Поможем написать учебную работу
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
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 образовательным стандартом высшего профессионального образования, утвержденным Министерством образования России 21.02.2000 г., с учетом примерных программ дисциплины «Концепции современного образования», одобренных экспертным советом по естественно-научному образованию и утвержденных Департаментом образовательных программ и стандартов профессионального образования.
Данная программа является базовой для студентов всех специальностей и специализаций Государственного университета управления. На ее основе перед началом учебного года составляются годовые рабочие программы и календарные планы, учитывающие специфику и особенности специальности и специализации.
Цель изучения концепций современного естествознания - ознакомить студентов с фундаментальными концепциями естествознания и естественно-научными основами современных технологий, энергетики и экологии для формирования целостного 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 основополагающих идей и систем современных взглядов на естественно-научные проблемы без привлечения сложного математического аппарата. Естественно-научная сущность изучаемых вопросов должна представляться в форме, доступной выпускникам средней школы.
Основные задачи при изучении данной дисциплины - приобретение основ современных 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, тестирование и самотестирование, а также самостоятельная работа студентов с учебным материалом (учебниками, учебными пособиями, методическими указаниями, заданиями, специальной литературой) под контролем преподавателя.
Лекции и семинарские занятия проводятся с использованием технических средств обучения (плакатов, слайдов, раздаточного материала, учебных и методических 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 самостоятельной работы студентов, широком применении технических средств обучения и прежде всего персональных компьютеров. Все виды учебных занятий обеспечиваются специальными учебно-методическими пособиями.
Дисциплина «Концепции современного естествознания», согласно данной программе, состоит из 11 тем, последовательно раскрывающих основные понятия, законы 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 специальностей предусмотрено выполнение домашнего задания (написание реферата по теме, согласованной с преподавателем и подготовка к докладу на семинаре). Для специальности 351400 «Прикладная информатика в управлении» учебным планом предусмотрена 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 компьютеров 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, выполнению лабораторных работ, написанию рефератов и курсовой работы, организации самостоятельной работы и подготовке к контрольным мероприятиям даются s специальных 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 очно-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 |
семинарские занятия |
лабораторные 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 естествознания 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 студента 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 очно-заочной формы обучения.
3. СОДЕРЖАНИЕ ТЕМ ПРОГРАММЫ
Тема 1. Естествознание и окружающий мир
Предмет изучения современного естествознания. Естественно-научные знания, современное образование и сфера управления. Концептуальный подход к изучению явлений и законов природы. Роль естествознания в формировании профессиональных знаний. Фундаментальные и прикладные проблемы естествознания. Краткая история развития естествознания. Естествознание и математика. Естественнонаучные 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 естественно-научного познания. Методы и приемы естественно-научных исследований. Естествознание как единство эмпирического и теоретического познания. Наблюдения и измерения. Эксперимент - основа естествознания. Погрешности измерений и обработка экспериментальных результатов. Формирование и особенности естественно-научных теорий. Научное открытие и доказательство. Современные средства естественно-научных исследований. Важнейшие достижения современного естествознания.
Тема 3. Фундаментальные законы и концепции естествознания Физика - фундаментальная отрасль естествознания. Основные этапы развития физики. Концепции материи, движения, пространства и времени. Фундаментальные взаимодействия. Структурная организация материи. Концепция атомизма. Вещество, поле и физический вакуум. Концепции симметрии и инвариантности. Свой-
ства пространства, времени и законы сохранения. Принцип относительности. Фундаментальные законы Ньютона. Принцип причинности и лапласовский детерминизм. Статистические и термодинамические свойства макросистем. Термодинамические законы. Необратимость реальных процессов и концепция энтропии. Основные положения 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 свойства микрочастиц. Квантово-механическое описание процессов в микромире. Соотношение неопределенностей. Принципы дополнительности и соответствия. Вероятностный характер микропроцессов. Тождественность микрочастиц, симметрия волновой функции и принцип Паули. Фермионы и бозоны. Радиоактивность. Закон радиоактивного распада. Строение атомного ядра и свойства ядерных сил. Ядерные процессы. Элементарные частицы. Понятие о кварках. Частицы и античастицы. Объединение слабого и электромагнитного взаимодействий. Современные ускорители. Перспективы развития физики микромира.
