Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
УДК 5 (073) 6H1
Программа учебной дисциплины «Концепции современного естествознания» / Сост.: С.Х. Карпенков, В.В. Логвинов; ГУУ.- М., 2002. - 20 с.
Составители
доктор технических наук, профессор,
лауреат Государственной премии и премии Правительства
Российской Федерации в области науки и техники,
заслуженный деятель науки Российской Федерации
С.Х. КАРПЕНКОВ
кандидат физико-математических наук, доцент ВВ. ЛОГВИНОВ
Ответственный редактор
доктор технических наук, профессор,
лауреат Государственной премии и премии Правительства
Российской Федерации в области науки и техники,
заслуженный деятель науки Российской Федерации
С.Х. КАРПЕНКОВ
Обсуждена
на заседании кафедры естествознания 11 января 2002 г.
Обсуждена и одобрена
на заседании секции математических
и естественно-научных дисциплин НМС ГУУ
15 января 2002 г
©С.Х. Карпенков, В.В. Логвинов, 2002
© Государственный университет управления, 2002
1. ОРГАНИЗАЦИОННО-МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
Настоящая программа составлена в соответствии с Государственным образо вательным стандартом высшего профессионального образования, утвержденным Министерством образования России 21.02.2000 г., с учетом примерных программ дисциплины «Концепции современного образования», одобренных экспертным со ветом по естественно-научному образованию и утвержденных Департаментом обра зовательных программ и стандартов профессионального образования.
Данная программа является базовой для студентов всех специальностей и специализаций Государственного университета управления. На ее основе перед на чалом учебного года составляются годовые рабочие программы и календарные пла ны, учитывающие специфику и особенности специальности и специализации.
Цель изучения концепций современного естествознания - ознакомить студен тов с фундаментальными концепциями естествознания и естественно-научными ос новами современных технологий, энергетики и экологии для формирования целост ного взгляда на окружающий мир и базовых знаний, необходимых специалистам в области управления, экономики, юриспруденции, социологии, менеджмента и других сфер деятельности.
Программой предусматривается изложение учебного материала с учетом ос новополагающих идей и систем современных взглядов на естественно-научные про блемы без привлечения сложного математического аппарата. Естественно-научная сущность изучаемых вопросов должна представляться в форме, доступной выпуск никам средней школы.
Основные задачи при изучении данной дисциплины - приобретение основ со временных естественно-научных знаний, а также формирование навыков анализа и умений их применения по следующим вопросам:
1. роль и место естествознания в современном мире;
2. принципы естественно-научного познания действительности;
3. фундаментальные законы и концепции естествознания;
4. атомный и нуклонный уровни строения материи;
5. концепция развития и эволюция Вселенной;
6. естественно-научные знания о веществе;
7. биосферный уровень организации материи;
8. концепции развития современных технологий;
9. естественно-научные проблемы энергетики;
10. естественно-научные аспекты экологии;
11. гармония природы и человека.
Настоящей программой предусмотрены следующие виды аудиторных занятий: лекции, семинарские занятия, лабораторные работы, контрольные работы, тестиро вание и самотестирование, а также самостоятельная работа студентов с учебным материалом (учебниками, учебными пособиями, методическими указаниями, зада ниями, специальной литературой) под контролем преподавателя.
Лекции и семинарские занятия проводятся с использованием технических средств обучения (плакатов, слайдов, раздаточного материала, учебных и методи ческих пособий, калькуляторов для решения задач). При выполнении лабораторных работ используются соответствующие приборы, аппараты и компьютеры.
Учебная программа подразумевает самостоятельную работу студентов во внеаудиторное время - подготовку к занятиям и выполнение домашних заданий.
Особенности изучения данной дисциплины состоят в стимулировании само стоятельной работы студентов, широком применении технических средств обучения и прежде всего персональных компьютеров. Все виды учебных занятий обеспечива ются специальными учебно-методическими пособиями.
Дисциплина «Концепции современного естествознания», согласно данной про грамме, состоит из 11 тем, последовательно раскрывающих основные понятия, за коны и проблемы естествознания. Продолжительность ее изучения для различных специальностей ГУУ составляет один или два семестра (для очной формы обучения соответственно 72 и 126 аудиторных часов, для очно-заочной - 54 и 72 аудиторных часов).
В качестве промежуточного контроля знаний студентов в течение семестра проводятся 2-3 контрольные работы (или тестирования). Для некоторых специаль ностей предусмотрено выполнение домашнего задания (написание реферата по те ме, согласованной с преподавателем и подготовка к докладу на семинаре). Для спе циальности 351400 «Прикладная информатика в управлении» учебным планом пре дусмотрена подготовка курсовой работы, на которую дополнительно отводится 36 часов.
Рубежный контроль - экзамен для всех специальностей. Для специальности 350400 «Связи с общественностью» рубежный контроль - зачет.
В процессе обучения предусматривается обязательное использование ком пьютеров для самостоятельного изучения материала (компьютерные курсы лекций, справочные сведения), а также тестирование, самотестирование и моделирование лабораторных работ на компьютерах.
Более подробные рекомендации по изучению учебного материала, выполне нию лабораторных работ, написанию рефератов и курсовой работы, организации самостоятельной работы и подготовке к контрольным мероприятиям даются s спе циальных методических указаниях по дисциплине.
2. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЧАСОВ ПО ТЕМАМ УЧЕБНЫХ ЗАНЯТИЙ
2.1. ДЛЯ СТУДЕНТОВ ОЧНОЙ И ОЧНО-ЗАОЧНОЙ ФОРМ ОБУЧЕНИЯ (ДВУХСЕМЕСТРОВЫЙ КУРС)
|
Количество аудиторных часов |
||||
|
в том числе по видан/ |
учебных ! |
|||
|
занятии |
||||
|
Всего |
семи- |
лабора- |
||
|
лекции |
нарские |
торные |
||
|
занятия |
занятия |
|||
|
Тема 1. Естествознание и окружающий мир |
8(3) |
4(2) |
4(1) |
-(-) |
|
Тема 2. Естественно-научное познание окружающе- |
||||
|
го мира |
6(4) |
2(2) |
2(1) |
2(1) |
|
Тема 3. Фундаментальные законы и концепции ес- |
||||
|
тествознания |
28(15) |
10(6) |
6(3) |
12(6) |
|
Тема 4. Атомный и нуклонный уровни организации |
||||
|
материи |
10(7) |
4(4) |
4(2) |
2(1) |
|
Тема 5. Концепция развития и эволюция Вселенной |
16(10) |
6(5) |
4(2) |
6(3) |
|
Тема 6. Естественно-научные знания о веществе |
16(8) |
8(4) |
4(2) |
4(2) |
|
Тема 7. Биосферный уровень организации материи |
18(11) |
10(6) |
4(3) |
4(2) |
|
Тема 8. Концепции развития современных технологий |
6(4) |
2(2) |
2(1) |
2(1) |
|
Тема 9. Естественно-научные проблемы энергетики |
6(4) |
2(2) |
2(1) |
2(1) |
|
Тема 10. Естественно-научные аспекты экологии |
8(4) |
4(2) |
2(1) |
2(1) |
|
Тема 11. Гармония природы и человека |
4(2) |
2(1) |
2(1) |
-(-) |
|
Итого аудиторных часов |
126(72) |
54(36) |
36(18) |
36(18) |
|
Количество часов на индивидуальные занятия сту- |
||||
|
дента с преподавателем |
13(7) |
|||
|
Количество часов самостоятельной работы студента |
65(35) |
|||
|
Всего часов на усвоение учебного материала |
204(114) |
Примечание: в таблице в скобках указано количество часов для студентов оч но-заочной формы обучения.
2.2. ДЛЯ СТУДЕНТОВ ОЧНОЙ И ОЧНО-ЗАОЧНОЙ ФОРМ ОБУЧЕНИЯ (ОДНОСЕМЕСТРОВЫЙ КУРС)
|
Количество аудиторных часов |
||||
|
Наименование темы |
Всего |
в том числе по видам учебных занятий |
||
|
лекции |
семи нарские занятия |
лабора торные занятия |
||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
Тема 1. Естествознание и окружающий мир Тема 2. Естественно-научное познание окружающего мира Тема 3. Фундаментальные законы и концепции есте ствознания Тема 4. Атомный и нуклонный уровни организации материи Тема 5. Концепция развития и эволюция Вселенной Тема 6. Естественно-научные знания о веществе Тема 7. Биосферный уровень организации материи Тема 8. Концепции развития современных технологий Тема 9. Естественно-научные проблемы энергетики Тема 10. Естественно-научные аспекты экологии Тема 11. Гармония природы и человека |
3(2) 4(3) 15(12) 7(5) 10(7) 8(6) 11(8) 4(3) 4(3) 4(3) 2(2) |
2(1) 2(1) 6(3) 4(2) 5(2) 4(2) 6(3) 2(1) 2(1) 2(1) 1(1) |
1(1) 1(1) 3(3) 2(2) 2(2) 2(2) 3(3) 1(1) 1(1) 1(1) 1(1) |
-(-) 1(1) 6(6) 1(1) 3(3) 2(2) 2(2) 1(1) 1(1) 1(1) -(-) |
|
Итого аудиторных часов |
72(54) |
36(18) |
18(18) |
18(18) |
|
Количество часов на индивидуальные занятия сту дента с преподавателем |
7(5) |
|||
|
Количество часов самостоятельной работы студента |
35(25) |
|||
|
| Всего часов на усвоение учебного материала |
114(84) |
Примечание: в таблице в скобках указано количество часов для студентов оч но-заочной формы обучения.
3. СОДЕРЖАНИЕ ТЕМ ПРОГРАММЫ
Тема 1. Естествознание и окружающий мир
Предмет изучения современного естествознания. Естественно-научные зна ния, современное образование и сфера управления. Концептуальный подход к изу чению явлений и законов природы. Роль естествознания в формировании профес сиональных знаний. Фундаментальные и прикладные проблемы естествознания. Краткая история развития естествознания. Естествознание и математика. Естест веннонаучные и религиозные знания. Рациональные и иррациональные элементы мировоззрения. Псевдонаучные тенденции. Естествознание и нравственность. Тема 2. Естественно-научное познание окружающего мира Естественно-научное познание - процесс постижения истины. Формы естест венно-научного познания. Методы и приемы естественно-научных исследований. Естествознание как единство эмпирического и теоретического познания. Наблюде ния и измерения. Эксперимент - основа естествознания. Погрешности измерений и обработка экспериментальных результатов. Формирование и особенности естест венно-научных теорий. Научное открытие и доказательство. Современные средства естественно-научных исследований. Важнейшие достижения современного естест вознания.
Тема 3. Фундаментальные законы и концепции естествознания Физика - фундаментальная отрасль естествознания. Основные этапы разви тия физики. Концепции материи, движения, пространства и времени. Фундаменталь ные взаимодействия. Структурная организация материи. Концепция атомизма. Ве щество, поле и физический вакуум. Концепции симметрии и инвариантности. Свой-
ства пространства, времени и законы сохранения. Принцип относительности. Фун даментальные законы Ньютона. Принцип причинности и лапласовский детерминизм. Статистические и термодинамические свойства макросистем. Термодинамические законы. Необратимость реальных процессов и концепция энтропии. Основные поло жения молекулярно-кинетической теории. Электромагнитная концепция. Корпуску-лярно-волновые свойства света.
Тема 4. Атомный и нуклонный уровни организации материи
Развитие представлений о строении атомов. Корпускулярно-волновые свойст ва микрочастиц. Квантово-механическое описание процессов в микромире. Соотно шение неопределенностей. Принципы дополнительности и соответствия. Вероятно стный характер микропроцессов. Тождественность микрочастиц, симметрия волно вой функции и принцип Паули. Фермионы и бозоны. Радиоактивность. Закон радио активного распада. Строение атомного ядра и свойства ядерных сил. Ядерные про цессы. Элементарные частицы. Понятие о кварках. Частицы и античастицы. Объе динение слабого и электромагнитного взаимодействий. Современные ускорители. Перспективы развития физики микромира.
