Правительство Москвы

Московский комитет образования

Московский городской педагогический университет

Юридический факультет

____________________________________

Утверждаю

Ректор МГПУ

_____________профессор Рябов В.В.

«___»____________ 2006 г.

Учебная программа и контрольные задания

Основного курса дисциплины

Концепции современного естествознания

форма обучения - экстернат

разработана на общеуниверситетской кафедре философии

Автор: доктор химических наук, профессор А.С. Каменев.

Москва 2006

Содержание.

Стр.

Вводные замечания...................................................................................................................3

Тематический план курса КСЕ (стандарт)............................................................................7

Предметное содержание курса КСЕ........................................................................................9

Темы для докладов и рефератов.............................................................................................21

Учебники по дисциплине КСЕ, рекомендуемые Министерством

общего и профессионального образования Российской Федерации...................................30

Контрольные задания (вопросы)............................................................................................31

Примерные ответы на некоторые контрольные вопросы....................................................35

Некоторые дополнительные сведения по дисциплине КСЕ

для расширенного изучения предмета..................................................................................118

Предметно-именной указатель..............................................................................................211

Вводные замечания

Появление междисциплинарного предмета «Концепции современного естествознания» (КСЕ) явилось закономерной реакцией на те принципиальные изменения в представлениях о мире, которые произошли в 20 веке в современном общественном сознании под влиянием открытий в области фундаментального естествознания. Цель этого предмета состоит в расширении общенаучного кругозора студентов гуманитарных специальностей в сфере естественных наук и в осознании ими философского и общекультурного значения науки. Исходя из важнейших требований времени, также необходимо при изучении КСЕ обратить внимание студентов на непродуктивность существующего в массовом научном сознании противопоставления рационально-логического и образно-художественного способов познания мира, что на современном этапе изучения природы становится препятствием при построении более адекватной картины мира. Такая постановка вопроса особенно актуальна для студентов педагогических университетов, чья дальнейшая профессиональная деятельность непосредственно связана с формированием мировидения учащихся.

Предмет КСЕ включает в себя не только более или менее известный из школьных курсов блок классического естествознания, описывающего уровень реальности, доступный непосредственному наблюдению (т.н. макромир), но и совершенно недоступные методам классической физики и непривычные, а часто и прямо противоположные «здравому смыслу» и традиционной логике, характеристики объектов и закономерности явлений, составляющих предмет неклассической и постнеклассической науки. Это с одной стороны – ограниченный размерами атома странный и парадоксальный мир атомных ядер, элементарных частиц и необычных силовых полей, мир неопределенных траекторий и квантовых скачков (т.н. микромир), а с другой стороны – бесконечный и безграничный мир Вселенной или, по крайней мере, той её части, которая доступна наблюдению, мир взрывающихся звезд, черных дыр и «раздувающегося» пространства (т.н. мегамир).

Обнаруженные современной наукой тенденции развития внешнего мира свидетельствуют о тонкой гармонии фундаментальных законов природы, которыми неклассическая физика описывает как закономерности взаимопревращения элементарных частиц и ход различных микропроцессов, так и многие особенности развития макромира, а также процессы крупномасштабной эволюции Вселенной. Необычайно тонкая «подгонка» фундаментальных параметров, характеризующих процессы и объекты Вселенной на всех уровнях её структурной организации, свидетельствует, по мнению многих ведущих современных физиков, космологов и философов, о том, что возникновение самой Вселенной, образование её структур различного масштаба и появление сложных органических форм жизни, включая разумную материю, невозможно (по крайней мере, в свете современной науки) свести к совокупности случайных событий, последовательность которых не запрограммирована некоторой, внешней по отношению к ним, целью. В рамках антропно-космической философии утверждается, что такой целью саморазвития Вселенной является человек.

Эти новые знания о человеке и природе и особенно последние достижения физики микромира и космологии рождают новое антропно-космическое понимание процесса биологической эволюции человека, смысла и назначения его истории и культуры, его места во Вселенной и требуют, соответственно, нового системно-эволюционного подхода для построения картины мира, адекватной этому постнеклассическому пониманию. Именно здесь возникают предпосылки для создания синтетической науки нового типа, в которой логико-теоретическая обоснованность и математическая и эмпирическая точность познавательных методов, присущих естествознанию (физике, химии, биологии, экологии и т.д.), где природа рассматривается как самоорганизующаяся и саморазвивающаяся система элементов и структур различной сложности, будут дополняться образно-художественными средствами отображения мира, свойственными гуманитарному стилю мышления (история, философия, культурология, а также искусство, мифология и религия), где природа – это мать, биосфера – колыбель всего живого, а человек – высшее достижение творящих сил природы (образ и подобие Бога в христианской теологии), её хозяин в определенном смысле, но в то же время и её защитник и охранитель. В этом интегративном процессе познания мира, по мнению многих ведущих специалистов по синергетической философии, должен и будет рождаться новый междисциплинарный и транскультурный метаязык, пригодный для нового, более гибкого, чем раньше, «диалога человека с природой».

Эти идеи легли в основу нового направления в постнеклассической науке и философии – т.н. антропно-космологического учения, в котором реализуются междисциплинарно-синергетические концепции и методы и которое дополняет и развивает на новом уровне знаний философию русских космистов и ноосферное учение В.И. Вернадского.

И, наконец, предметом естествознания (а не только философии, как это было раньше) становятся в постнеклассический период развития науки самые общие закономерности эволюции всего Универсума как сложной, самоорганизующейся и саморазвивающейся целостной системы взаимосвязанных и взаимообусловленных элементов. Эта система включает в себя все, доступные и еще недоступные наблюдению научными методами, уровни реальности внешнего мира, а также включает в себя человека, создающего разумный и упорядоченный информационный поток, отражающий закономерности развития мира, человека, порождающего особый, до этого никогда не существовавший во Вселенной, уровень реальности, появление которого наделяет её, как целое, свойствами, присущими только живым существам. Согласно современным антропно-космическим идеям, разумное человечество представляет собой неотъемлемую, закономерно и неизбежно возникающую и, даже возможно, целеобразующую часть этого целого.

Особенности развития современной цивилизации таковы, что сведения из области неклассической физики, все т.н. «сумасшедшие» теории, (как характеризовал их один из крупнейших физиков 20 века Нильс Бор), ранее бывшие достоянием лишь немногих выдающихся умов, постепенно вошли в общекультурный контекст и стали необходимой частью, а затем и одной из важнейших составляющих компонент культурного сознания современного человека, и за последние десятилетия 20 века коренным образом изменили традиционную картину мира. Многие идеи неклассической и, особенно, постнеклассической науки, возникшие не только как результат чисто научного, рационально-логического подхода, а в значительной мере как порождение и продукт образно-художественного способа мышления, оказали серьезное влияние на философию, литературу, музыку, изобразительное искусство и, будучи соответствующим образом восприняты и преломлены, сами стали источником новых стилей и форм художественного осмысления мира.

Далеко не просто в рамках традиционного классического мировидения, опирающегося на жизненный опыт и здравый смысл, овладеть новыми представлениями о структуре мира, законах его развития и месте в нем человека, что, собственно, и составляет предмет учебной дисциплины КСЕ. Очень важно студенту для продуктивного усвоения учебного материала правильно и четко понимать основные категории и термины, формирующие базовый понятийный аппарат таких наук, как физика, химия, кибернетика, синергетика, биология и экология, а также овладеть (в пределах, предусмотренных стандартом) предметным компонентом этих наук. Кроме этого необходимо освоить и философскую трактовку понятий современной квантовой физики и космологии, универсальность которых далеко выходит за пределы собственно естествознания и обладает общефилософской значимостью.

Специфика современного педагогического образования состоит в том, чтобы найти соответствующее место предмету КСЕ в общем блоке гуманитарных дисциплин педагогических университетов и показать, что естественные науки существуют и развиваются в цельном контексте культуры, отражая наиболее существенные её черты и являясь основой современного образования. Будучи важнейшей составляющей всей мировой культуры, естествознание обогащает её новыми идеями, обогащается при этом само и, постоянно находясь во взаимном творческом динамическом процессе, вносит принципиальный вклад в создание наиболее адекватной картины мира.

