- •Учебно-методический комплекс по дисциплине
- •Содержание
- •I. Учебная программа дисциплины
- •I. Учебная программа дисциплины
- •Пояснительная записка
- •Цели и задачи изучения дисциплины
- •3. Требования к уровню освоения дисциплины
- •4. Содержание дисциплины
- •4.1. Содержание дисциплины, структурированное по видам учебных занятий с указанием их объемов в часах
- •Распределение часов по темам и видам учебной работы
- •4.2. Содержание разделов и тем
- •Тема 4. Развитие представлений о материи, движении и взаимодействии
- •Раздел II. Пространство, время, симметрия
- •Тема 5. Эволюция представлений о пространстве и времени
- •Тема 6. Специальная теория относительности (сто). Общая теория относительности (ото).
- •Тема 7. Принципы симметрии, законы сохранения
- •Раздел III. Структурные уровни и системная организация материи
- •Тема 8. Системные уровни организации материи. Микро-, макро-, мегамиры.
- •Тема 9. Структуры микромира
- •Тема 10. Химические системы
- •Тема 11. Особенности биологического уровня организации материи
- •Раздел IV. Порядок и беспорядок в природе
- •Раздел V. Панорама современного естествознания
- •Тема 16. Космология (мегамир)
- •Тема 17. Геологическая эволюция
- •Тема 18. Происхождение жизни. Эволюция и развитие живых систем.
- •Тема 19. История жизни на Земле и методы исследования эволюции.
- •Тема 20. Генетика и эволюция
- •Раздел VI. Биосфера и человек
- •Тема 21. Экосистемы (многообразие живых организмов - основа организации и устойчивости биосферы)
- •Тема 22. Учение о биосфере
- •Тема 23. Человек в биосфере
- •Тема 24. Глобальный экологический кризис (экологические функции литосферы, экология и здоровье).
- •5. Организация промежуточного и итогового контроля знаний
- •5.1. Система формирования 100-балльной оценки
- •5.2. Образцы тестовых и контрольных заданий
- •5.3. Форма итогового контроля
- •5.4. Перечень вопросов к зачету или экзамену
- •1. Методические указания по выполнению отдельных видов учебной работы
- •Тема 3. Развитие научных исследовательских программ и картин мира (история естествознания, тенденции развития).
- •Тема 1. Научный метод познания
- •Тема 18. Происхождение жизни. Эволюция и развитие живых систем.
- •2.Методические указания по организации самостоятельной работы
- •3. Технические средства обучения и контроля
- •III. Учебные материалы
- •Раздел I. Эволюция научного метода и естественнонаучной картины мира
- •Тема 1.1. Научный метод познания
- •Тема 1.2. Естественнонаучная и гуманитарная культуры
- •Тема 1.3. Развитие научных исследовательских программ и картин мира (история естествознания, тенденции развития)
- •1) Астрономия
- •2) Космология
- •3) Биология
- •4) Медицина
- •5) Физика
- •6) Информатика и кибернетика
- •7) Геология и науки о Земле
- •1) Физика, космология и астрономия
- •2) Биология
- •3) Медицина
- •4) Психофизиология
- •5) Кибернетика и информатика
- •Темы 1.4. Развитие представлений о материи
- •1. Корпускулярная концепция
- •2. Континуальная концепция
- •3. Корпускулярно-волновой дуализм
- •Тема 1.5. Развитие представлений о движении
- •1. Движение
- •Тема 1.6. Развитие представлений о взаимодействии
- •Раздел II. Пространство, время, симметрия Тема 2.1. Эволюция представлений о пространстве и времени
- •Два типа движения (по Аристотелю)
- •Два типа времени
- •Две современные модели времени
- •Тема 2.2. Специальная теория относительности (сто)
- •Тема 2.3. Общая теория относительности
- •Тема 2.4. Принципы симметрии, законы сохранения
- •1. Понятие симметрии в естествознании
- •2. Стереоизомерия и асимметрия живого (нарушенные симметрии)
- •3. Симметрия и законы сохранения
- •Раздел III. Структурные уровни и системная организация материи Тема 3.1. Микро-, макро-, мегамиры
- •Тема 3.2. Системные уровни организации материи
- •Свойства систем
- •Тема 3.3. Структуры микромира
- •Тема 3.4. Химические системы
- •Тема 3.5. Особенности биологического уровня организации материи
- •1. Основные признаки жизни
- •2. Специфика, единство и многообразие живого
- •3. Уровни организации живых систем
- •Раздел IV. Порядок и беспорядок в природе Тема 4.1. Динамические и статистические закономерности в природе
- •1. Идеи детерминизма
- •2. Динамические и статистические закономерности в природе
- •Тема 4.2. Концепции квантовой механики
- •Тема 4.3. Принцип возрастания энтропии
- •1. Основные понятия
- •2. Законы (начала) классической термодинамики
- •3. Принцип возрастания энтропии. Соотношение порядка и беспорядка в природе.