Тема 5. Концепция развития и эволюция Вселенной
Сущность концепции развития. Необходимые условия самоорганизации от крытых систем. Неустойчивость сложных систем. Точка бифуркации. Динамический хаос - свойство реальных процессов. Структура и эволюция Вселенной. Закон Хаббла и концепция Большого взрыва. Реликтовое излучение и первичный нуклео синтез. Эволюция галактик и звезд. Синтез химических элементов в звездах Сверх новые, пульсары, квазары и черные дыры. Средства наблюдений объектов Вселен ной. Проблема поиска внеземных цивилизаций. Солнечная система - часть Вселен ной. Земля - планета Солнечной системы. Литосферные плиты и земная кора. Гид росфера и атмосфера.
Тема 6. Естественно-научные знания о веществе
Развитие знаний о веществе.'Периодическая система элементов."Изотопы и новые химические элементы. Распространенность химических элементов."Химиче ские связи и многообразие химических систем. Разновидности химических процес сов. Масштабы химической индустрии. Современные средства управления химиче скими процессами. Синтез неорганических и органических соединений. Современ ный катализ. Перспективные химические процессы. Природные запасы и потребле ние органического и неорганического сырья. Синтетические материалы. Традицион ные материалы с новыми свойствами и перспективные материалы. Средства сохра нения материалов.
Тема 7. Биосферный уровень организации материи
Зарождение живой материи. Основополагающие жизненные системы. Строе ние и разновидности клеток. Биосинтез белков и роль ферментов. Носители генети ческой информации. Состав и структура молекул ДНК и РНК. Геном организма. Реп ликация ДНК, трансляция и транскрипция. .Свойства генетического кода. Современ ные представления о происхождении жизни и основные этапы эволюции биосферы. Идея эволюции Ламарка и сущность эволюционной теории Дарвина. Роль мутаций, естественного отбора и факторов окружающей среды в происхождении и эволюции видов. Адаптация и взаимозависимость живых организмов. Популяции и биоценозы. Циклические процессы и равновесие биосферы. Человек - феномен природы. Жиз необеспечение человека. Продление жизни организма. Формирование ноосферы.
Тема 8. Концепции развития современных технологий
Современные технологии и естествознание. Развитие технических средств информационных технологий. Современные средства накопления информации. Го-лографическая память. Нейронные сети. Мультимедийные системы и виртуальный мир. Развитие твердотельной электроники. Интегральные схемы. Микро- и нанотех-нологии. Особенности лазерного излучения и разновидности лазеров. Волоконно-
7
оптическая связь. Перспективы развития лазерных технологий. Голография и распо знавание образов. Современные биотехнологии. Генные технологии. Проблемы клонирования.
Тема 9. Естественно-научные проблемы энергетики
Современное представление об энергии. Энергия - источник благосостояния. Способы преобразования и масштабы потребления энергии. Эффективность произ водства и потребления энергии. Тепловые электростанции. Повышение эффектив ности энергосистем. Парогазовые установки. Гидроисточники и геотермальные ис точники энергии. Перспективы развития гелиоэнергетики. Энергия ветра и ее ис пользование. Атомная энергетика. Модификации ядерных реакторов. Ядерное топ ливо. Проблемы использования термоядерного синтеза. Особенности развития оте чественной энергетики. Энергетика будущего.
Тема 10. Естественно-научные аспекты экологии
Космическое и внутрипланетарное воздействие на биосферу. Глобальные ка тастрофы и эволюция жизни. Биосфера и предотвращение экологической катастро фы. Природные катастрофы и климат. Парниковый эффект и кислотные осадки. Со хранение озонового слоя. Водные ресурсы и проблемы их сохранения. Потребление энергии и среда нашего обитания. Радиоактивное воздействие на биосферу. Естест венный радиационный фон. Воздействие излучений на живые организмы. Защита от облучения. Естественно-научные проблемы защиты окружающей среды.
Тема 11. Гармония природы и человека
Человек и природа. Примеры сохранения природных ресурсов. Обновление энергосистем. Сохранение тепла и экономия электроэнергии. Экономия ресурсов в промышленности, строительстве и на транспорте. Экономичный автомобиль. Воз действие промышленности и автотранспорта на окружающую среду. Преобразова ние транспортных услуг. Экологические проблемы городов и особенности мегаполи сов. Решение проблем загрязнения и утилизации отходов. Перспективные материа лы, технологии и сохранение биосферы. Глобализация биосферных процессов.
4. УЧЕБНЫЕ МЕРОПРИЯТИЯ ТЕКУЩЕГО И ПРОМЕЖУТОЧНОГО КОНТРОЛЯ ЗНАНИЙ СТУДЕНТОВ
В процессе изучения дисциплины студенты выполняют и сдают лабораторные работы, проходят тестирования по отдельным разделам программы, а также выпол няют контрольные работы и домашнее задание. Количество, состав и порядок вы полнения соответствующих учебных и контрольных мероприятий для различных специальностей и специализаций определяется календарными планами аудиторных занятий и утверждается кафедрой естествознания.
4.1. Перечень лабораторных работ
4.2. Компьютерное моделирование лабораторных работ
Термодинамические и статистические свойства макросистем. Тема 3.
Изучение Солнечной системы и других объектов Вселенной. Тема 5.
Строение вещества и управление химическими процессами. Тема 6.
Синтез белков в живых организмах. Тема 7.
Клонирование живых организмов. Тема 8.
4.3. Перечень тестов, контрольных работ и домашних заданий
5. ПРИМЕРНАЯ ТЕМАТИКА КУРСОВЫХ РАБОТ, РЕФЕРАТОВ И НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ РАБОТ СТУДЕНТОВ
31. Самоорганизация сложных систем.