Таким образом, основная цель междисциплинарного предмета «Концепции современного естествознания» видится нам в том, чтобы не только познакомить студентов с основными научными достижениями нашего века в доступной и популярной форме, что само по себе интересно и необходимо современному культурному человеку, но также показать роль науки в развитии культуры, ее философское значение в выработке более адекватного представления о мире и месте в нем человека. Предлагаемое учебное пособие по курсу КСЕ особенно акцентирует внимание студентов на таких задачах, как:

1. Понимание роли и места науки в системе культуры, понимание процесса расхождения и отчуждения естественнонаучного и гуманитарного компонентов культуры как отражение диалектики познания природы человеком и осознание необходимости преодоления этих расхождений и воссоединения всех способов отражения и познания мира на основе принципа дополнительности.

2. Понимание ограниченных возможностей современных естественнонаучных, рационально-логических методов познания и формально-математических методов моделирования сложных природных и социальных процессов, а также принципиальной невозможности создания адекватной картины мира средствами какого-либо одного (привилегированного) языка, - ситуация, которая требует новых междисциплинарно-интегративных подходов.

3. Усвоение ключевых концепций современного естествознания в различных областях, осознание общенаучного и философского значения фундаментальных категорий постнеклассической науки, формирование исторического ретроспективного взгляда на процесс развития науки как на постоянный процесс смены научных парадигм, связанный с динамикой общекультурного контекста.

4. Понимание законов преемственности в науке и необратимости процесса познания мира ("стрела познания"), а также осознание эпистемологических перспектив, открываемых принципами универсального эволюционизма, системности и самоорганизации в живой и неживой природе, что составляет основные аспекты современной синергетической парадигмы.

5. Антропно-космологическое представление о месте человека в биосфере Земли и во Вселенной, выработка научно обоснованных представлений о современном кризисе системы "человечество-природа" и возможных путях его преодоления на основе ноосферного социально-экологического мышления и принципов коэволюции и экологического императива.

Данная программа курса КСЕ разработана на основе Федерального компонента ЕН.Ф.03 Госстандарта высшего профессионального образования для специальностей гуманитарного профиля и рассчитана на 120 учебных часов (60 аудиторных).

Тематический план курса КСЕ (*).

________________________________________________________________________________

№№ ! Общее тематическое содержание Лекции и Внеаудитор.

тем ! курса КСЕ Семинары работа

часы часы

________________________________________________________________________________

Тема I. Место и роль науки в системе культуры.......................................4.........................4

Разделы: 1). Наука как способ познания мира и как социальный институт. Понятие научной парадигмы. Языки естественных и гуманитарных наук – семиотический аспект. 2). Естественнонаучная и гуманитарная культуры. Проблема «двух культур», её генезис и современное состояние. 3). Научный метод познания мира. Математика – язык науки. 4). Понятие картины мира. Философско-мировоззренческое значение современной науки. Наука и религия.

Тема II. Естествознание в общей системе познания мира.

История естествознания...........................................................4.........................4

Разделы: 1). Становление научного мышления. Античная натурфилософия и естествоиспытательство Средних веков. 2). Наука Возрождения. Первая научная революция. 3). Наука Нового времени. Вторая научная революция. 4). Становление механической картины мира и философии механистического детерминизма.

Тема III. Современный этап развития естествознания...............................4.........................4

Разделы: 1). Первый этап периода зрелой классической науки (начало XVIII – начало XIX веков). Кризис механической парадигмы. 2). Третья научная революция. Становление и развитие неклассической физики. Панорама современного естествознания. 3). Тенденции и перспективы развития естествознания. 4). Философские и гносеологические проблемы постнеклассического периода развития науки.

Тема IV. Современная физическая «картина» мира.....................................4.........................4

Разделы: 1). Корпускулярная и континуальная концепции описания природы. Взаимодействие: близкодействие и дальнодействие. 2). Порядок и беспорядок в природе. Понятие хаоса. Неоднозначность и диалектическое единство категорий «порядок» и «хаос». 3). Структурные уровни организации материи: микромир, макромир, мегамир. Принципы познания и проблемы интерпретации. 4). Динамические и статистические закономерности в природе. Диалектика необходимого и случайного в интерпретации явлений природы.

Тема V. Современные концепции пространства, времени и тяготения......4.........................4

Разделы: 1). Пространство и время. Принципы относительности. Специальная теория относительности (СТО). 2). Общая теория относительности Эйнштейна (ОТО) и проблемы космологии. Альтернативные космологические теории. 3). Философские аспекты теории относительности.

Тема VI. Современные концепции сил взаимодействия в природе............4.........................4

Разделы: 1). Понятие о взаимодействии. Фундаментальные силы взаимодействия. 2). Законы сохранения в процессах взаимодействия. Принципы симметрии и законы сохранения. 3). Законы сохранения энергии в макроскопических процессах и в процессах микромира. 4). Сила, симметрия, сохранение как фундаментальные архетипы познания.

Тема VII. Квантовомеханическая «картина» микромира.............................4..........................4

Разделы: 1). Основные положения квантовой механики. 2). Принципы суперпозиции, неопределенности и дополнительности. Волновая и корпускулярная модели. 3). Принципы измерений (получения информации) в квантовой механике. Проблема наблюдателя в квантовой механике. 4). Эпистемологические проблемы квантовой механики.

Тема VIII. Концепция энтропии и информации..........................................4.........................4

Разделы: 1). Понятие о системах. Состояние материальных систем. 2). Термодинамические системы и процессы. Законы термодинамики. 3). Второе начало термодинамики и принцип возрастания энтропии. 4). Физические и философские решения проблемы «тепловой смерти» Вселенной. 5). Понятие информации. Связь энтропии с информацией – законы Л. Больцмана и К. Шеннона.

Тема IX. Химическая «картина» мира..........................................................4.........................4

Разделы: 1). Химические процессы и системы. Катализ, автокатализ и кросскатализ. 2). Энергетика химических процессов, реакционная способность веществ. 3). Квантовомеханический характер закона периодичности свойств химических элементов.

Тема X. Современные концепции развития Земли......................................4.........................4

Разделы: 1). Внутреннее строение и история геологического развития Земли. Современные концепции развития геосферных оболочек. Географическая оболочка Земли. 2). Литосфера как абиотическая основа жизни. Экологические функции литосферы: ресурсная, геодинамическая, геофизико-геохимическая.

Тема XI. Эволюционно-биологическая «картина» мира.............................4.........................4

Разделы: 1). Особенности биологического уровня организации материи. 2). Принципы эволюции, воспроизводства и развития живых систем. 3). Учение Дарвина и современный постнеодарвинизм. 4). Проблема возникновения жизни на Земле – научный и философский аспекты.

Тема XII. Экология и современная концепция биосферы...........................4.........................4

Разделы: 1). Многообразие живых организмов – основа организации и устойчивости биосферы. 2). Генетика и эволюция. Квантовомеханический характер мутаций. 3). Генная инженерия и клонирование организмов. 4). Философские и этические проблемы современной генетики.

Тема XIII. Роль и место человека в биосфере Земли....................................4........................4

Разделы: 1). Человек: физиология, здоровье, эмоции, творчество, работоспособность. 2). Экология и здоровье. 3). Биоэтика. Человек, биосфера и космические циклы. 4). Космотеллурическое учение А.Л. Чижевского и теория пассионарности Л.Н. Гумилева.

Тема XIV. Человек и Космос в свете концепции ноосферы........................4.....................4

Разделы: 1). Учение В.И. Вернадского о переходе биосферы в ноосферу. 2). Научные, социальные и философские аспекты современных учений о ноосфере. 3). Антропно-космологический принцип и философия русских космистов. 4). Антропно-космическая философия как основа транскультурного синтеза.

Тема XV. Эволюционно-синергетическая концепция развития..................4.........................4

Разделы: 1). Необратимость времени, самоорганизация в живой и неживой природе. 2). Принципы универсального эволюционизма. Путь к единой культуре. 3). Категории «Стрела времени» и «стрела познания» в свете эволюционной системно-синергетической парадигмы.

Итого (часов) 60 60.

Предметное содержание курса КСЕ

Тема I. Место и роль науки в системе культуры.

Раздел 1. Естественнонаучная и гуманитарная культуры.

Проблема «Двух культур».

