- •Концепции современного естествознания
- •I оглавление
- •Раздел I. Научный метод 7
- •Раздел II. История естествознания 42
- •Раздел III. Элементы современной физики 120
- •Раздел IV. Основные понятия и представления химии 246
- •Раздел V.. Возникновение и эволюция жизни 266
- •Раздел VI. Человек 307
- •I введение
- •Раздел I научный метод
- •1 .1. Научное наблюдение
- •1.2. Эксперимент
- •1.3. Измерение
- •2. Общенаучные методы теоретического познания
- •2 .1. Абстрагирование и идеализация. Мысленный эксперимент
- •2.2. Формализация. Язык науки
- •2.3. Индукция и дедукция
- •3 .1. Анализ и синтез
- •3.2. Аналогия и моделирование
- •Раздел II
- •1.1. Натурфилософия и ее место в истории естествознания. Возникновение античной науки.
- •1.2. Миропонимание и научные достижения натурфилософии античности. Атомистика. Геоцентрическая космология. Развитие математики и механики
- •2. Естествознание эпохи средневековья
- •3 .1. Научные революции в истории естествознания
- •3.2. Первая научная революция. Гелиоцентрическая система мира. Учение о множественности миров
- •3.3. Вторая научная революция. Создание классической механики и экспериментального естествознания. Механическая картина мира
- •3.4. Химия в механистическом мире
- •3.5. Естествознание Нового времени и проблема философского метода
- •3.6. Третья научная революция. Диалектизация естествознания
- •3.7. Очищение естествознания
- •3.8. Исследования в области электромагнитного поля и начало крушения механистической картины мира
- •I Естествознание XX века
- •4 .1. Четвертая научная революция. Проникновение в глубь материи. Теория относительности и квантовая механика. Окончательное крушение механистической картины мира
- •4.2. Научно-техническая революция, ее естественнонаучная составляющая и исторические этапы
- •4.3. Панорама современного естествознания 4.3.1. Особенности развития науки в XX столетии
- •4.3.2. Физика микромира и мегамира. Атомная физика
- •4.3.3. Достижения в основных направлениях современной химии
- •4.3.4. Биология XX века: познание молекулярного уровня жизни. Предпосылки современной биологии.
- •4.3.5. Кибернетика и синергетика
- •Раздел III
- •I Пространство и время
- •1 .1. Развитие представлений о пространстве и времени в доньютоновский период
- •1. 2. Пространство и время
- •1.3. Дальнедействиеи близкодействие. Развитие понятия «поля»
- •2 .1. Принцип относительности Галилея
- •2.2. Принцип наименьшего действия
- •2.3. Специальная теория относительности а. Эйнштейна
- •1. Принцип относительности: все законы природы оди наковы во всех инерциальных системах отсчета.
- •2. Принцип постоянства скорости света: скорость света в пустоте одинакова во всех инерциальных системах от счета и не зависит от движения источников и приемни ков света.