57. Роль естествознания в решении демографической проблемы.
58.Сохранение здоровья человека и задачи естествознания.
6. ПРИМЕРЫ КОНТРОЛЬНЫХ ВОПРОСОВ ДЛЯ ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
Какова роль естественно-научных знаний в решении государственных про блем?
Из каких свойств пространства и времени следуют законы сохранения
энергии, импульса и момента импульса?
10
11
36 Из каких слоев состоит атмосфера Земли?
Охарактеризуйте основные виды катализа.
Каков молекулярный механизм фотосинтеза?
Каковы особенности генетического кода?
Какие функции выполняют белки в живых организмах?
Чем отличаются клетки растений от клеток животных?
При каких условиях зарождалась жизнь на Земле?
В чем суть эволюционной теории Дарвина?
В чем заключалась основная идея Менделя о наследственности?
Каковы молекулярные механизмы изменчивости живых организмов?
Что такое искусственный отбор?
Что является основной причиной раковых заболеваний?
Каковы механизмы процесса старения организма?
Что представляют собой современные информационные технологии?
Каковы возможные пути повышения плотности записи информации?
Что такое нейронные сети?
Какие технологические приемы лежат в основе наноэлектронных технологий?
Каковы разновидности современных лазеров и их основные характеристики?
В чем сущность голографического изображения?
Из каких основных операций состоит генная технология?
Что такое клонирование живых организмов?
Почему энергию считают источником благосостояния общества?
ЛИТЕРАТУРА
Основная
Дополнительная
11.Кемп П., Арме К. Введение в биологию. - М.: Мир, 1988.
12. Князева Е. Н., Курдюмов С. П. Законы эволюции и самоорганизации слож ных систем. - М.: Наука, 1994.
13.Ксанфомалити Л. В. Парад планет. - М.: Наука, 1997. -,
14.Левонтин Р. Человеческая индивидуальность: Наследственность и среда. -М.: Прогресс, 1993.
12
15.Макдугал Дж. Краткая история планеты Земля; Горы, животные, огонь и лед. - СПб.: Амфора, 2001.
18.Николов Т. Долгий путь жизни. - М.: Мир, 1986. 19. Новиков И. Д. Эволюция Вселенной. - М.: Наука, 1990. 20.Окунь Л. Б. Альфа, бета, гамма ..., зэт: Элементарное введение в физику элементарных частиц. - М.: Наука, 1985.
24.Физическая энциклопедия. Т. 1 - 5. - М.: Большая Российская энцикло педия, 1988- 1998.
25.Фолта Я., Новы Л. История естествознания в датах: Хронологический об зор. - М.: Прогресс, 1987.
26. Фримантл М. Химия в действии. В 2-х частях. -М.: Мир, 1998.
27.Химическая энциклопедия. Т. 1 - 5. - М.: Большая Российская энцикло педия, 1988-1998.
28.Хокинг С. От Большого взрыва до черных дыр: Краткая история времени -СПб.: Амфора, 2000.
29.Эткинс П. Порядок и беспорядок в природе. - М.: Мио 1987.
ЗО.Яблоков А. В., Юсуфов А. Г. Эволюционное учение: Дарвинизм. - М.: Выс шая школа, 1998.
Периодические издания (журналы)
8.Журнал ВХО им. Д. И. Менделеева.
9. Земля и Вселенная.
КРАТКИЙ ТЕРМИНОЛОГИЧЕСКИЙ СЛОВАРЬ
Адроны - субатомные частицы (барионы и мезоны), участвующие в сильных взаимодействиях и состоящие из кварков, например, протоны и нейтроны.
Аминокислоты - основные структурные части молекул растительных и жи вотных белков.
Античастицы - частицы, имеющие по отношению к соответствующим части цам (их «двойникам») противоположные знаки зарядов, но одинаковые массы, спин и другие характеристики, например, электрон-позитрон, протон-антипротон, ней трон-антинейтрон и т.д.; существование античастиц следует из основных принципов
13
теории относительности и квантовой теории; у «истинно нейтральных частиц» (например, у фотонов) античастица совпадает со своей частицей.
Антропный принцип - утверждение в космологии о том, что свойства нашей Вселенной можно объяснить самим фактом существования человека.
Атом - наименьшая частица химического элемента, сохраняющая все его свойства; состоит из положительно заряженного атомного ядра и отрицательно за ряженных электронов, число которых определяет порядковый номер элемента в Периодической системе Менделеева и равно числу протонов в ядре; в свободном состоянии атомы могут существовать в газах, в связанном состоянии они входят в состав жидких и твердых тел, а также молекул различных веществ, соединяясь хи мически с атомами того же элемента или других элементов.
Атомизм, атомистика - учение об атомном строении вещества.
Атомное ядро - составная часть атома с объемом много меньше объема ато ма, но массой, почти равной массе всего атома; состоит из протонов и нейтронов.
Барионы - «тяжелые» микрообъекты, состоящие из трех кварков; к ним от носятся нуклоны и более тяжелые нестабильные частицы.
Белки - высокомолекулярные органические соединения, важнейшая состав ная часть клеток и тканей живых организмов, участвуют во всех основных процес сах жизнедеятельности.
Биогеоценоз - сложный природный комплекс (экосистема) с более или ме нее однородными условиями окружающей среды (атмосферы, гидросферы, почвы, горных пород) и устойчивым характером взаимодействия с ней обитающего в этих условиях биоценоза.
Биосфера - область распространения жизни на Земле как целостной, актив ной и динамической системы, охватывает нижнюю часть атмосферы, практически всю гидросферу и верхнюю часть литосферы.
Биоценоз - совокупность всех живых организмов, населяющих территорию с однородными условиями жизни (озеро, лес, тундра и т.д.) и взаимодействующих ме жду собой.
Бифуркация - разветвление траектории движения тела или дальнейшего пу ти развития системы в некоторый момент времени.