Вопрос 1. Введение в проблематику курса КСЕ. Культура как форма человеческой деятельности, преобразующая природу и самого человека. Культура как «устройство», производящее структуры и вырабатывающее информацию. Познание мира как процесс упорядочивания информационного хаоса. Мифологические истоки познания природы. Анализирующие и синтезирующие способности человеческого разума, симметрия и асимметрия мозговой деятельности. Естественнонаучные и гуманитарные методы и традиции познания мира как отражение диалектики постижения природы человеком.

Вопрос 2. Некоторые вопросы эпистемологии. Исторический обзор философских учений о принципах и закономерностях познания окружающего мира – мира природы и мира человеческой культуры. Понятие науки о природе как познание законов сохранения и науки о культуре как познание законов создания и передачи информации. Взгляды Платона и Аристотеля. Представления о науке Кеплера, Галилея и Ньютона, учение о методах познания Декарта и Бэкона. Философия представителей английского скептицизма, - Локк, Юм, Спенсер. Гносеология Канта и его взгляды на предмет и метод познания. Лаплас и французские энциклопедисты-материалисты.

Вопрос 3. Возникновение и закрепление картезианско-ньютоновской парадигмы науки. Позитивистские и антипозитивистские тенденции в современной науке. Физикализм, сциентизм, редукционизм как методологические концепции познания природы и общества, и гуманитарно-холистическая альтернатива. Возникновение «двух культур» — закономерный результат европейской традиции в развитии науки. XXI век – время межкультурного диалога и сближения западноевропейской и восточной традиций познания мира.

Раздел 2. Научный метод познания мира. Понятие научной парадигмы.

Вопрос 1. Цели и задачи научного познания природы. Язык как способ создания, закрепления и передачи информации. Смыслопорождающая функция языка. Художественные образы и научные теории. Семиотические характеристики языка науки. Спонтанное и алгоритмическое смыслопорождение в текстовом пространстве науки. Математика и логика как универсальный язык создания научных текстов. Некоторые основные методы и приемы математического анализа.

Вопрос 2. Научное знание и проблема достоверности. Методология научного способа познания, специфика получения, закрепления и осмысления информации в естественных науках. Статистический характер научной информации. Понятие статистической достоверности научных результатов.

Вопрос 3. Понятие парадигмы в науке. Соотношение научного и ненаучного в естествознании, проблемы и критерии демаркации. Принципы верифицируемости и фальсифицируемости, их возможности и ограничения на пути достижения научной достоверности. Соотношение категорий «описание», «объяснение» и «понимание». Наука нормальная и паранормальная.

Лекции – 2 часа, семинары – 2 часа. Самостоятельная внеаудиторная работа – 4 часа.

Тема II. Естествознание в общей системе познания мира.

История естествознания.

Раздел 1. Античная натурфилософия и естествоиспытательство

Средних веков.

Вопрос 1. Первая (неолитическая) революция в истории человечества. «Осевое время» и начало человеческой цивилизации (К. Ясперс). Процесс формирования первых научных знаний человека о мире. Античная натурфилософия. Акустические исследования Пифагора. Геоцентрическая модель мира. Геометрия Евклида. Попытка гелиоцентрического «переворота» Аристарха Самосского. Механика Аристотеля и физика Архимеда. Завершение Геоцентрической системы К. Птолемеем.

Вопрос 2. Наука периода Средневековья (VI – XIV века). Достижения арабской науки. Трактат о системе мира «Альмагест». Исследования Альхазена по оптике. Трактат Альгацини «Книга о весах мудрости» по физике (1122 г.). Опыты Перегрино с магнитами (1269 г.), оптические исследования Вителлия (1272 г.). Изобретение и распространение очков. Исследования по механике Альберта Саксонского и Николая Орезмского.

Раздел 2. Наука Возрождения. Первая научная революция.

Вопрос 1. Общая характеристика науки эпохи Возрождения (XV – XVI века). Учение Николая Кузанского об универсальности движения. Гидростатические, динамические, акустические и оптические опыты Леонардо да Винчи. Зарождение динамики как науки о движении. Трактат Н. Тарталья по криволинейным траекториям движения снарядов, - первое опровержение представлений Аристотеля.

Вопрос 2. Первая научная революция. Гелиоцентрическая система мира Коперника (трактат «О вращении небесных сфер»). Законы небесной механики Кеплера. Опыты Галилея по свободному падению тел, - окончательное опровержение механики Аристотеля. Энциклопедия Н. Кардана «О разнообразии вещей». Трактат Дж. Бруно «О бесконечности, Вселенной и мирах».

Раздел 3. Наука Нового времени. Вторая научная революция.

Становление механической картины мира.

Вопрос 1. Астрономические наблюдения в телескоп Галилея, открытие спутников Юпитера, пятен на Солнце, звезд Млечного пути. Выход в свет основополагающих трудов Кеплера, Декарта и Галилея. Открытие атмосферного давления Э. Торричелли. Опыты по гидростатике Паскаля.

Вопрос 2. Изобретение микроскопа (А. Левенгук) и открытие мира микроорганизмов. Возникновение первичных представлений об эволюции живых организмов как о процессе механического развертывания готовых свойств (прафеноменов) во взрослое тело.

Вопрос 3. Вторая научная революция (начало XVII – конец XVII века). «Математические начала натуральной философии» и закон всемирного тяготения И. Ньютона. Период становления естествознания как совокупности строгих наук о природе. Создание дифференциального и интегрального исчислений Ньютоном и Лейбницем. Превращение механики Галилея и Ньютона в универсальный язык описания динамических систем. Понятие обратимости времени в динамике.

Лекции – 2 часа, семинары – 2 часа. Самостоятельная внеаудиторная работа – 4 часа.

Тема III. Современный этап развития естествознания.

Раздел 1. Первый этап периода зрелой классической науки

(начало XVIII – начало XIX веков). Кризис механической парадигмы..

Вопрос 1. Кумулятивное развитие естествознания в 18 – 19 веках.. Открытие кислорода (Д. Пристли и А.Л. Лавуазье) и водорода (Г. Кавендиш). Разработка химической номенклатуры (Лавуазье). Развитие представлений Дальтона об атомах вещества и Авогадро о молекулах как комбинациях атомов. Открытие фотосинтеза (Пристли). Изобретение гальванического элемента (А. Вольта).

Вопрос 2. Открытие собственного движения звезд (Э. Галлей). Небулярная гипотеза И. Канта. Небесная механика П.С. Лапласа и открытие планеты Нептун (Адамс, Леверье, Галле). Открытие закона электрического взаимодействия (Кулон). Открытие эффекта изменения частоты колебаний звука при движении источника (Х. Допплер). Развитие математических методов описания природных явлений. Становление философии механистического детерминизма.

Вопрос 3. Открытие магнитного действия электрического тока (Х. Эрстед). Исследования М. Фарадея и А.М. Ампера в области электромагнетизма, открытие электромагнитной индукции. Открытие Фарадеем законов электролиза. Антимеханистическая идея Фарадея об электромагнитном поле. Появление неевклидовой геометрии Лобачевского, Больяи и обобщение её Риманом.

Вопрос 4. Революционные сдвиги в биологии (начало XVIII – начало XIX веков). Открытие клеточного строения живых организмов (М. Шлейден и Т. Шванн). Антимеханистические представления Г.Э. Шталя о витализме – специфической жизненной силе. Эволюционная теория Ж.Б. Ламарка. Работы Г. Менделя в области наследственности. Учение Ч. Дарвина и А. Уоллеса о происхождении видов путем естественного отбора. Экспоненциальная модель роста популяций Т. Мальтуса и биометрия Ф. Гальтона.

Вопрос 5. Второй этап развития классической науки (середина и конец XIX века). Теория электромагнитного поля Д.К. Максвелла и электромагнитные волны Г. Герца. Введение Р. Клаузиусом понятия энтропии. Дискуссии вокруг гипотезы о тепловой смерти Вселенной. Статистическая теория Л. Больцмана. Периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева и Л. Мейера. Измерение скорости света А. Майкельсоном и Э. Морли, парадоксы эфира и постоянства скорости света. Опыты по атомной спектроскопии и развитие методов спектрального анализа в химии. Кризис механико-детерминистской парадигмы.