- •Тема 4.4. Закономерности самоорганизации. Принципы универсального эволюционизма.
- •Раздел V. Панорама современного естествознания
- •Тема 5.1. Космология (мегамир)
- •Альтернативные космологические модели
- •Тема 5.2. Геологическая эволюция
- •Тема 5.3. Происхождение жизни (эволюция и развитие живых систем)
- •1. Возникновение жизни
- •Тема 5.4. Эволюция живых систем
- •Тема 5.5. История жизни на Земле и методы исследования эволюции (эволюция и развитие живых систем)
- •Этапы развития жизни на Земле
- •Тема 5.6. Генетика и эволюция
- •Раздел VI. Биосфера и человек Тема 6.1. Экосистемы (многообразие живых организмов - основа организации и устойчивости биосферы)
- •Тема 6.2. Биосфера
- •Тема 6.3. Человек в биосфере
- •К концу хх века на Земле сложился комплекс экологических проблем, основные из которых следующие:
- •Практикум Практические и контрольные задания для работы на занятиях и самостоятельной работы
- •Классификация понятий по области научного знания
- •Виды понятий
- •Античная наука
- •Наука в развитии
- •Основные достижения, открытия, имена
- •История часов
- •Фундаментальные физические взаимодействия
- •Микро-, макро- и мегамиры
- •Сравнительная характеристика днк и рнк
- •Уровни организации биологических систем
- •Солнечная система
- •Практические работы Тема: Изучение индивидуальных авторитмов Теоретическая часть
- •Практическая часть
- •Часть 1
- •1. Определите им без отсчета и без помехи.
- •2. Определите им с отсчетом, без помехи.
- •3. Определите им без отсчета, но с помехой.
- •4. Определите им с отсчетом и помехой.
- •Часть 2
- •Пример графика расчета физического, эмоционального и интеллектуального ритмов
- •Тема: Определение индивидуального профиля асимметрии
- •I. Теоретическая часть
- •II. Практическая часть
- •1. Определение ведущей руки (тест Аннет)
- •2. Тесты на несознательные двигательные реакции (более надежны, чем тест Аннет)
- •III. Форма отчетности
- •Асимметрия мозга
- •Клеточные автоматы Теоретическая часть
- •Ход работы
2. Континуальная концепция
Сторонники концепции непрерывности материи в разные исторические этапы: Анаксагор, Аристотель, Р. Декарт, Эйлер, М. Фарадей, Д. Максвелл, Г. Герц, Г. Лоренц, Г.Гельмгольц, Дж.Рэлей.
