромоны – химические вещества, вырабатываемые экзокринными железами (или специальными клетками) животных, выделяясь во внешнюю среду одними особями, феромоны оказывают влияние на поведение, а иногда на рост и развитие других особей того же вида; феромоны и их химические аналоги применяются в борьбе с насекомыми-вредителями.
Флора (лат. Flora – богиня цветов и весеннего цветения в римской мифологии) – исторически сложившаяся совокупность видов растений какой-либо местности или геологического периода.
Флуктуация (лат. fluctuatio – колебание) – случайное отклонение физических величин от их средних значений.
Формальдегид (муравьиный альдегид) – бесцветный газ с резким запахом; химическая формула НСНО; служит сырьем в производстве фенолформальдегидных смол, изопрена и др.
Фосфин (фосфористый водород РН3) – бесцветный газ с неприятным запахом, сильный восстановитель; самопроизвольно воспламеняется на воздухе, токсичен.
Фотолиз – превращение молекул вещества под действием поглощенного света.
Фотолитография – фотомеханический способ изготовления печатной формы плоского рисунка на металлическом слое, пластине и т.п.
Фунгициды – химические препараты для уничтожения или предупреждения развития патогенных грибов – возбудителей болезней сельскохозяйственных растений.
Х
Хемосорбция – поглощение вещества поверхностью какого-либо тела в результате образования химической связи.
Хиральность – свойство молекулы не совмещаться со своим отображением в идеальном плоском зеркале; является необходимым условием оптической активности молекул.
Хроматография (греч. chromatos – цвет и … графия) – метод разделения и анализа смесей, основанный на различном распределении их компонентов между двумя фазами – неподвижной и подвижной.
Хромосомы – структурные элементы ядра клетки, содержащие ДНК, в которой заключена наследственная информация организма; в хромосомах в линейном порядке расположены гены.
Ц
Целлулоид – пластмасса на основе пластифицированного нитрата целлюлозы.
Целлюлоза – полисахарид, образованный остатками глюкозы; используется в производстве бумаги, картона, пластмасс, лаков и др.
Центромера – участок хромосомы, удерживающий вместе две ее нити; во время деления центромера направляет движение хромосом к полюсам клетки.
Цитозин – пиримидиновое основание, содержащееся во всех живых организмах в составе нуклеиновых кислот, одна из четырех «букв» генетического кода.
Цитокинины – группа гормонов растений, производные азотистых оснований пурина; повышают скорость деления клеток.
Цитоплазма – внеядерная часть протоплазмы животных и растительных клеток.
Ш
Штамм (нем. Stamm) – чистая культура микроорганизмов одного вида.
Э
Эволюция (лат. evalutio – развертывание) – одна из форм движения в природе и обществе – непрерывное, постепенное количественное изменение, в отличие от революции.
Экосистема (греч. oikos – жилище, местопребывание и система) – единый природный комплекс, образованный живыми организмами и средой их обитания.
Эластомеры – полимеры, обладающие при обычных температурах высокопластичными свойствами; типичные эластомеры – каучук и резина.
Эпитаксия (греч epu и. taxis – расположение) – ориентированный рост одного монокристалла на поверхности другого (подложки).
Этан – бесцветный газ, содержащийся в газах нефтепереработки; входит в состав коксового газа; служит сырьем для синтеза винилхлорида, этилового спирта, полиэтилена и др.
Эукариоты (греч. еи – хорошо и karyon – ядро) – все организмы, клетки которых содержат оформленное ядро, отделенное оболочкой от цитоплазмы.
Примерные ответы на основные контрольные вопросы.