Раздел 2. Третья научная революция.

Панорама современного естествознания.

Вопрос 1. Естествознание 20-го века. Основные достижения и открытия. Третья научная революция конец 19-го – середина 20 веков. Открытие рентгеновских лучей. Открытие электрона Дж. Дж. Томсоном. Открытие явления радиоактивности А. Беккерелем и выделение природных радиоактивных веществ М. Склодовской-Кюри. Квантовая гипотеза М. Планка. Объяснение Эйнштейном явления фотоэффекта. Концепция корпускулярно-волнового дуализма квантов света - фотонов.

Вопрос 2. Специальная теория относительности А. Эйнштейна. Новый взгляд на природу пространства и времени. Открытие альфа, бета и гамма лучей. Свойства ядерных излучений. Открытие явления сверхпроводимости Г. Каммерлинг-Оннесом. Первая модель атома Э. Резерфорда. Изобретение камеры для наблюдения следов заряженных частиц Ч. Вильсоном. Революция в представлениях об атоме как неделимой сущности материи.

Вопрос 3. Квантовая гипотеза и постулаты Бора. Атом как квантовомеханическая система. Открытие протона и нейтрона. Модель атомного ядра. Волновая природа всех объектов микромира – теория Луи де Бройля. Дифракция гамма-лучей и электронов, изобретение электронного микроскопа. Позитрон Дирака и проблема антивещества. Кризис классического мировидения. Становление и развитие неклассической науки и философии.

Вопрос 4. Общая теория относительности (ОТО) Эйнштейна. Стационарные и нестационарные решения уравнений ОТО А. Фридманом. Гравитационный парадокс Ньютона и оптический парадокс Ольберса и их ликвидация в нестационарной модели Вселенной Фридмана. Разбегание галактик и закон Э. Хаббла. Модель «горячей» Вселенной.

Вопрос 5. Химия и биология: успехи биохимии и химии полимеров, теория каталитических и автокаталитических процессов и реакция Белоусова-Жаботинского. Открытие структуры ДНК, расшифровка генетического кода и успехи программы «Геном человека». Теория самоорганизации макромолекул (гиперцикл) М. Эйгена, модель самозарождения живого вещества и эволюции видов. Биотехнология и генная инженерия. Клонирование высших организмов, – научные, этические и философские аспекты.

Вопрос 6. Кибернетика и синергетика: система как фундаментальное понятие современной науки, история развития системного подхода – тектология А.А. Богданова и общая теория систем Л. фон Берталанфи. Общие проблемы теории управления и автоматического регулирования, понятие организованных систем и обратных связей в динамических системах, фазовое пространство и фазовые траектории. Соотношение кибернетики и синергетики в объяснении законов самоорганизации и эволюции сложных систем.

Вопрос 7. Ядерная физика и энергетика: радиоактивный распад, деление атомного ядра, термоядерный синтез, трансурановые элементы. Использование радиоактивных изотопов и ионизирующих излучений в научных исследованиях и технике. Нейтронно-активационный анализ. Радиоуглеродное датирование. Использования ядерной энергии в мирных и военных целях. Современные проблемы строительства и эксплуатации АЭС.

Раздел 3. Тенденции развития естествознания.

Вопрос 1. Некоторые наиболее важные и интересные проблемы науки 21 века: управляемый термоядерный синтез, высокотемпературная сверхпроводимость, физика и химия конденсированных сред и экзотических веществ, создание сверхмощных квантовых генераторов, работы по проблеме «Геном человека» и по клонированию высших организмов, исследования в области биологии старения человека и проблема рака, исследования в области космологии, ОТО, физики «планковских» величин, суперструн и теории объединения, исследования в области нелинейной динамики и теории самоорганизации на всех уровнях.

Вопрос 2. Философские проблемы постнеклассической науки и новые критерии научной рациональности. Соотношение науки и метафизики – подход К. Поппера и логических позитивистов. Научные революции как процесс смены парадигм (интерпретация закономерностей развития науки Т. Куном и И. Лакатосом).

Вопрос 3. Эпистемологический анархизм П. Фейерабенда. Основные концепции классической, неклассической и постнеклассической науки. Становление эволюционной системно-синергетической парадигмы.

Лекции – 2 часа, семинары – 2 часа. Самостоятельная внеаудиторная работа – 4 часа.

Тема IV. Современная физическая картина мира.

Раздел 1. Корпускулярная и континуальная концепции описания природы.

Взаимодействие: близкодействие и дальнодействие.

Вопрос 1. История учений о строении вещества. Представления античных натурфилософов. Атомистическая картина Левкиппа и Демокрита. Корпускулярная модель строения вещества Дальтона, Авогадро и др. Противники атомизма – Мах, Оствальд и др. Современная теория строения материи: от кварков до галактик.

Вопрос 2. Понятие взаимодействия материальных объектов. История дискуссии о природе электрического, магнитного и гравитационного взаимодействий. Законы Ньютона, Кулона и Ампера. Кризис механической интерпретации электромагнитного взаимодействия. Введение концепции электрического поля Фарадеем и математическое описание его Максвеллом. Кванты поля, теория относительности и вопрос о предельной скорости переноса энергии взаимодействия материальных объектов.

Вопрос 3. Фундаментальные физические взаимодействия, соотношения интенсивности фундаментальных взаимодействий и загадка устойчивости Вселенной. Кванты полей как переносчики энергии взаимодействия.

Вопрос 4. Проблема локальности и нелокальности в современной квантовой теории поля. Парадоксы нелокальных взаимодействий и проблема скрытых параметров (опыт Эйнштейна-Подольского-Розена, теорема Белла и эксперименты группы А. Аспека). Есть ли процессы, протекающие со сверхсветовой скоростью?

Раздел 2. Порядок и беспорядок в природе. Понятие хаоса.

Вопрос 1. История представлений о порядке (космосе) и беспорядке (хаосе) от античности до наших дней. Эволюция термодинамических систем. Понятие флуктуации и теплового хаоса. Ламинарность и турбулентность в потоках жидкости и газа, диффузия молекул в среде.

Вопрос 2. Динамический хаос как специфически упорядоченная структура. Неоднозначность понятий порядка и хаоса в науке, искусстве и обыденном мышлении. Динамический хаос – источник нового порядка.

Раздел 3. Структурные уровни организации материи:

микромир, макромир, мегамир.

Вопрос 1. Понятие сложных систем и иерархия уровней сложности. Разделение мира на три уровня реальности – результат ограниченных теоретических и экспериментальных возможностей современной науки. Основные пространственные, временные и массовые параметры и характеристики объектов микромира – элементарных частиц и атомов, макромира – «человекомерных» предметов, и мегамира – звезд, галактик и скоплений. Понятие «эффекта сборки».

Вопрос 2. Эпистемологические и общефилософские проблемы познания внешнего мира на различных уровнях реальности. Взаимная несводимость трех уровней организации материи на современном этапе развития естествознания. Логическая несводимость понятий теории к терминам эксперимента. Трудности наглядной интерпретации законов микромира и проблема построения целостной синтетической картины природы.

Раздел 4. Динамические и статистические закономерности в природе.

Вопрос 1. Классическая динамика – мир детерминированных траекторий и однозначных причинно-следственных связей. «Демон Лапласа» и проблема трех тел (А. Пуанкаре). Устойчивость и неустойчивость траекторий движения в динамических системах.

Вопрос 2. Сложные системы и их описание методами классической статистики (процессы диффузии и теплопроводности). Проявление случайности как объяснение необратимости времени в развитии сложных природных и модельных систем.

Лекции – 2 часа, семинары - 2 часа. Самостоятельная внеаудиторная работа – 4 часа.

Тема V. Современные концепции пространства, времени и тяготения.

Раздел 1. Пространство и время. Принципы относительности.

Вопрос 1. Пространство и время как свойства движущейся материи. Философский и эпистемологический аспект категорий пространства и времени. Пространство и время в античной натурфилософии. Дискуссия Ньютона и Лейбница о реляционной и субстанциональной природе пространства и времени. Пространство и время в классической физике. Пространство и время в философии И. Канта и А. Бергсона. Пространство и время в синергетике.