Близкодействие - передача взаимодействия посредством физических полей с конечной скоростью.
Бозоны - согласно квантовой теории, один из двух возможных типов микро объектов, имеющих (в отличие от фермионов) целый спин и коллективные свойст ва, описываемые статистикой Бозе-Эйнштейна, например, фотоны, мезоны и др.
Большой взрыв - кратковременный период эволюции нашей Вселенной сра зу после ее рождения, когда материя имела чрезвычайно высокие температуру, плотность и очень быстро расширялась.
Вещество - частицы и тела (системы частиц), имеющие массу.
Вид (в биологии) - простейший разряд систематики живых организмов, имеющих общий генотип, общие морфологические признаки и дающих при скрещи вании жизнеспособное потомство; например, все люди на Земле биологически отно сятся к одному виду - Homo sapiens (Человек разумный).
Вирусы - доклеточная форма жизни; состоят из молекул ДНК или РНК, окру женных белковой оболочкой; функционируют только внутри живых клеток.
Волновая функция - в квантовой теории математический образ состояния микрообъекта или его перехода из одного состояния в другое; квадрат ее модуля определяет вероятность тех или иных физических характеристик объекта^ например, нахождение в некоторой области пространства и времени.
Вселенная - философский термин, обозначающий все существующее, сово купность всех форм движущейся материи; в физике и космологии говорят о «нашей
14
Вселенной» с определенными значениями универсальных физических постоянных и существующими структурными системами (атомами, молекулами, звездами и т. д.), т. е. это все то, что доступно наблюдениям, измерениям и теоретическому ана лизу, а также о других «вселенных» с совершенно иными свойствами.
Галактика - система огромного числа звезд, других небесных тел, межзвезд ной пыли и газа, объединенных силами гравитации; наша Галактика (пишется с прописной буквы в отличие от других галактик), которой принадлежит Солнечная система, наблюдается на небе в виде Млечного Пути.
Ген - материальная единица наследственной информации; расположен в оп ределенном месте хромосомы; представляет собой участок молекулы ДНК или РНК (у вирусов); содержит набор нуклеотидов, который определяет состав и структуру синтезируемого белка и тем самым некоторый биологический признак организма.
Генетический код - система «записи» наследственной информации, сло жившаяся в процессе эволюции живых организмов в молекулах нуклеиновых кислот в виде линейной последовательности нуклеотидов, что обеспечивает определен ные последовательность и состав аминокислот в синтезируемом белке.
Генная инженерия - операции, направленные на искусственное изменение наследственной структуры организмов на уровне молекул ДНК и РНК с целью полу чения новых качеств и свойств лекарств, растений, животных.
Геном - совокупность генов в одинарном наборе хромосом животной или рас тительной клетки.
Генотип — совокупность всех наследственных факторов организма, включая все его гены.
Голография - наиболее полная (объемная) запись изображения объекта, ос нованная на интерференции волн.
Гравитационная постоянная - одна из универсальных физических постоян ных, равная 6,67*10-11 (Н*м2)/кг2; входит в формулу закона всемирного тяготения и определяет энергию гравитации.
Гравитация (тяготение) - один из видов фундаментальных взаимодействий в природе - взаимное притяжение материальных объектов, имеющих массу.
Дальнодействие - представление о мгновенном взаимодействии тел на рас стоянии без материального посредника.
Действие (в физике) - произведение энергии на время.
Дефект массы - разность между суммой масс отдельных нуклонов, входящих в состав атомного ядра, и массой ядра, обусловленная сильным взаимодействием нуклонов.
Динамический (детерминированный) хаос - хаотическое (незакономерное и непредсказуемое) движение, порожденное строго причинными законами; широко распространено в природе, например, турбулентность, изменения погоды, динамика численности населения и т. п.
ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) - биологическая макромолекула, носитель генетической (наследственной) информации в живых организмах.
Естественный отбор - природный ненаправленный процесс выживания по пуляций и видов живых организмов, наилучшим образом приспособленных к услови ям окружающей среды, и гибели неприспособленных.
Закон возрастания энтропии - второй закон (или начало) термодинамики: энтропия изолированной системы не убывает.
Закон природы - утверждение, выражающее постоянство, повторяемость, оп ределенный порядок, необходимую причинную связь природных процессов и систем.
Закон радиоактивного распада - зависимость, по которой с течением времени уменьшается число радиоактивных атомов или нестабильных микрообъектов; мате-
15
матически соответствует показательной функции с отрицательным показателем, что определяет чисто случайный и непредсказуемый характер распада.
Закон сохранения - утверждение, выражающее постоянство с течением вре мени физической величины (например, энергии, импульса, момента импульса, электрического заряда) при определенных условиях.
Закон Хаббла - важнейший закон природы, определяющий динамическую эволюцию нашей Вселенной: скорость удаления от Земли далекой галактики прямо пропорциональна расстоянию до нее, что обусловлено общим расширением про странства Метагалактики.
Звезды - гигантские самосветящиеся плазменные шары, в недрах которых происходит термоядерный синтез атомных ядер тяжелых химических элементов (нуклеосинтез) из водорода (протонов) с выделением огромного количества энергии.
Иерархия - система отношений соподчинения, порядок расположения и взаимодействия частей или элементов сложной системы - от высшего к низшему, отражающий их роль в эволюции системы.
Изотопы - разновидности атомов одного и того же химического элемента, атомные ядра которых имеют одинаковое число протонов, но различное число нейтронов.
Импульс (в физике) - произведение массы тела на его скорость.
Инвариантность - неизменность физической величины или свойства систе мы по отношению к некоторому преобразованию.
Интерференция - периодическое усиление и ослабление в пространстве или во времени интенсивности (энергии) волны, образованной наложением двух или бо лее волн с неизменной разностью фаз.
Ионизация - процесс превращения нейтральных атомов и молекул в элек трически заряженные ионы путем отрыва или добавления электронов.