Тема 5. Концепция развития и эволюция Вселенной
Сущность концепции развития. Необходимые условия самоорганизации открытых 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 нуклеосинтез. Эволюция галактик и звезд. Синтез химических элементов в звездах Сверхновые, пульсары, квазары и черные дыры. Средства наблюдений объектов Вселенной. Проблема поиска внеземных цивилизаций. Солнечная система - часть Вселенной. Земля - планета Солнечной системы. Литосферные плиты и земная кора. Гидросфера и атмосфера.
Тема 6. Естественно-научные знания о веществе
Развитие знаний о веществе.'Периодическая система элементов."Изотопы и новые химические элементы. Распространенность химических элементов."Химические связи и многообразие химических систем. Разновидности химических процессов. Масштабы химической индустрии. Современные средства управления химическими процессами. Синтез неорганических и органических соединений. Современный катализ. Перспективные химические процессы. Природные запасы и потребление органического и неорганического сырья. Синтетические материалы. Традиционные материалы с новыми свойствами и перспективные материалы. Средства сохранения материалов.
Тема 7. Биосферный уровень организации материи
Зарождение живой материи. Основополагающие жизненные системы. Строение и разновидности клеток. Биосинтез белков и роль ферментов. Носители генетической информации. Состав и структура молекул ДНК и РНК. Геном организма. Репликация ДНК, трансляция и транскрипция. .Свойства генетического кода. Современные 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. Жизнеобеспечение 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 распознавание 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 производства и потребления энергии. Тепловые электростанции. Повышение эффективности энергосистем. Парогазовые установки. Гидроисточники и геотермальные источники энергии. Перспективы развития гелиоэнергетики. Энергия ветра и ее использование. Атомная энергетика. Модификации ядерных реакторов. Ядерное топливо. Проблемы использования термоядерного синтеза. Особенности развития отечественной энергетики. Энергетика будущего.
Тема 10. Естественно-научные аспекты экологии
Космическое и внутрипланетарное воздействие на биосферу. Глобальные катастрофы и эволюция жизни. Биосфера и предотвращение экологической катастрофы. Природные катастрофы и климат. Парниковый эффект и кислотные осадки. Сохранение озонового слоя. Водные ресурсы и проблемы их сохранения. Потребление энергии и среда нашего обитания. Радиоактивное воздействие на биосферу. Естественный 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. Воздействие промышленности и автотранспорта на окружающую среду. Преобразование транспортных услуг. Экологические проблемы городов и особенности мегаполисов. Решение проблем загрязнения и утилизации отходов. Перспективные материалы, 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 выполняют контрольные работы и домашнее задание. Количество, состав и порядок выполнения 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 проблем?
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 сложных 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 энциклопедия, 1988- 1998.
25.Фолта Я., Новы Л. История естествознания в датах: Хронологический обзор. - 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 энциклопедия, 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.: Высшая 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 животных белков.
Античастицы - частицы, имеющие по отношению к соответствующим частицам (их «двойникам») противоположные знаки зарядов, но одинаковые массы, спин и другие характеристики, например, электрон-позитрон, протон-антипротон, нейтрон-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 заряженных 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 химически 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 атома, но массой, почти равной массе всего атома; состоит из протонов и нейтронов.
Барионы - «тяжелые» микрообъекты, состоящие из трех кварков; к ним относятся нуклоны и более тяжелые нестабильные частицы.
Белки - высокомолекулярные органические соединения, важнейшая составная часть клеток и тканей живых организмов, участвуют во всех основных процессах жизнедеятельности.
Биогеоценоз - сложный природный комплекс (экосистема) с более или менее 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, активной 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 между собой.
Бифуркация - разветвление траектории движения тела или дальнейшего пути развития системы в некоторый момент времени.
Близкодействие - передача взаимодействия посредством физических полей с конечной скоростью.
Бозоны - согласно квантовой теории, один из двух возможных типов микрообъектов, имеющих (в отличие от фермионов) целый спин и коллективные свойства, описываемые статистикой Бозе-Эйнштейна, например, фотоны, мезоны и др.
Большой взрыв - кратковременный период эволюции нашей Вселенной сразу 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 скрещивании жизнеспособное потомство; например, все люди на Земле биологически относятся к одному виду - Homo sapiens (Человек разумный).
Вирусы - доклеточная форма жизни; состоят из молекул ДНК или РНК, окруженных 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, совокупность 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 анализу, а также о других «вселенных» с совершенно иными свойствами.
Галактика - система огромного числа звезд, других небесных тел, межзвездной 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 определенном 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, сложившаяся в процессе эволюции живых организмов в молекулах нуклеиновых кислот в виде линейной последовательности нуклеотидов, что обеспечивает определенные 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 получения новых качеств и свойств лекарств, растений, животных.