Вопрос 2. Принцип относительности и преобразования Галилея. Абсолютная независимость скорости света (опыты Майкельсона-Морли) и преобразования Лоренца. У истоков теории относительности – работы Х.А. Лоренца, А. Пуанкаре и Д.Ф. Фицджеральда. Пространство и время в специальной теории относительности (СТО) А. Эйнштейна. Пространственно-временной континуум Г. Минковского. Экспериментальные подтверждения законов специальной теории относительности. Учет и использование законов СТО в кольцевых ускорителях заряженных частиц.

Раздел 2. Общая теория относительности Эйнштейна (ОТО).

Вопрос 1. Гравитация как сила взаимодействия в механике Ньютона. Закон всемирного тяготения. Евклидова геометрия как парадигма здравого смысла и повседневного опыта.

Вопрос 2. Некоторые аспекты неевклидовой геометрии Лобачевского, Больяи и Римана. Гравитация как проявление кривизны пространства в ОТО. Экспериментальные доказательства выводов ОТО. Взаимная дополнительность силовой и геометрической интерпретаций гравитации.

Лекции – 2 часа, семинары – 2 часа. Самостоятельная внеаудиторная работа – 4 часа.

Тема VI. Современные концепции сил взаимодействия в природе.

Раздел 1. Фундаментальные силы взаимодействия.

Вопрос 1. Четыре фундаментальных типа взаимодействий в природе: электромагнитное, гравитационное, сильное и слабое. Соотношение интенсивностей этих взаимодействий. Какие макроскопические и микроскопические процессы обусловлены этими силами.

Раздел 2. Принципы симметрии и законы сохранения.

Вопрос 1. Понятие симметрии. Типы симметрии в геометрии и материальном мире. Симметрия живого и неживого вещества, феномен киральности в органической химии. Эффект поляризации света. Правовращающие и левовращающие химические соединения.

Вопрос 2. Теорема Э. Нётер и связь симметрии с законами сохранения в физике. Симметрия, информация и красота, - некоторые эстетические коннотации категорий естествознания.

Раздел 3. Законы сохранения энергии в макроскопических процессах

и в процессах микромира.

Вопрос 1. Понятие силы и энергии в философии и естествознании. История открытия закона сохранения энергии (Ю. Майер, Дж. Джоуль, Г. Гельмгольц). Виды энергии – тепловая, механическая, химическая, электрическая, их взаимный переход. Механический и электрический эквиваленты теплоты. Статистическая природа фундаментальных законов сохранения.

Вопрос 2. Закон сохранения энергии-вещества как фундаментальный научный принцип. Связь массы и энергии (А. Эйнштейн). Предсказание и открытие элементарной частицы нейтрино при бета-распаде (В. Паули). Соотношение неопределенностей и вид законов сохранения в квантовой механике. «Кредит Гейзенберга» и обменные силы в атомном ядре. Предсказание и открытие «пи»-мезона (Х. Юкава).

Вопрос 3. Связь микромира и мегамира – соотношение неопределенностей, квантовый вакуум и статистически обусловленная возможность Большого взрыва.

Лекции – 2 часа, семинары – 2 часа. Самостоятельная внеаудиторная работа – 4 часа.

Тема VII. Квантовомеханическая картина микромира.

Раздел 1. Основные положения квантовой механики.

Вопрос 1. История возникновения квантовомеханических представлений. «Ультрафиолетовая катастрофа» и гипотеза М. Планка о дискретном характере излучения. Квантовая природа фотоэффекта. Квантовая модель атома Резерфорда-Бора. Спектры испускания и спектры поглощения.

Раздел 2. Принципы суперпозиции, неопределенности и дополнительности.

Вопрос 1. Понятие поля (сфера континуального) и частицы (сфера дискретного), кванты поля как переносчики взаимодействия. Квантовомеханическое описание поведения объектов микромира. Корпускулярно-волновой дуализм частиц и фотонов и принцип дополнительности Н. Бора.

Вопрос 2. Волновая функция Э. Шредингера, суперпозиция волновых функций. Соотношение неопределенностей В. Гейзенберга и ограниченный характер классического детерминизма.

Раздел 3. Проблема наблюдателя в квантовой механике.

Вопрос 1. Что такое измерение в квантовой механике. Коллапс волновой функции и необратимость перехода микрообъекта из виртуального состояния в реальное. Парадоксы квантовой механики – «Друг Вигнера», «Кошка Шредингера», «Множественные миры Эверетта» и др. Суперпозиция состояний существования и несуществования и общефилософская проблема причинного детерминизма.

Лекции – 2 часа, семинары – 2 часа. Самостоятельная внеаудиторная работа – 4 часа.

Тема VIII. Концепция энтропии и информации.

Раздел 1. Состояние материальных систем.

Вопрос 1. Понятие агрегатного состояния материальных тел. Твердое, жидкое и газообразное состояние. Плазма – четвертое состояние вещества.

Вопрос 2. Фазовые переходы вещества и их закономерности. Понятие идеальных и неидеальных термодинамических систем. Основные уравнения состояния термодинамических систем.

Раздел 2. Термодинамические системы и процессы. Законы термодинамики.

Вопрос 1. Тепловые машины и термодинамические циклы. Открытые, замкнутые и изолированные термодинамические системы. Первое начало термодинамики. Обратимые и необратимые термодинамические циклы. Цикл Карно.

Вопрос 2. Понятие системы. Консервативные и диссипативные системы. Диссипация энергии и понятие энтропии. Второе начало термодинамики и гипотеза Р. Клаузиуса о «тепловой смерти» Вселенной. Современное состояние этого вопроса – является ли Вселенная замкнутой системой? Третье начало термодинамики, - возможно ли достижение абсолютного нуля температуры?.

Раздел 3. Принцип возрастания энтропии.

Вопрос 1. Термодинамическая и статистическая трактовка энтропии, формула Л. Больцмана. Энтропия и информация, формула К. Шеннона. Парадокс «Демона Максвелла» и его решение на основе информационного подхода. Энтропия как фундаментальная категория современной науки.

Вопрос 2. Жизнь как антиэнтропийное явление (физический подход Э. Шредингера). Живая клетка – неравновесная открытая термодинамическая система. Интерпретация в терминах антиэнтропийной деятельности процесса культурного развития человечества (теория культуры Ю.М. Лотмана) и работы по индивидуации личности (теория коллективного бессознательного К.Г. Юнга).

Лекции – 2 часа, семинары 2 часа. Самостоятельная внеаудиторная работа – 4 часа.

Тема IX. Химическая картина мира.

Раздел 1. Химические процессы и системы.

Вопрос 1. Понятие химического элемента. Строение атомов и молекул. Периодичность свойств химических элементов и периодическая система Д.И. Менделеева. Элементы стабильные и радиоактивные.

Вопрос 2. Структура электронных оболочек, принцип Паули и периодичность свойств химических элементов. Типы химических связей. Понятие об ионизации, типы ионизирующих излучений.

Вопрос 3. Органические и неорганические вещества. Понятия структуры и изомерии органических соединений.

Раздел 2. Энергетика химических процессов,

реакционная способность веществ.

Вопрос 1. Химические реакции, валентность химических элементов. Реакции эндотермические и экзотермические. Основные термодинамические параметры химических процессов, понятие потенциала; энтропия, энтальпия, свободная энергия.

Вопрос 2. Простейшие уравнения химических реакций. Обратимые и необратимые реакции. Колебательные периодические реакции. Реакция Белоусова-Жаботинского. Понятие химических и биологических часов.

Лекции – 2 часа, семинары – 2 часа. Самостоятельная внеаудиторная работа – 4 часа.

Тема X. Современные концепции развития Земли.

Раздел 1. Внутреннее строение и история геологического развития Земли.

Современные концепции развития геосферных оболочек.

Географическая оболочка Земли.

Вопрос 1. Планета Земля как небесное тело. Теория образования Земли. Сколько лет существует Земля как сформировавшаяся планета? Откуда взялись необходимые для жизни химические элементы. История вопроса и современные теории. Современные представления о формировании структуры земного шара. Кора, мантия, ядро. Химический состав вещества Земли. Реликтовые радиоактивные элементы. Абсолютная геохронологическая шкала.

Вопрос 2. Тектоника плит и история океанических бассейнов. История гипотез о формировании континентов. Учение Лотара Вегенера о дрейфе континентов.