Ионизирующее излучение - поток частиц или квантов электромагнитного излучения, вызывающих ионизацию или возбуждение атомов и молекул среды.
Катализ - возбуждение или значительное ускорение химической реакции не большими добавками специальных веществ (катализаторов).
Катастрофа (в синергетике) - быстрый, необратимый и непредсказуемый переход системы, находящейся в неустойчивом состоянии, в качественно новое со стояние (также распад системы), вызванный незначительными причинами.
Квазары - очень далекие «квазизвездные» космические объекты относитель но небольших размеров (больше звезд, но меньше галактик) с огромной мощно стью излучения, предположительно гигантские черные дыры в ядрах галактик;
Квант - в квантовой теории элемент физического поля, содержащий мини мальную порцию (количество), на которую может изменяться дискретная физиче ская величина (например, энергия, момент импульса); квант действия - это посто янная Планка.
Кварки - элементарные частицы, из которых состоят адроны; относятся к разряду фермионов, имеют дробный электрический заряд (по отношению к элемен тарному заряду) и особый «цветовой заряд»; не существуют в свободном состоянии.
Клетка (в биологии) - элементарная живая система; организм представляет собой сложную систему различных клеток.
Клон - совокупность клеток или организмов, происшедших от общего предка путем бесполого размножения и имеющих одинаковый генотип.
Клонирование - искусственное выращивание организмов с одним и тем же генотипом.
Корпускулярно-волновой дуализм - двойственный характер поведения микрообъекта как частицы (корпускулы) и как волны в различных условиях опыта.
Космогония - наука о происхождении небесных тел (планет, звезд, галактик).
16
Космология - наука о свойствах и эволюции Вселенной как единого целого.
Лапласовский детерминизм - утверждение П, Лапласа о том, что будущее поведение сложных природных систем может быть точно предсказано на основе за конов классической механики; отрицается современным естествознанием.
Пептоны - группа «легких» элементарных частиц (например, электроны и др.), не вступающих в сильные взаимодействия, но участвующих в слабых взаимо действиях; все лептоны относятся к разряду фермионов.
Литосфера - внешняя оболочка «твердой» Земли, включающая земную кору и часть ее верхней мантии.
Макромир - мир макросистем, в частности мир природных объектов, непо средственно доступных органам чувств человека
Макромолекулы - органические молекулы, состоящие из очень большого числа атомов, например, белки, нуклеиновые кислоты.
Макросистема - система, состоящая из огромного числа микрообъектов (атомов и молекул), например, камень, капля воды, живая клетка, человек и т.д.
Мантия Земли - оболочка «твердой» Земли между ее ядром и земной корой.
Материя - философский термин, обозначающий все то, что может прямо или косвенно воздействовать на органы чувств человека или другие физические объек ты; в физике основными видами материи считают вещество, физические поля и физический вакуум.
Мезоны - нестабильные частицы «промежуточной» массы между пептонами и барионами, принадлежат к семейству адронов и состоят из двух кварков; относят ся к разряду бозонов.
Метагалактика - часть нашей Вселенной, доступная наблюдениям (в том числе и с помощью телескопов); включает в себя миллиарды галактик.
Микромир (в физике) - мир микрообъектов.
Микрообъект (в физике) - общее название молекул, атомов, субатомных и элементарных частиц, чье поведение описывается квантовой теорией.
Молекула - наименьшая частица химического соединения (или вещества), сохраняющая все его свойства; состоит из нескольких или многих атомов.
Момент импульса - физическая величина, характеризующая вращение тела вокруг своей оси или вокруг другого тела; для «точечного» тела (например, Земли, движущейся вокруг Солнца) момент импульса равен произведению импульса тела на расстояние от центра вращения; для микрообъектов собственный момент им пульса (спин) принимает целые (бозоны) или полуцелые (фермионы) значения по стоянной Планка.
Мутагены - физические, химические и биологические факторы, вызывающие мутации, например, ионизирующие излучения, яды, вирусы.
Мутация - случайное внезапное изменение наследственных (генетических) структур живых организмов под действием мутагенов.
Нейрон - нервная клетка с отходящими от нее отростками.
Нейтрино - группа электрически нейтральных частиц из разряда лептонов с высокой проникающей способностью и нулевой (или очень маленькой) массой.
Нейтрон - электрически нейтральная частица, входящая в состав атомных ядер; по массе чуть больше массы протона, имеет полуцелый спин и состоит из трех кварков; в свободном состоянии нестабилен.
Ноосфера - предполагаемая «сфера разума» (преобразованная человеком биосфера), которая должна обеспечить целенаправленную («разумную») деятель ность цивилизации в рамках дальнейшего совместного развития биосферы и чело веческого общества.
Нуклеиновые кислоты - биополимеры, состоящие из большого числа нуклеотидов, играют ведущую роль в синтезе белков, сохраняют и передают наследст-
17
венную (генетическую) информацию; в живых организмах существуют в виде моле кул ДНК «РНК.
Нуклеосинтез - образование атомных ядер изотопов химических элемен тов в ядерных реакциях в процессе эволюции Вселенной; выделяют две стадии нуклеосинтеза: космологический, или первичный (до образования звезд), и звездный (внутри звезд в процессе их эволюции и при взрывах звезд).
Нуклеотиды - составные части нуклеиновых кислот (ДНК и РНК), состоят из азотистого основания, сахара и остатка фосфорной кислоты; их линейная последо вательность в молекулах ДНК и РНК кодирует наследственные (генетические) при знаки организма.
Нуклоны - общее название протонов и нейтронов, входящих в атомные ядра.
Онтогенез - индивидуальное развитие особи живого организма от рождения до смерти.
Органогены - основные химические элементы, входящие в состав органиче ских веществ в живых организмах; углерод, кислород, водород, азот и некоторые другие; в геологии органогенные горные породы (или биолиты) - это породы, со стоящие в основном из остатков вымерших животных, растений и продуктов их жиз недеятельности.