1. Аннигиляция – (уничтожение), процесс взаимодействия и превращения элементарных частиц одного вида, но с противоположным электрическим зарядом (пара: «частица-античастица»), в результате чего выделяется т.н. энергия массы покоя этих частиц (Е=2М0 с2), - при этом вещество в конечном счете исчезает и «превращается» в кванты электромагнитного поля - фотоны. Существует также и обратный процесс – рождение электрон-позитронной пары при соответствующих энергиях возбуждения электромагнитного поля (из гамма-фотона с энергией превышающей 1,02 Мэв вблизи атомного ядра). В процессах аннигиляции и рождения пар «частица-античастица» строго выполняются законы сохранения энергии и импульса, а также всех известных квантовых параметров.
Аннигиляция и рождение пар «частица-античастица» - одно из принципиальных физических явлений микромира, не имеющих аналогов в реальности, описываемой законами классической физики. Философская сторона данного явления может быть осознана в терминах диалектики, как единство двух противоположностей, - двух ипостасей одной сущности, называемой «материя», и зафиксированных в процессе упорядочивания информации в человеческом опыте и языке в качестве бинарной оппозиции «поле-вещество». (См. также: Античастицы, Электрон, Позитрон).
2. Античастицы – субъядерные элементарные частицы вещества, имеющие одинаковое значение ряда основных параметров, таких, как масса, время жизни, величина электрического заряда, собственного момента импульса (спина), но противоположный знак электрического заряда и некоторых других квантовых параметров. При взаимодействии претерпевают аннигиляцию. Самым простым примером такой пары являются электрон и позитрон. Вещество, составленное из соответствующих античастиц, называют антивеществом в противоположность «нормальному» или обычному веществу, составляющему наш мир, в котором мы существуем. По химическим свойствам антивещество неотличимо от вещества, являясь как бы его зеркальным отражением (в лабораториях, например, получен и исследован антиводород, состоящий из антипротона и позитрона).
С позиций различных гипотез происхождения Вселенной, а также с философской точки зрения, наличие в природе античастиц и антивещества, а также проблема антиматерии вообще, рассматривается под углом зрения общих вопросов, касающихся проявления симметрии и асимметрии в природе. Проблема возможности или невозможности существования «антимиров» где-нибудь во Вселенной, или даже целых «антивселенных» (например, в рамках концепции множественности миров) - одна из важнейших в современной космологии. Разрабатываемый в настоящее время общепризнанный вариант стандартной модели Большого взрыва в сочетании с теорией объединения фундаментальных взаимодействий дает объяснение несимметрии вещества и антивещества, наблюдаемое в «нашей» Вселенной, спецификой процессов, имевших место на самых ранних стадиях её возникновения. Предсказанный этой теорией «коэффициент асимметрии», равный 1/1,000000001 в пользу «вещества», из которого и состоит наблюдаемая область Вселенной, получил подтверждение в изучении состава всего космического вещества и пропорции составляющих его компонентов.
Оказалось, что на каждый электрон или нуклон во Вселенной приходится 109 фотонов – продуктов первичной аннигиляции почти (но не совсем) равного начального количества вещества и антивещества, образовавшегося при Большом взрыве. То вещество, из которого состоит Вселенная, по крайней мере, в пределах горизонта событий, есть малая часть (по современным оценкам порядка 1080 нуклонов), оставшаяся после первичной аннигиляции, в результате чего всё остальное вещество перешло в гамма-фотоны, наблюдающиеся в наше время как реликтовое излучение. Этот подход не исключает возможности существования других, ненаблюдаемых нами, Вселенных с другим составом вещества и свойствами. (См. также: Симметрия).
3. Античная натурфилософия – совокупность философских учений, развивавшихся древнегреческими мыслителями на протяжении нескольких веков (примерно от 7 века до н.э. до 6 века н.э.), в самых выдающихся образцах которых были поставлены вопросы фундаментального значения и универсального масштаба, не потерявшие в определенной степени научной актуальности (а в ряде случаев даже получившие новое смысловое наполнение) в постнеклассической науке нашего времени. В античной натурфилософии не было какой-либо одной цельной картины мира, составляющей мировоззренческую парадигму (если не считать Геоцентрическую модель мира), не существовало, конечно, и строгой методологии познания, позволявшей обеспечивать определенный уровень достоверности тех или иных (неизбежно чисто метафизических и наивных) гипотез и построений греческих мыслителей. Но тем не менее, ряд важных прозрений, высказанных греческими мыслителями, которые занимают небольшое место среди множества различных гипотез, возникавших в течение столетий в рамках тех или иных учений, объяснявших мир, до сих пор имеют принципиальное значение для понимания исторической связи и научной преемственности между современным рафинированным естествознанием и преднаучной античной натурфилософией.