Вопрос 3. Современная концепция движения материков (тектоника литосферных плит) и новая глобальная тектоника. Новые теории мобилизма и фиксизма. Дивергенция и конвергенция земных континентов. Возникновение и эволюция океана и атмосферы Земли. Вулканическая деятельность и землетрясения.

Раздел 2. Литосфера как абиотическая основа жизни.

Экологические функции литосферы:

ресурсная, геодинамическая, геофизико-геохимическая.

Вопрос 1. Литосфера как основа существования биосферы Земли. Единство абиотического (косного вещества) и живой материи. Проблемы происхождения жизни на Земле. Организмы, населяющие Землю. Прокариоты и эукариоты.

Вопрос 2. История становления и эволюции земной биосферы по геохронологической шкале времени. Некоторые гипотезы самозарождения жизни на Земле. Характер абиотических условий, необходимых для самопроизвольного возникновения живого вещества.

Вопрос 3. Химический состав древней земной атмосферы и гидросферы. Физические и космогенные условия. Закономерности формирования первичной биосферы Земли. Появление прокариотных организмов. Возникновение эукариотов и начало непрерывного эволюционного процесса формирования биологических видов. Современное состояние биосферы Земли. Экологические функции литосферы.

Лекции – 2 часа, семинары – 2 часа. Самостоятельная внеаудиторная работа – 4 часа.

Тема XI. Эволюционно-биологическая картина мира.

Раздел 1. Особенности биологического уровня организации материи.

Вопрос 1. Клеточная теория строения организмов. Общие понятия о строении клетки. Живой организм как сложная, неравновесная, открытая самоорганизующаяся и саморазвивающаяся система. Структура, симметрия и информация.

Вопрос 2. Понятие негэнтропии и проблема существования живых высокоупорядоченных структур. Нарушают ли живые организмы фундаментальные законы термодинамики?

Раздел 2. Принципы эволюции, воспроизводства и развития

живых систем.

Вопрос 1. Процесс развития и размножения живых организмов; основные законы генетики, их вероятностно-статистическая трактовка. Понятия генотипа и фенотипа. Половое размножение организмов и партеногенез. Прокариотные и эукариотные организмы. Какой тип размножения и почему необходим для восходящей и непрекращающейся эволюции живого вещества?

Вопрос 2. Эволюционные взгляды Ламарка и теория эволюции Дарвина и Уоллеса. Современное эволюционное учение. Сущность естественного отбора. Микроэволюция и макроэволюция. Соотношение и связь между онтогенезом и филогенезом организмов.

Вопрос 3. Синергетическая трактовка эволюционного процесса, понятие гомеостаза, гомеореза и креода (К. Уоддингтон) и видовой траектории развития организмов. Эволюция как фундаментальное свойство самоорганизующихся и саморазвивающихся систем.

Лекции – 2 часа, семинары – 2 часа. Самостоятельная внеаудиторная работа – 4 часа.

Тема XII. Экология и современная концепция биосферы.

Раздел 1. Многообразие живых организмов – основа организации

и устойчивости биосферы.

Вопрос 1. Понятие биосферы, история вопроса и современное состояние. Солнце как основной источник энергии. Роль хлорофилла в преобразовании солнечной энергии. Структура биосферы – подсферы и надсферы. Горизонтальная структура биосферы, понятие о биоценозах и экосистемах, иерархия экосистем. Классификация организмов в живой природе. Вид и популяция. Местообитание и экологическая ниша.

Вопрос 2. Становление биологического разнообразия как системный процесс; энергетические и трофические цепи. Положительные и отрицательные обратные связи в биосистеме. Межвидовое динамическое равновесие в экосистеме, модель «хищник-жертва» Лотки-Вольтерра. Способы и механизмы регуляции экологического равновесия в естественной среде обитания, «кибернетические» и «синергетические» характеристики природных процессов.

Раздел 2. Генетика и эволюция.

Вопрос 1. История открытия Менделя и становление генетики как науки. Молекулярная биология и наследственная информация. ДНК – материальный носитель наследственной информации. Понятие мутации. Молекулярные структуры, энергия связи и условия сохранения и изменения информации.

Вопрос 2. Квантовомеханический характер процесса мутации. Роль случайности в процессе мутаций на молекулярном уровне и процесс естественного отбора. Микроэволюция и макроэволюция, исчезновение и возникновение видов живых организмов в процессе эволюции.

Лекции – 2 часа, семинары – 2 часа. Самостоятельная внеаудиторная работа – 4 часа.

Тема XIII. Роль и место человека в биосфере Земли.

Раздел 1. Человек: физиология, здоровье, эмоции, творчество,

работоспособность.

Вопрос 1. Человек как единство биологической и социальной сущностей. Некоторые вопросы процесса эволюции человека как биологического вида. Человек и животные – сходство и отличия.

Вопрос 2. Место человека в биосфере. Социально-культурные аспекты эволюции человека. Сознание и мышление как определяющие факторы эволюционного формирования и развития человека. Возможные перспективы эволюционного развития человека как вида.

Раздел 2. Экология и здоровье.

Вопрос 1. Природа и культура или биосфера и артесфера – фундаментальная оппозиция нашего времени. Давление человечества на биосферу. Техногенное загрязнение окружающей среды – неизбежный результат промышленного роста. Загрязненная среда обитания как мутагенный фактор. «Здоровье» среды обитания – залог здоровья человека. Восполняемые и невосполнимые ресурсы земной биосферы. Основная экологическая проблема современной цивилизации – выживание человека как вида. Некоторые модели эволюции биосферы.

Вопрос 2. Учение Т. Мальтуса о темпах производства ресурсов и скорости роста народонаселения и современные синергетические результаты. Линейные и нелинейные процессы в неравновесных системах и появление т.н. «режимов с обострением». Особенности роста популяций животных и человека, современная демография, - нелинейная динамика роста народонаселения.

Вопрос 3. Демографические проблемы развивающихся стран, предпосылки, возможность и последствия мирового демографического кризиса. Сколько человек может «прокормить» биосфера Земли – расчеты Вернадского и современная концепция «золотого миллиарда», - грозит ли человечеству новый период тоталитаризма (концепция Н.Н. Моисеева).

Раздел 3. Биоэтика, человек, биосфера и космические циклы.

Вопрос 1. Эволюционно-биологические корни явлений человеческой культуры. Этика и религия как эпифеномены эволюционного развития. Ксенофобия и внутривидовая агрессия как архаические эволюционно-системные факторы стабильности популяций и социумов. Рациональное и иррациональное в психике человека. Генетические реликтовые паттерны и современные социальные проблемы мирного сосуществования людей.

Вопрос 2. Цикличность развития как фундаментальное свойство существования сложных систем. Цикличность земных и космических процессов, циклы солнечной активности, биологические циклы. Биосфера Земли как открытая саморазвивающаяся система. Космические лучи, история их открытия и состав. Энергетические характеристики солнечного и космического излучений, биологическое действие ионизирующей радиации. Некоторые аспекты влияния космической энергии на биологические объекты.

Вопрос 3. Человечество – неотъемлемый элемент биосистемы Земли. Учение А.Л. Чижевского о влиянии космической энергии на социально-исторические процессы – «земное эхо солнечных бурь». Синхронистические таблицы Чижевского. Учение Л.Н. Гумилева об этногенезе, периоды и циклы исторической активности человеческих культур. Солнечная активность и пассионарность индивидов.

Лекции – 2 часа, семинары – 2 часа. Самостоятельная внеаудиторная работа – 4 часа.

Тема XIV. Человек и Космос в свете концепции ноосферы.

Раздел 1. Учение В.И. Вернадского о переходе биосферы в ноосферу.

Вопрос 1. Концепция цефализации Дж. Дана и ноосферы Э. Леруа. Учения В.И. Вернадского и П. Тейяр де Шардена об эволюции биосферы и её переходе в ноосферу.

Вопрос 2. Современные дискуссии по проблеме ноосферы, научный статус концепции ноосферы – сциентистская утопия или естественный и необходимый результат эволюции биосферы и человечества.

Раздел 2. Антропно-космологический принцип

и философия русских космистов.