Р.Декарт отрицал существование пустого пространства, для него основной атрибут материи – не частицы, а вихри, протяженность. Само пространство также представляет собой физическое тело и обладает протяженностью. Поскольку протяженные тела непрерывно заполняют пространство, нигде не оставляя пустых промежутков, постольку взаимодействие тел осуществляется всегда путем их непосредственного контакта. Ученые того времени полагали, что все мировое пространство непрерывно заполнено особым веществом - эфиром, находящимся в состоянии постоянного вихреобразного движения и увлекающим планеты, обеспечивая их перемещения в пространстве. Эта концепция непрерывности строения материи была достаточно правдоподобной; но она не давала возможности объяснить наблюдаемые астрономами закономерности в движении планет, вычислить их траектории и основные элементы орбит, построить количественную теорию планетарных движений. Все это было сделано И. Ньютоном, давшим строгую количественную теорию движения планет, на основании принципов концепции прерывности (корпускулярной концепции). Вместе с тем, в противоположность дискретной, корпускулярной теории света, Л. Эйлер и М. Ломоносов отстаивают волновую теорию света. Но господствующей доктриной долгое время остается доктрина корпускул. Новый поворот к концепции непрерывности и развитие учения о поле связан с именами М. Фарадея, Д. Максвелла, Г. Герца. Их научными работами был открыт принципиально новый, качественно своеобразный вид материи – поле. Постепенно понятие поля утвердило за собой руководящее место в качестве одного из основных физических понятий. Так был открыт принципиально новый, качественно своеобразный вид материи. Стало очевидным, что материя может существовать не менее чем в двух несводимых друг к другу формах (вещество, в основе которого лежит частица, атом; и поле, в основе которого лежит волна).
Концепция Максвелла появилась спустя 200 лет после Ньютона и представляет собой равноправное с ней описание природного объекта – электромагнитного поля – качественно отличного от частиц.
Итогом дальнейшего развития континуальной традиции в конце 19 в. явился отказ от механической картины мира (МКМ) и замена ее электродинамической (ЭДКМ). В ней предполагалось, что основу природы составляют электромагнитные и гравитационные поля, а наблюдаемые формы вещества – это всего лишь вторичные проявления физических полей. Т.о., в ЭДКМ все многообразие мира сводится к непрерывным полям (континууму), подчиняющимся теории Максвелла.
Первое уравнение Максвелла: «переменное магнитное поле также создает переменное магнитное поле, как и электрический ток». Концептуальное значение этого уравнения:
во-первых, в определение тока включено не только движение материальных носителей заряда, но и переменное электрическое поле;
во-вторых, источником магнитного поля является электрический ток любой природы (ток проводимости и ток смещения).
Второе уравнение Максвелла: изменение магнитного поля создает переменное электрическое поле. Концептуальный смысл уравнения: электрическое и магнитное поля взаимосвязаны и способны превращаться одно в другое.
Третье уравнение Максвелла: магнитных зарядов не существует
Четвертое уравнение Максвелла: электрические заряды порождают электрическое поле.
Главный качественный смысл уравнений Максвелла:
Изменение магнитного поля приводит к возникновению электрического поля, а вокруг изменяющегося электрического поля возникает магнитное поле;
Электрическое и магнитное поля, непрерывно изменяясь, возбуждают друг друга. В результате возникают электромагнитные волны, которые распространяются в вакууме со скоростью света.
Электродинамика подтвердила и расширила принцип относительности Галилея: все законы физики (а не только механики) одинаковы во всех системах отсчета, движущихся равномерно и прямолинейно друг относительно друга. Это главное концептуальное утверждение электродинамики.
Основные положения электромагнитной картины мира.
Материя представлена в двух формах: вещество и поле. Главное свойство форм материи: вещество и поле – самостоятельные субстанции и не могут переходить друг в друга.
Появилась новая форма движения – электромагнитная волна. Механическое движение корпускулы или частицы вещества всегда осуществляется по траектории, представляющей собой линию в пространстве-времени. К движению поля понятие траектории неприменимо, так как волны одновременно распространяются во всех направлениях.
Исчезло утверждение о мгновенной передаче взаимодействия – дальнодействие сменилось близкодействием. Кроме гравитационного взаимодействия, известного ещё И. Ньютону, в электродинамике рассматривается электромагнитное, приводящее к возникновению как сил притяжения, так и сил отталкивания между одноименно заряженными телами.
Пространство и время остались как в механической картине мира: они абсолютны, независимы друг от друга и тех материальных процессов, которые в них происходят.
Остался неизменным лапласовский детерминизм, т.е. утверждение об однозначности причинно-следственных связей.