Первым античным философом, о котором существуют достоверные сведения, принято считать Фалеса Милетского (ок. 624 – 547 гг. до н.э.), который уже в то время ставил вопрос о существовании единого универсального первоначала мира, скрытого в видимом многообразии вещей. Фалес рассматривал это первоначало не как абстрактную идею, а как телесное, чувственно данное вещество, - в его учении такой первоосновой всего является вода. Его ученик Анаксимандр Милетский (ок. 610 – 546 гг. до н.э.) автор не дошедшего до нас философского сочинения «О природе», сделал важный шаг вперед – ввел более абстрактный образ первоначала всего сущего, – т.н. апейрон, который трактовался как некая беспредельная, бескачественная, неопределенная материальная субстанция, находящаяся в вечном движении и порождающая всё многообразие вещей в процессе выделения из неё противоположностей (бинарных оппозиций) таких, как горячее и холодное, мокрое и сухое, твердое и мягкое и т.д. В геоцентрической космологии Анаксимандра Земля, представляющая собой цилиндр, находилась в центре мира, а вокруг неё вращались три кольца – лунное, солнечное и звездное. Его ученик также из Милета – Анаксимен (ок. 588 – 525 гг. до н.э.) вернулся к более конкретному образу первоматерии, в качестве которой выступал воздух – вечное, бесконечное и подвижное начало, из которого в процессе сгущения (через последовательность: облака, вода, земля, камни и т.д.) образуются все тела, а в результате разрежения порождается огонь. Согласно Анаксимену, звезды – это также огонь, но столь далекий, что мы не ощущаем его тепла.
Анаксагор из Клазомен (ок. 500 – 428 гг. до н.э.), напротив, признавал многообразие первоэлементов материи (в его трактовке – это как бы семена вещей), которые под действием некоторой универсальной сущности (проявляющейся как мировой ум – Нус), вступают в различные сочетания, в результате чего порождается всё многообразие вещей мира. В учении Анаксагора видны попытки более рационального объяснения креативных процессов в мироздании – не как результата беспорядочного или случайного движения (вихрей, сгущений, разрежений и т.п.) какой-либо более или менее наглядной вещественной субстанции (первоматерии), а как результат проявления некоторой абстрактной надматериальной силы, создающей условия для формирования конкретных упорядоченных материальных структур.
Чрезвычайно важный прорыв в теории познания мира был сделан представителями Пифагорейской школы, сформировавшейся вокруг легендарного древнегреческого философа Пифагора с острова Самоса (580 – 500 гг. до н.э.), которые в основу познания положили категорию числа. Согласно их представлениям, только количественные отношения, выражаемые числами, являются сущностью вещей и явлений, поскольку самые различные объекты окружающего мира имеют математически тождественные свойства и числовые характеристики. Поэтому нет смысла изучать каждый отдельный предмет, а следует изучать математически подобные классы предметов, т.е. их математические и числовые образы, относительно которых сами предметы – это только подобия. Если отбросить возникшую на основе этих представлений и получившую широкое развитие в европейской культуре мистику чисел, то сам «эпистемологический» приём пифагорейцев, состоявший в полном абстрагировании числовой сущности предметов, т.е. в отрыве числа от вещи, имел положительное значение, поскольку открывал путь к чисто формальным математическим исследованиям (как к некоторому архетипу чистой математики) и вырабатывал такие принципы познания, которые в наше время привели к развитию теории чисел, теории множеств, теории групп симметрий, топологии и т.п. абстрактных математических дисциплин, а также легли в основу методов имитационного математического моделирования.