- •2.4. Элементы общей теории относительности
- •3. Закон сохранения энергии в макроскопических процессах
- •3.1. «Живая сила»
- •3.2. Работа в механике. Закон сохранения и превращения энергии в механике
- •3.3. Внутренняя энергия
- •3.4. Взаимопревращения различных видов энергии друг в друга
- •4. Принцип возрастания энтропии
- •4.1. Идеальный цикл Карно
- •4.2. Понятие энтропии
- •4.3. Энтропия и вероятность
- •4.4. Порядок и хаос. Стрела времени
- •4.5. «Демон Максвелла»
- •4.6. Проблема тепловой смерти Вселенной. Флуктуационная гипотеза Больцмана
- •4.7. Синергетика. Рождение порядка из хаоса
- •I Элементы квантовой физики
- •5.1. Развитие взглядов на природу света. Формула Планка
- •5.2. Энергия, масса и импульс фотона
- •5.3. Гипотеза де Бройля. Волновые свойства вещества
- •5.4. Принцип неопределенности Гейзенберга
- •5.5. Принцип дополнительности Бора
- •5.6. Концепция целостности в квантовой физике. Парадокс Эйнштейна-Подольского-Розена
- •5.7. Волны вероятности. Уравнение Шредингера. Принцип причинности в квантовой механике
- •5.8. Состояния физической системы. Динамические и статистические закономерности в природе
- •5.9. Релятивистская квантовая физика. Мир античастиц. Квантовая теория поля
- •I На пути построения единой теории поля 6.1. Теорема Нетер и законы сохранения
- •6.2. Понятие симметрии
- •6.3. Калибровочные симметрии
- •6.4. Взаимодействия. Классификация элементарных частиц
- •6.5. На пути к единой теории поля. Идея спонтанного нарушения симметрии вакуума
- •6.6. Синергетическое видение эволюции Вселенной. Историзм физических объектов. Физический вакуум как исходная абстракция в физике
- •6.7. Антропный принцип. «Тонкая подстройка» Вселенной
- •Раздел IV
- •1. Химия в системе "общество-природа"
- •I Химические обозначения
- •Раздел V
- •I Теории возникновения жизни
- •1.1. Креационизм
- •1.2. Самопроизвольное (спонтанное) зарождение
- •1.3. Теория стационарного состояния
- •1.4. Теория панспермии
- •1.5. Биохимическая эволюция
- •2.1. Теория эволюции Ламарка
- •2.2. Дарвин, Уоллес и происхождение видов в результате естественного отбора
- •2.3. Современное представление об эволюции
- •3.1. Палеонтология
- •3.2. Географическое распространение
- •3.3. Классификация
- •3.4. Селекция растений и животных
- •3.5. Сравнительная анатомия
- •3.6. Адаптивная радиация
- •3.7. Сравнительная эмбриология
- •3.8. Сравнительная биохимия
- •3.9. Эволюция и генетика
- •Раздел VI. Человек
- •I Происхождение человека и цивилизации
- •1 .1. Возникновение человека
- •1.2. Проблема этногенеза
- •1.3. Культурогенез
- •1.4. Появление цивилизации
- •I Человек и биосфера
- •7 .1. Концепция в.И. Вернадского о биосфере и феномен человека
- •Радиоактивное вещество;
- •Рассеянные атомы;
- •Вещество космического происхождения.
- •7.2. Космические циклы
- •7.3. Цикличность эволюции. Человек как космическое существо
- •344007, Г. Ростов-на-Дону,
- •344019, Г. Ростов-на-Дону, ул. Советская, 57. Качество печати соответствует предоставленным диапозитивам.
2.1. Теория эволюции Ламарка
Французский биолог Ламарк в 1809 году выдвинул гипотезу о механизме эволюции, в основе которой лежали две предпосылки: упражнение и неупражнение частей организма и наследование приобретенных признаков. Изменения среды могут вести, по его мнению, к изменению форм поведения, что вызовет необходимость использовать некоторые органы или структуры по-новому или более интенсивно (или перестать ими пользоваться). В случае интенсивного использования эффективность и (или) величина органа будет возрастать, а при неиспользовании может наступить его дегенерация и атрофия. Эти признаки, приобретенные индивидуумом в течение всей жизни, согласно Ламарку, наследуются, т. е. передаются потомкам.
С точки зрения ламаркизма, длина шеи и ноги жирафа — результат того, что многие поколения его некогда коротконогих и короткошеих предков питались листьями деревьев, за которыми им приходилось тянуться все выше и выше. Незначительное удлинение шеи и ног, происходящее в каждом поколении, передавалось следующему поколению, пока эти части тела не достигли своей нынешней длины. Перепонки между пальцами у водоплавающих птиц и форму тела камбалы объясняли таким же образом. Перепонки возникли в результате постоянного раздвигания пальцев и растяжения кожи между ними при плавании в поисках пищи или для спасения от хищников, а уплощенное тело — из-за лежания на боку на мелководье. Хотя теория Ламарка подготовила почву для принятия эволюционной концепции, его взгляды на механизм изменения так и не получили широкого признания.