Плазма (в физике) - «четвертое» состояние вещества - ионизованный квазинейтральный газ при высокой температуре, состоящий из равного количества ио нов и электронов; в медицине - жидкая часть крови.
Поле (в физике) - один из видов материи; рассматривается как состояние сре ды или «пустого» (свободного от вещества) пространства, в каждой точке которых заданы определенные значения физических величин (например, температуры, скоро сти и т. д.); посредством поля осуществляется взаимодействие тел; в квантовой тео рии поле состоит из квантов (например, электромагнитное поле - из фотонов).
Популяция - совокупность живых организмов одного вида, населяющая оп ределенную территорию и относительно изолированная от других таких же совокуп ностей; рассматривается как элементарная единица эволюционного процесса.
Постоянная Планка - одна из универсальных физических постоянных, ха рактеризующая масштабы микромира и равная 6,63 • 10'34 Дж-с; входит в соотноше ние неопределенностей и определяет минимальный квант действия для микро объектов, а также их спин.
Принцип дополнительности - положение квантовой теории, согласно кото рому получение экспериментальных сведений об одной характеристике микрообъ екта связано с неизбежной потерей информации о его «дополнительной» характе ристике (пример дополнительных величин - координата и импульс частицы).
Принцип Паули - утверждение квантовой теории о том, что в данном состоя нии может находиться только один фермион, определяет структуру электронной оболочки атомов (электроны относятся к разряду фермионов) и тем самым разно образие и свойства химических элементов.
Принцип причинности - утверждение о том, что каждое событие (явление) в мире имеет свою причину и приводит к определенным последствиям; служит важ нейшим принципом научного познания («найти причину»).
Принцип соответствия - положение, выдвинутое Н. Бором, согласно которо му выводы квантовой теории согласуются с соответствующими выводами классиче ской физики в предельном случае перехода дискретных значений физических вели чин (например, энергии) в непрерывные.
Прокариоты - простейшие организмы, клетки которых не имеют оформлен ного ядра (к ним относится вирусы, бактерии, сине-зеленые водоросли).
Протон - положительно заряженная частица атомного ядра, имеет элемен тарный электрический заряд, полуцелый спин и массу чуть меньше массы нейтро-
18
на; состоит из трех кварков; число протонов в ядре определяет место (порядковый номер) химического элемента в таблице Менделеева.
Реликтовое излучение - изотропное фоновое космическое электромагнитное излучение, сохранившееся от ранней стадии эволюции Метагалактики, когда обра зовались нейтральные атомы вещества.
РНК (рибонуклеиновая кислота) - биологическая макромолекула, составная часть цитоплазмы живых клеток и вирусов, участвует в биосинтезе белков и пере даче наследственных (генетических) свойств организма.
Самоорганизация - процесс самопроизвольного усложнения структуры сис темы в неустойчивом состоянии при взаимодействии ее с другими системами.
Самоподобие - вид симметрии природных и математических структур, при которой повторяется форма и свойства объекта в различных масштабах пространст ва и времени, характерна, например, для фракталов.
Сильное взаимодействие - один из видов фундаментальных взаимодейст вий в природе, действует между кварками и обеспечивает устойчивое существова ние атомных ядер.
Симметрия - свойство тел, систем, математических структур (расположение частей, внутреннее строение, форма), которое не изменяется (остается инвариант ным) при некотором их преобразовании.
Синергетика - современная теория процессов самоорганизации в сложных системах, взаимодействующих с другими системами.
Скорость света в вакууме - одна из универсальных физических постоян ных, равная 3 ■ 108 м/с; согласно теории относительности, определяет макси мальную скорость передачи фундаментальных взаимодействий.
Слабое взаимодействие - один из видов фундаментальных взаимодейст вий в природе, вызывает распады микрообъектов (например, свободного нейтро на) с испусканием пептонов.
Соотношение неопределенностей - одно из основных соотношений кванто вой теории, согласно которому произведение неопределенностей координаты и им пульса микрообъекта не может быть меньше постоянной Планка.
Спин - собственный момент импульса микрообъекта, принимающий дис кретные значения, равные соответственно у бозонов и фермионов целым и полуце лым числам от постоянной Планка.
Теория относительности - физическая теория, учитывающая передачу взаимодействий материальных тел с конечной скоростью (скоростью света в ва кууме) и приводящая к выводам об относительном характере измерений простран ственных и временных интервалов; различают специальную теорию относительно сти (теорию пространства и времени без учета гравитации) и общую теорию отно сительности (современную теорию гравитации), в которой закон всемирного тяготе ния справедлив только в предельном случае относительно небольших масс взаимо действующих тел и относительно медленных движений.
Термодинамика - наука о преобразованиях энергии при взаимодействиях макросистем, с передачей ее в форме работы и теплоты.
Термоядерный синтез - слияние легких атомных ядер (например, водорода) в более тяжелые с выделением огромного количества энергии; является основным источником энергии излучения звезд.
Тождественность микрочастиц - неразличимость микрообъектов одного вида между собой в системе при их взаимной перестановке.
Тонкая подстройка Вселенной - сильная зависимость возможности сущест вования известных структур нашей Вселенной (элементарных частиц, атомных ядер, атомов, звезд, галактик, живых организмов, человека) от числовых значений универсальных физических постоянных.
19
Транскрипция (в биологии) - синтез в живых клетках молекулы матричной (информационной) РНК на биологической матрице - молекуле ДНК как первый этап передачи наследственной (генетической) информации от одной клетки к другой.
Трансляция (в биологии) - синтез в живых клетках белков путем «считыва ния» наследственной (генетической) информации, закодированной в молекулах матричной (информационной) РНК.
Универсальные физические постоянные - набор физических величин и их отношений, определяющих свойства основных природных структур, а также их взаи модействий, которые не изменяются со временем и одинаковы для всей нашей Все ленной (например, скорость света в вакууме, гравитационная постоянная, по стоянная Планка, элементарный электрический заряд и др.); их значения точно измеряются, но не выводятся из каких-либо принципов.