Геном - совокупность генов в одинарном наборе хромосом животной или растительной клетки.
Генотип — совокупность всех наследственных факторов организма, включая все его гены.
Голография - наиболее полная (объемная) запись изображения объекта, основанная на интерференции волн.
Гравитационная постоянная - одна из универсальных физических постоянных, 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 расстоянии 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 популяций и видов живых организмов, наилучшим образом приспособленных к условиям окружающей среды, и гибели неприспособленных.
Закон возрастания энтропии - второй закон (или начало) термодинамики: энтропия изолированной системы не убывает.
Закон природы - утверждение, выражающее постоянство, повторяемость, определенный 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 времени 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 пространства 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 системы по отношению к некоторому преобразованию.
Интерференция - периодическое усиление и ослабление в пространстве или во времени интенсивности (энергии) волны, образованной наложением двух или более волн с неизменной разностью фаз.
Ионизация - процесс превращения нейтральных атомов и молекул в электрически 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 небольшими добавками специальных веществ (катализаторов).
Катастрофа (в синергетике) - быстрый, необратимый и непредсказуемый переход системы, находящейся в неустойчивом состоянии, в качественно новое состояние (также распад системы), вызванный незначительными причинами.
Квазары - очень далекие «квазизвездные» космические объекты относительно небольших размеров (больше звезд, но меньше галактик) с огромной мощностью излучения, предположительно гигантские черные дыры в ядрах галактик;
Квант - в квантовой теории элемент физического поля, содержащий минимальную порцию (количество), на которую может изменяться дискретная физическая величина (например, энергия, момент импульса); квант действия - это постоянная Планка.
Кварки - элементарные частицы, из которых состоят адроны; относятся к разряду фермионов, имеют дробный электрический заряд (по отношению к элементарному 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 законов классической механики; отрицается современным естествознанием.
Пептоны - группа «легких» элементарных частиц (например, электроны и др.), не вступающих в сильные взаимодействия, но участвующих в слабых взаимодействиях; 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, непосредственно 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 объекты; 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; относятся 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 импульса (спин) принимает целые (бозоны) или полуцелые (фермионы) значения постоянной 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») деятельность цивилизации в рамках дальнейшего совместного развития биосферы и человеческого 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 молекул ДНК «РНК.
Нуклеосинтез - образование атомных ядер изотопов химических элементов 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 последовательность в молекулах ДНК и РНК кодирует наследственные (генетические) признаки 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 органических веществ в живых организмах; углерод, кислород, водород, азот и некоторые другие; в геологии органогенные горные породы (или биолиты) - это породы, состоящие в основном из остатков вымерших животных, растений и продуктов их жизнедеятельности.
Плазма (в физике) - «четвертое» состояние вещества - ионизованный квазинейтральный газ при высокой температуре, состоящий из равного количества ионов и электронов; в медицине - жидкая часть крови.
Поле (в физике) - один из видов материи; рассматривается как состояние среды или «пустого» (свободного от вещества) пространства, в каждой точке которых заданы определенные значения физических величин (например, температуры, скорости и т. д.); посредством поля осуществляется взаимодействие тел; в квантовой теории поле состоит из квантов (например, электромагнитное поле - из фотонов).
Популяция - совокупность живых организмов одного вида, населяющая определенную территорию и относительно изолированная от других таких же совокупностей; рассматривается как элементарная единица эволюционного процесса.
Постоянная Планка - одна из универсальных физических постоянных, характеризующая масштабы микромира и равная 6,63 • 10'34 Дж-с; входит в соотношение неопределенностей и определяет минимальный квант действия для микрообъектов, а также их спин.
Принцип дополнительности - положение квантовой теории, согласно которому получение экспериментальных сведений об одной характеристике микрообъекта связано с неизбежной потерей информации о его «дополнительной» характеристике (пример дополнительных величин - координата и импульс частицы).
Принцип Паули - утверждение квантовой теории о том, что в данном состоянии может находиться только один фермион, определяет структуру электронной оболочки атомов (электроны относятся к разряду фермионов) и тем самым разнообразие и свойства химических элементов.
Принцип причинности - утверждение о том, что каждое событие (явление) в мире имеет свою причину и приводит к определенным последствиям; служит важнейшим принципом научного познания («найти причину»).
Принцип соответствия - положение, выдвинутое Н. Бором, согласно которому выводы квантовой теории согласуются с соответствующими выводами классической физики в предельном случае перехода дискретных значений физических величин (например, энергии) в непрерывные.