Учение о мире Гераклита Эфесского (544 – 483 гг. до н.э.) также включало категорию первовещества, в роли которого выступал огонь как сущность самая подвижная и способная к изменениям и превращениям. Из огня, по Гераклиту, произошел весь мир, все отдельные вещи и даже души людей. Весьма примечательна почти современная формулировка Гераклитом идеи о происхождении Вселенной из вечного огня и циклически саморазвивающейся вплоть до нового превращения (античный образ модели Большого взрыва): «Этот космос один и тот же для всего существующего, не создан никем из богов, никем из людей, но всегда был, есть и будет вечным живым огнем, в свое время загорающим и в свое время потухающим».
В основе последовательности возникновения из огня вещей, согласно учению Гераклита, лежит необходимость, и для её осуществления и поддержания циклического миропорядка космических процессов он вводит высшее организующее начало – Логос. Эта многозначная категория (обозначающая слово, мысль, разум, план, закон), делает учение Гераклита ещё более созвучным некоторым современным постнеклассическим представлениям о происхождении Вселенной посредством специфического фазового перехода информации в энергию и вещество. Идея о цикличности процессов превращения (вещи по окончании цикла вновь становятся огнем, жизнь природы – это непрерывная цепь движений и взаимопревращений предметов и их свойств, - теплое становится холодным, влажное сухим, и наоборот), но тем не менее, время – это необратимо текущая река – всё изменяется, и «нельзя дважды войти в одну и ту же воду». Таким образом, несмотря на представление мира в циклических категориях (архетип устойчивости), учение Гераклита диалектически сочетает бинарные оппозиции («обратимое и необратимое», «состояние и процесс», «вещь, предмет и мысль, план» и т.д.), указывая не только на их существование, но и на их постоянный взаимный переход, и в целом представляет мир, если ещё не как эволюцию, то по крайней мере, уже в определенном смысле как процесс.
Учение о мире Эмпедокла из Агригента (483 – 423 гг. до н.э.) сводило всё многообразие природы к взаимодействию четырех первоэлементов – земли, воды, воздуха и огня, которым управляют две противоположных стихии или силы – притяжения и отталкивания (дружбы и вражды), в результате чего первоэлементы мира могут соединяться и разделяться, порождая всё многообразие вещей. Различные стадии развития Вселенной, по Эмпедоклу, соответствуют преобладанию той или иной силы в природе, различные виды живых существ также образуются в результате таких сочетаний, причем из всего возможного многообразия в природе остаются более жизнеспособные сочетания. Эту догадку Эмпедокла, равно как и представления Анаксимандра о том, что человек, подобно другим существам, произошел от рыбы, можно расценивать как первые наивные попытки создать образ эволюции живых существ и их естественного отбора. Учение Эмпедокла о дружбе и вражде элементов, создающих условия при образовании сочетаний, в дальнейшем, приобретя весьма рафинированные формы, стало основой представлений средневековой алхимии о т.н. сродстве или взаимном тяготении элементов (также и об избирательном сродстве). Эти представления, имеющие общеизвестное важное значения для развития химии как науки, сыграли ещё одну интересную роль, натолкнув Ньютона (который был прекрасно осведомлен во всех тонкостях алхимии), на мысль об универсальной силе взаимного тяготения (гравитации) между всеми материальными объектами.