Фаза - в теории колебаний и волн числовая характеристика волнового воз
мущения в данной точке пространства и в данный момент времени; в термодинами
ке равновесное состояние вещества, отличающееся по своим физическим свойст
вам от других возможных равновесных состояний того же вещества; в общем смыс
ле отдельная стадия в развитии какого-либо явления или процесса в природе или
обществе. - г!.
Фенотип - совокупность всех признаков и свойств организма, сформировав шихся в процессе его индивидуального развития (онтогенеза).
Ферменты - биологические катализаторы (энзимы) - вещества белковой природы, присутствующие во всех живых клетках, направляющие, регулирующие и многократно ускоряющие биохимические процессы в них; играют важнейшую роль в обмене веществ.
Фермионы - согласно квантовой теории, один из двух возможных типов микрообъектов, имеющих (в отличие от бозонов) полуцелый спин и коллективные свойства, описываемые статистикой Ферми-Дирака, например, электроны; прото ны, нейтроны, кварки и др.
Физическая величина - обобщенное свойство природных процессов, объек тов и систем, которое выражает их взаимосвязи и может быть измерено, например, масса, энергия, температура, электрический заряд и т. д.
Физический вакуум (в квантовой теории) - состояние с минимальной энерги ей всех физических полей; рассматривается как особый вид материи, когда отсут ствуют реальные частицы, но постоянно рождаются и быстро исчезают виртуальные (возможные) частицы, которые могут взаимодействовать при определенных услови ях с реальными.
Филогенез - процесс исторического развития (эволюции) мира живых орга низмов, видов, родов, семейств и т. д.
Фотоны - кванты электромагнитного излучения (в частности света) нулевой массы, переносящие электромагнитное взаимодействие.
Фракталы - природные и математические структуры, обладающие самоподобием, например, снежинки, формы облаков и береговых линий, нервная и кровенос ная системы животных и т.п.
Фундаментальные взаимодействия - четыре вида взаимодействий (силь ное, электромагнитное, слабое и гравитация), к которым могут быть сведены все другие взаимодействия в природе.
Химический элемент - простое вещество, неразложимое в химии на более простые; состоит из одинаковых атомов с одним и тем же электрическим зарядом атомного ядра.
Хромосомы - структурные элементы ядра клетки, содержащие молекулы ДНК, в которых заключена наследственная (генетическая) информация организма.
Объем 1,25 печ. л. Тираж 100 экз.
20
Цепная реакция - тип химической или ядерной реакции, при которой каждая реакция вызывает несколько таких же; имеет характер горения или взрыва.
Цикл Карно - в термодинамике круговой процесс идеальной тепловой маши ны с максимальным КПД преобразования теплоты в работу.
Цитоплазма - внеядерная часть содержимого животных и растительных клеток.
Черная дыра - сверхплотный материальный объект, способный полностью «замкнуть» пространство и время вокруг себя, тем самым отделив эту область от остальной части Вселенной; реальность черных дыр еще не получила окончательно го опытного подтверждения, хотя их возможное существование в природе выводится из общей теории относительности.
Экосистема - единый природный комплекс, образованный живыми организ мами и средой их обитания; в качестве экосистемы можно рассматривать пруд, луг, океан и т. д., а также биосферу в целом.
Электромагнитное взаимодействие - один из видов фундаментальных взаимодействий, обусловленный наличием в природе электрических зарядов; объ ясняет существование и свойства атомов, молекул, кристаллов, характер химиче ских связей, химических реакций, сил трения и упругости.
Электрон - элементарная частица группы пептонов, входящая в состав атомов; имеет отрицательный элементарный заряд, полуцелый спин и массу, кото рая в 1836 раз меньше массы протона; потоки электронов сегодня широко исполь зуются в разнообразных электронных приборах (телевизорах, компьютерах, ускори телях и т.д.).
Элементарные частицы - самые простые микрообъекты, не имеющие внут ренней структуры; сегодня к ним относят лептоны, кварки, фотоны, а также пере носчики гравитации, сильного и слабого взаимодействия; в современной физике протоны и нейтроны не считаются, как раньше, элементарными, так как состоят из кварков.
Элементарный (электрический) заряд - минимальное значение электриче ского заряда, наблюдаемое в природе и равное 1,6 • 1СГ19 Кл; кварки, которые имеют дробный заряд (по отношению к элементарному), не существуют в свободном со стоянии.
Энергия - универсальная мера движения и взаимодействия природных объ ектов; важнейшим законом природы является закон сохранения энергии: в изолиро ванной системе тел полная энергия системы сохраняется с течением времени, но может переходить из одной формы в другую.
Энергия связи - энергия, необходимая для отделения от системы какого-либо ее элемента или для полного разделения системы на ее составные части.
Энтропия - термодинамическая характеристика состояния системы, опреде ляющая меру ее неупорядоченности (беспорядка); в теории информации определя ет меру неопределенности сообщения; согласно второму закону термодинамики, в изолированной системе энтропия не может убывать, т.е. в сложной системе, предос тавленной самой себе, беспорядок только растет.
Эукариоты - высшие (по сравнению с прокариотами) организмы, клетки ко торых содержат ядро, отделенное оболочкой от цитоплазмы.
ПРОГРАММА
учебной дисциплины
«КОНЦЕПЦИИ СОВРЕМЕННОГО ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ»
Степан Харланович КАРПЕНКОВ Владимир Васильевич ЛОГВИНОВ
Редактор Г.И. Санкина Компьютерная верстка
и техническое редактирование А.Ю. Хромушкина
Тематический план изданий 2002 г.
ЛР№ 020715 от 02.02.98 г.
Подп. в печ. 22.02.2002. Формат 60x90/16.
Уч.-изд. л. 1,4. Изд. № 80/2002.
Заказ № 316.
Государственный университет управления
Издательский центр ГУУ
109542, Москва, Рязанский проспект, 99
Ответственность за сведения, представленные в издании, несут авторы.