Вопрос 1. История философских дискуссий о месте человека в Универсуме. Гелиоцентрическая система Коперника-Кеплера и первый научный удар по антропоцентризму. Антропно-космологический принцип и его естественнонаучное обоснование. Современная космология и антропный принцип – возвращение к антропоцентризму?.

Вопрос 2. Синергетический подход к решению проблемы ноосферы. Человек и Космос – некоторые аспекты учений русских космистов в системно-синергетической интерпретации.

Лекции – 2 часа, семинары – 2 часа. Самостоятельная внеаудиторная работа – 4 часа.

Тема XV. Эволюционно-синергетическая концепция развития.

Раздел 1. Необратимость времени. Самоорганизация в живой

и неживой природе.

Вопрос 1. Обратимость времени в динамических процессах ньютоновской механики. Необратимость времени в диссипативных термодинамических и информационных процессах. Проблема устойчивости динамических систем. Регулирование и управление системами – задача кибернетики. Понятие обратной связи. Специфика развития динамических, но внутренне нестабильных систем, и необратимость времени.

Вопрос 2. Концепция возрастания энтропии и «стрела времени» в термодинамических, эволюционно-биологических и социально-исторических процессах. Роль стохастизирующего воздействия в эргодичных системах и появление необратимости времени – модельные эксперименты и их трактовка. Понятие о сложности систем.

Вопрос 3. Случайные события, флуктуации, бифуркации и необратимость времени в эволюции сложных систем. Большие совокупности и эффект сборки, соотношение части и целого. Синергетика – наука о самоорганизации сложных систем. Синергетическая трактовка концепции «стрелы времени» (А. Эддингтон) в развитии материального мира и информационно-энтропийное обоснование явления «стрелы познания» (М. Мамардашвили) в человеческой культуре.

Вопрос 4. История вопроса о самоорганизации в живой и неживой природе. Явления возникновения порядка из хаоса – ячейки Бенара, реакция Белоусова-Жаботинского (химические часы), когерентность излучения в лазерах, периодичность клеточных процессов и биоритмов (биологические часы), поведение колоний простейших организмов, сообществ насекомых и животных, человеческих социумов. Траектория развития, флуктуации, бифуркации.

Вопрос 5. Колебательные химические реакции и модель «брюсселятора» И. Пригожина. Процессы самоорганизации, параметры порядка и принцип подчинения Г. Хакена. Паттерны эволюции как возможные аттракторы траекторий развития биологических и социальных систем. Информационно-синергетическая трактовка процессов самоорганизации, саморазвития и усложнения структур в открытых неравновесных системах.

Раздел 2. Принципы универсального эволюционизма.

Путь к единой культуре.

Вопрос 1. Универсум Человека и универсум Природы – фундаментальная оппозиция глобального масштаба. Темпоральная несоизмеримость эволюции человека и биосферы и проблема «синхронизации».

Вопрос 2. Системность, эволюционность, самоорганизация – основные аспекты новой синергетической парадигмы современной науки и культуры. Коэволюция как принцип гармонии существования и развития системы «человек-природа». На пути к единой культуре: становление коллективного интеллекта, выработка принципов нравственного и экологического императива (Н.Н. Моисеев).

Лекции – 2 часа, семинары – 2 часа. Самостоятельная внеаудиторная работа – 4 часа.

Темы для докладов и рефератов

по курсу Концепции современного естествознания.

Реферат по выбранной теме должен иметь объем 15 – 16 страниц текста формата А4 и выполняться с привлечением не менее трех оригинальных первоисточников, помимо используемых учебников и учебных пособий по дисциплине КСЕ.

Тема I. Естественнонаучная и гуманитарная культуры.

Место науки в системе культуры.

I. Вопросы для докладов и рефератов.

1. Проблема «Двух культур» как современная реальность.

Ключевые моменты: Культура как семиотическая среда. Язык науки и языки культуры. Традиции интерпретации явлений в естествознании и гуманитарных науках. Характерные черты науки. Её соотношение с другими отраслями культуры. Специфика естественных наук. Общие отличия естественнонаучной культуры от гуманитарной. Объективные причины возникновения проблемы "двух культур". Гуманитарные аспекты научно-технической революции. Современные принципы и пути преодоления противоречий двух культур. Возможность транскультурного синтеза.

2. История развития естествознания.

Ключевые моменты: Возникновение принципов научного мышления. Становление античной науки. Астрономия и естествознание античной Греции и средневековой Европы. Основные этапы развития физики: классическая, неклассическая и постнеклассическая физика. Становление картезианско-ньютоновской парадигмы в европейской науке (XVII - XVIII вв.). Кризис механистического детерминизма (конец XIX - нач. XX века.). Эволюция взглядов на электромагнитные явления (от Ампера и Фарадея до Максвелла и Герца). Современная неклассическая наука. Становление и развитие химии – от алхимии Средних веков к современной химической науки. Развитие биологии, первые представления об эволюции видов, современная генетика и эволюционная теория.

3. Философские проблемы естествознания.

Ключевые моменты: Принципы и особенности научного познания. Описание, объяснение и понимание в науке. Математика - язык науки.. Эпистемологические и культурологические проблемы естествознания. Универсальные архетипы познания мира. Динамика развития естественных наук; научные революции и процесс смены парадигм. Фундаментальные, прикладные и технические науки. Системные взаимосвязи между ними. Соотношение теории и факта. Проблема неоднозначности интерпретации эмпирических фактов научными теориями. Что же такое научная истина? Возможности естественных и искусственных языков как смыслопорождающих устройств.

4. Место и роль современной науки в системе культуры.

Ключевые моменты: Культура как саморазвивающаяся информационно-семиотическая система. Наука как социальный институт. Организация и деятельность научного сообщества. Специфика и особенности языка науки и ее категорий. Проблема времени, развития и прогресса в естественнонаучном и гуманитарном мышлении. Современное естествознание как основа научной картины мира. Наука и религия, наука и искусство, наука и идеология - история и проблемы их взаимоотношений. Социально-экономические и политические аспекты развития современной науки.

II. Список литературы

1. Бергсон А. Творческая эволюция. - М.: Канон-Пресс, 1995.
2. Вернадский В.И. О науке. - Дубна: «Феникс», 1995.
3. Вернадский В.И. Размышления натуралиста, - пространство и время в живой и неживой природе. - М., 1975.
4. Виргинский В.С., Хотеенков В.Ф. Очерки истории науки и техники. - М., Просвещение, 1993.
5. Гейзенберг В. Физика и философия: часть и целое. - М., 1989.
6. Гейзенберг В. Шаги за горизонт. - М., 1987.
7. Гумилев Л.Н. В сб.: Ноосфера и художественное творчество. - М.: Наука, 1991, с. 52 - 65.
8. Денисов С.Ф., Дмитриева Л.М. Естествознание и технические науки в мире культуры. - М., 1999.
9. Естествознание - системность и динамика (методологические очерки). Сб. Отв. Ред. Е.А. Мамчур. - М., 1990.
10. Кальоти Дж. От восприятия к мысли. - М., 1998.
11. Капица П.Л. Эксперимент, теория, практика. - М., 1981.
12. Карнап Р. Философские основания физики. - М., 1971.
13. Кедров Б.М. Предмет и взаимосвязь естественных наук. - М., 1967.
14. Кохановский В.П. Философия и методология науки. Ростов-Дон, 1999.
15. Кочергин А.Н. Методы и формы научного познания. - М., 1990.
16. Кузнецов Б.Г. История философии для физиков и математиков. - М., 1974.
17. Кузнецов Б.Г. Этюды о меганауке. - М., 1982.
18. Кун Т. Структура научных революций. - М., 1977.
19. Лотман Ю.М. Внутри мыслящих миров. - М., 1996.
20. Моисеев Н.Н. Расставание с простотой. - М., 1998.
21. Никифоров А.Л. Философия науки: история и методология. - М.: ДИК, 1998.
22. Огурцов А.П. Дисциплинарная структура науки, ее генезис и основания. - М.: Наука, 1988.
23. Печенкин А.А. Закономерности развития науки. - М., 1995.
24. Пригожин И., Стенгерс И. Порядок из хаоса. Новый диалог человека с природой. - М.: Прогресс, 1986.
25. Поппер К.Р. Логика и рост научного знания. - М.: Прогресс, 1983.
26. Рассел Б. Человеческое познание. Его сфера и границы. Киев, 1997.
27. Риккерт Г. Науки о природе и науки о культуре. - М.: Республика, 1998.
28. Родный Н.И. Очерки по истории естествознания. - М.: Наука, 1975.
29. Сноу Ч. Две культуры. - М.: Прогресс, 1973.
30. Современная философия науки. Сб. - М., 1994.
31. Сонин А.С. "Физический идеализм". История одной идеологической кампании. - М., 1994.
32. Спасский Б.И. Физика для философов. - М., 1989.
33. Фейнберг Е.Л. Две культуры. Интуиция и логика в искусстве и науке. - М.: Наука, 1992.
34. Фолта Я., Новы Л. История естествознания в датах. - М.: Прогресс, 1987.
35. Храмов Ю.А. Физики. Биографический справочник. Киев, «Наукова думка», 1977.
36. Шпенглер О. Закат Европы. - М.: Мысль, 1993.
37. Ясперс К. Смысл и назначение истории. - М.: Республика, 1994, с. 99.