Очень важный шаг в представлениях о строении материи сделали древнегреческие атомисты – Левкипп (500 – 440 гг. до н.э.) и Демокрит (460 – 370 гг. до н.э.). Первоэлементы мира – атомы (неделимые), из которых состоят все предметы, различаются весом, формой, размерами и взаимным расположением в телах, но сами по себе в силу своей малости принципиально ненаблюдаемы. Из этих первичных свойств, принадлежащих атомам, происходят все прочие, вторичные свойства предметов (теплота, вкус, запах, цвет и т.д.), которые атомам не принадлежат, а возникают в процессе восприятия окружающего мира нашими органами чувств. Именно это обстоятельство делает человеческое знание, основанное на чувственном восприятии, ненадежным и субъективным, поскольку вторичные свойства предметов зависят от способностей к восприятию того или иного конкретного субъекта. Левкипп в качестве истинной реальности признавал два первоначала – атомы и пустоту, в которой они вечно движутся по причине присущей им механической необходимости. Ввиду отсутствия текстов самого Левкиппа, трудно сказать, каким конкретным механизмом он обосновывал процесс возникновения вещей из атомов, но известно, что в основе этого процесса лежала идея необходимости, причины и достаточного основания. «Ни одна вещь, - утверждал Левкипп, - не возникает беспричинно, но всё возникает на каком-нибудь основании и в силу необходимости».
Демокрит также признавал два первоначала мира – атомы и бесконечную пустоту, в которой движется бесконечное множество атомов, которые сталкиваясь, порождают вихри, их которых образуется также бесконечное множество тел и миров, рождающихся при соединениях атомов и умирающих при распаде этих комбинаций. Атомы не сотворены богами, а возникают сами по необходимости, также по необходимости создают вихри и рождают тела; уничтожаются атомы также сами естественным путем. Ничего случайного, считал Демокрит, в мире нет, всё имеет свою причину. Случайность, которая на первый взгляд, присутствует в мире – это только видимость и результат недостаточного знания, поскольку основной источник нашего познания – это чувственное восприятие, которое дает недостоверное и субъективное («темное») знание о вторичных свойствах предметов, тогда как истинное («светлое») знание приобретается только посредством разума и именно оно ведет к познанию сущности самих атомов и пустоты. Это учение о строении мира и его познании, несмотря на его умозрительность и наивность, не только предвосхитило самое значительное открытие ХХ века (атомную теорию), но и заложило ментальную основу для введения в науку идеи редукционизма и механического причинно-следственного детерминизма, который на волне успехов ньютоновской механики приобрел в Европе 17-19 вв. масштаб философской парадигмы (т.н. картезианско-ньютоновско-лапласовской парадигмы).
Дальнейшее развитие атомистические идеи Левкиппа и Демокрита получили в трудах Эпикура (341 – 270 гг. до н.э.), который внес в это учение принципиально важное дополнение. Чтобы более рационально объяснить возможность столкновения атомов, движущихся в пустоте он ввел совершенно новое для этой схемы понятие спонтанного, но не обусловленного чем-то внешним, а внутренне присущего атомам свойства отклоняться от прямолинейной траектории, получившего название клинамен. Это позволило Эпикуру использовать «запрещенную» Левкиппом категорию случайности, что во-первых, существенно расширило модельные возможности атомистического учения, а во-вторых, поставило важный для всей философии вопрос о соотношении необходимого и случайного в природных процессах.
Идею Эпикура относительно клинамена (дошедшую до нас в поэме крупнейшего просветителя Римской эпохи Лукреция Кара (ок. 99 – 55 гг. до н.э.) «О природе вещей»), которая вводит в картину мира представление о созидающей роли случайности и которую античный мыслитель ввел чисто метафизически, один из создателей синергетики Илья Пригожин считает одной из самых революционных и продуктивных идей в науке, особенно в теории самоорганизации как основе постнеклассической эволюционной парадигмы. Эпикур, в отличие от предшественников, считал чувственное восприятие внешнего мира истинным, а недостоверность полученных знаний объясняется, по его мнению, ошибками, которые возникают при истолковании ощущений. Философия Эпикура ставила во главу человеческой деятельности познание мира, которое освобождает человека от суеверий и невежества, избавляет от страха перед неизвестным и от неуверенности в жизни, а следовательно, делает его счастливым.