Однако Ламарк был прав, подчеркивая роль условий жизни в возникновении фенотипных изменений у данной особи. Например, занятия физкультурой увеличивают объем мышц, но, хотя эти приобретенные признаки затрагивают фенотип, они не являются генетическими и, не оказывая влияния на генотип, не могут передаваться потомству.
Но теория Ламарка была исторической предпосылкой для признания впоследствии наследования генетических особенностей при половом размножении.
280
2.2. Дарвин, Уоллес и происхождение видов в результате естественного отбора
Чарлз Дарвин родился в 1809 году. Он был сыном врача. В 1831 году он принял предложение отправиться в качестве натуралиста (без жалованья) в путешествие на военном корабле «Бигль», который уходил на пять лет в море для проведения топографических съемок у восточного
281
побережья Южной Америки. «Бигль» возвратился в октябре 1836 года. Большую часть этого времени Дарвин занимался геологическими исследованиями, но во время пятинедельного пребывания на Галапагосских островах его внимание привлекло сходство между флорой и фауной этих островов и материков. Он собрал много данных об изменчивости организмов, которые убедили его в том, что виды нельзя считать неизменяемыми. После возвращения в Англию Дарвин занялся изучением практики разведения голубей и других домашних животных, что привело его к концепции искусственного отбора. Однако он все еще не мог представить себе, каким образом отбор мог бы действовать в природных условиях.
В 1778 году священник Томас Мальтус опубликовал свой труд «Трактат о народонаселении», в котором показал, к чему бы привел рост населения, если бы он ничем не сдерживался. Дарвин перенес такой подход на другие организмы и обратил внимание на то, что все-таки численность популяций остается относительно постоянной. Он начал понимать, что в условиях интенсивной конкуренции между членами популяции любые изменения, благоприятные для выживания в данных условиях, повышали бы способность особи размножаться и оставлять плодовитое потомство, а неблагоприятные изменения, очевидно, не выгодны, и у организмов, переживающих эти неблагоприятные изменения, шансы на успешное размножение понижались бы. Эти соображения послужили отправным пунктом для создания теории эволюции путем естественного отбора, сформулированной Дарвином в 1839 году. В сущности, наибольший вклад Дарвина в науку заключается не в том, что он доказал существование эволюции, а в том, что он объяснил, как она может происходить.
Тем временем другой естествоиспытатель, Альфред Рассел Уоллес, много путешествовавший по Южной Америке и островам Юго-Восточной Азии и тоже читавший Мальтуса, пришел к тем же выводам, что и Дарвин.
В 1858 году Уоллес изложил свою теорию на двадцати страницах и послал их Дарвину. Это стимулировало и ободрило Дарвина, и в июле 1858 года Дарвин и Уоллес выступили с докладами о своих идеях на заседании Лин-неевского общества в Лондоне. В ноябре 1859 года Дарвин
282
опубликовал свой труд «Происхождение видов путем естественного отбора».
Согласно Дарвину и Уоллесу, механизмом, с помощью которого из предсуществующих видов возникают новые виды, служит естественный отбор. Эта гипотеза (или теория) основана на трех наблюдениях и двух выводах.
Наблюдение 1. Особи, входящие в состав популяции, обладают большим репродуктивным потенциалом.
Наблюдение 2. Число особей в каждой данной популяции примерно постоянно.
Вывод 1. Многим особям не удается выжить и оставить потомство. В популяции происходит «борьба за существование».
Наблюдение 3. Во всех популяциях существует изменчивость.
Вывод 2. В «борьбе за существование» те особи, признаки которых наилучшим образом приспособлены к условиям существования, обладают «репродуктивным преимуществом» и производят больше потомков, чем менее приспособленные особи.