Прокариоты - простейшие организмы, клетки которых не имеют оформленного ядра (к ним относится вирусы, бактерии, сине-зеленые водоросли).
Протон - положительно заряженная частица атомного ядра, имеет элементарный 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 образовались нейтральные атомы вещества.
РНК (рибонуклеиновая кислота) - биологическая макромолекула, составная часть цитоплазмы живых клеток и вирусов, участвует в биосинтезе белков и передаче наследственных (генетических) свойств организма.
Самоорганизация - процесс самопроизвольного усложнения структуры системы 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 пространства и времени, характерна, например, для фракталов.
Сильное взаимодействие - один из видов фундаментальных взаимодействий в природе, действует между кварками и обеспечивает устойчивое существование атомных ядер.
Симметрия - свойство тел, систем, математических структур (расположение частей, внутреннее строение, форма), которое не изменяется (остается инвариантным) при некотором их преобразовании.
Синергетика - современная теория процессов самоорганизации в сложных системах, взаимодействующих с другими системами.
Скорость света в вакууме - одна из универсальных физических постоянных, равная 3 ■ 108 м/с; согласно теории относительности, определяет максимальную скорость передачи фундаментальных взаимодействий.
Слабое взаимодействие - один из видов фундаментальных взаимодействий в природе, вызывает распады микрообъектов (например, свободного нейтрона) с испусканием пептонов.
Соотношение неопределенностей - одно из основных соотношений квантовой теории, согласно которому произведение неопределенностей координаты и импульса микрообъекта не может быть меньше постоянной Планка.
Спин - собственный момент импульса микрообъекта, принимающий дискретные значения, равные соответственно у бозонов и фермионов целым и полуцелым числам от постоянной Планка.
Теория относительности - физическая теория, учитывающая передачу взаимодействий материальных тел с конечной скоростью (скоростью света в вакууме) и приводящая к выводам об относительном характере измерений пространственных и временных интервалов; различают специальную теорию относительности (теорию пространства и времени без учета гравитации) и общую теорию относительности (современную теорию гравитации), в которой закон всемирного тяготения справедлив только в предельном случае относительно небольших масс взаимодействующих 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 существования 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 «считывания» 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 взаимодействий, которые не изменяются со временем и одинаковы для всей нашей Вселенной (например, скорость света в вакууме, гравитационная постоянная, постоянная 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, сформировавшихся 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; протоны, нейтроны, кварки и др.
Физическая величина - обобщенное свойство природных процессов, объектов 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 энергией всех физических полей; рассматривается как особый вид материи, когда отсутствуют реальные частицы, но постоянно рождаются и быстро исчезают виртуальные (возможные) частицы, которые могут взаимодействовать при определенных условиях с реальными.
Филогенез - процесс исторического развития (эволюции) мира живых организмов, 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 кровеносная системы животных и т.п.
Фундаментальные взаимодействия - четыре вида взаимодействий (сильное, 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 машины 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 окончательного опытного подтверждения, хотя их возможное существование в природе выводится из общей теории относительности.
Экосистема - единый природный комплекс, образованный живыми организмами 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; объясняет существование и свойства атомов, молекул, кристаллов, характер химических связей, химических реакций, сил трения и упругости.
Электрон - элементарная частица группы пептонов, входящая в состав атомов; имеет отрицательный элементарный заряд, полуцелый спин и массу, которая в 1836 раз меньше массы протона; потоки электронов сегодня широко используются в разнообразных электронных приборах (телевизорах, компьютерах, ускорителях и т.д.).
Элементарные частицы - самые простые микрообъекты, не имеющие внутренней структуры; сегодня к ним относят лептоны, кварки, фотоны, а также переносчики 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 электрического заряда, наблюдаемое в природе и равное 1,6 • 1СГ19 Кл; кварки, которые имеют дробный заряд (по отношению к элементарному), не существуют в свободном состоянии.
Энергия - универсальная мера движения и взаимодействия природных объектов; важнейшим законом природы является закон сохранения энергии: в изолированной 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, определяющая меру ее неупорядоченности (беспорядка); в теории информации определяет меру неопределенности сообщения; согласно второму закону термодинамики, в изолированной системе энтропия не может убывать, т.е. в сложной системе, предоставленной самой себе, беспорядок только растет.
Эукариоты - высшие (по сравнению с прокариотами) организмы, клетки которых 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.