Тема II. Научный метод познания мира, история естествознания, панорама современного естествознания, тенденции развития науки.

а) методология науки, б) классическая наука, в) квантовая теория,

физика микромира, г) современные представления о

пространстве-времени, теория относительности, д) проблемы

современной космогонии и космологии.

1. Вопросы для докладов и рефератов.

1. Методология современного естествознания.

Ключевые моменты: Круг проблем естественных наук. Что такое научная информация. Принципы интерпретации научных фактов. Проблемы методологии естественных наук. Соответствие предмета и метода. Понятие научной рациональности и проблема истины в науке. Методологические проблемы достоверности и научности получаемого знания; принципы верификации и фальсификации. Эмпирическое обобщение и теоретическое объяснение (привести примеры из истории науки).

2. Возникновение и развитие науки о Вселенной.

Ключевые моменты: Первые представления о космосе. Становление и развитие греческой астрономии, ее физические и математические основы. Геоцентрическая система Птолемея. Кризис птолемеевской модели мира в средневековой Европе. Гелиоцентрическая революция Коперника в астрономии. Законы Кеплера и открытия Галилея. Механика Ньютона и структура Солнечной системы. Современные представления о строении Солнечной системы. Исследования ближнего Космоса. Возможны ли пилотируемые полеты к другим планетам.

3. Большой взрыв и происхождение Вселенной.

Ключевые моменты: Мифологическая основа теорий происхождения Вселенной. Современные представления о пространстве-времени, специальная (СТО) и общая (ОТО) теория относительности Эйнштейна. ОТО, решение Фридмана и современная космология. Основные этапы эволюции Вселенной (стандартная модель Большого взрыва). Разбегание галактик, закон Хаббла, горизонт событий и пределы познания Вселенной. Представления о бесконечном и безграничном в современной космологии. Альтернативные модели эволюции Вселенной.

4. Квантовомеханические представления о строении вещества.

Ключевые моменты: Структурные формы организации материи: микромир, макромир и мегамир, формальное сходство и принципиальные отличия. Теория элементарных частиц. Квантовый и вероятностный мир микрообъектов. Двойственный (непрерывный и дискретный) мир классической науки и целостный (непрерывно-дискретный) мир современной физики. Понятие корпускулярно-волнового дуализма. Современные представления об элементарности. Принцип неопределенности Гейзенберга и принцип дополнительности Бора, их значение в современной науке. Естественнонаучные и философские проблемы познания микромира. Роль наблюдателя в квантовой механике.

5. Строение атома и атомного ядра. Атомная энергия.

Ключевые моменты: Развитие атомистического учения в Древней Греции. Теория атома Резерфорда-Бора. Современные представления о структуре атома и атомного ядра. Открытие радиоактивности и ядерных излучений. Деления ядра атома урана. Ядерные реакции. Получение трансурановых элементов. Принципы получения ядерной и термоядерной энергии. Плазма – четвертое состояние вещества. Принципиальное устройство ядерного реактора и АЭС. Теория происхождения химических элементов. Закономерности эволюции звезд и рождение химических элементов во Вселенной.

2. Список литературы.

1. Абрамов А.И. Измерение неизмеримого. - М., 1972.
2. Агекян Т.А. Звёзды, галактики, метагалактика. - М., 1982.
3. Азимов А. Нейтрино. - М., 1969.
4. Арцимович Л.А. Элементарная физика плазмы. - М., 1963.
5. Аскин Я.Ф. Проблема времени. Её физическое истолкование. - М.: Мысль, 1986.
6. Ахундов М.Д. Проблемы прерывности и непрерывности пространства и времени. - М.: Наука, 1974.
7. Ахундов М.Д. Пространство и время в физическом познании. - М.: Мысль, 1982.
8. Ахундов М.Д. Концепции пространства и времени: истоки, эволюция, перспективы. - М.: Наука, 1982.
9. Ахундов М.Д., Баженов Л.Б. Физика на пути к единству. М.,1985.
10. Батыгин В.В. Законы микромира. - М.: Просвещение, 1981.
11. Бор Н. Атомная физика и человеческое познание. - М., 1961.
12. Вайнберг С. Первые три минуты. - М.: Энергоиздат, 1981.
13. Вайскопф В. Физика в ХХ столетии. - М., 1977.
14. Вигнер Ю. Этюды о симметрии. - М., Мир, 1971.
15. Виргинский В.С., Хотеенков В.Ф. Очерки истории науки и техники. - М., Просвещение, 1993.
16. Войткевич Г.В. Рождение Земли. - Ростов н/Д, 1996.
17. Воронцов-Вельяминов Б.А. Очерки о Вселенной. - М., 1980.
18. Воронцов-Вельяминов Б.А. Лаплас. - М., Наука, 1985.
19. Гарднер М. Теория относительности для миллионов. - М., 1965.
20. Гейзенберг В. Шаги за горизонт. - М., 1987.
21. Гейзенберг В. Физика и философия. Часть и целое. - М., 1989.
22. Девис П. Суперсила. - М.: Мир, 1989.
23. Девис П. Пространство и время в современной картине Вселенной. - М., Мир, 1979.
24. Джонс Г., и др. Атомы и Вселенная. - М., 1961.
25. Дирак П. Принципы квантовой механики. - М., 1960.
26. Дубровский В.Н. Концепции пространства-времени. - М., 1991.
27. Евзлин М. Космогония и ритуал. - М., 1993.
28. Естествознание, - системность и динамика (методологические очерки). Сб., Отв. ред. Е.А. Мамчур. - М., 1990.
29. Ётиро Намбу. Кварки. - М., 1989.
30. Зельдович Я.Б. Рождение Вселенной из "ничего". - М., 1988.
31. Карнап Р. Философские основания физики. - М., 1971.
32. Карцев В.П. Приключения великих уравнений. - М., 1971.
33. Клайн М. Математика, поиск истины. - М.: Мир, 1983.
34. Кохановский В.П. Философия и методология науки. - Ростов-Дон, 1999.
35. Кун Т. Структура научных революций. - М.: Прогресс, 1975.
36. Ливрухина А.К., Колесов Г.М. Изотопы во Вселенной. - М., 1965.
37. Липсон Г. Великие эксперименты в физике. - М., 1972.
38. Меррион Дж.Б. Физика и физический мир. - М., Мир, 1975.
39. Месси Г. Новая эра в физике. - М., 1963.
40. Мухин К.Н. Занимательная ядерная физика. - М., 1972.
41. Меркин Д.Р. Краткая история классической механики. - М., 1994.
42. Новиков И.Д. Эволюция Вселенной. - М., 1979.
43. Новиков И.Д. Как взорвалась Вселенная. - М., Наука. 1988.
44. Климишин И.А. Астрономия наших дней. - М., Наука, 1976.
45. Николсон И. Тяготение, черные дыры и Вселенная. - М., Мир, 1983.
46. Парнов Е.И., Глущенко Е.А. Окно в Антимир. - М., 1961.
47. Поппер К.Р. Логика и рост научного знания. - М., Прогресс, 1983.
48. Потемкин В.К., Симаков А.Л. Пространство в структуре мира. Новосибирск, Наука, 1990.
49. Пуанкаре А. О науке. - М.: Наука, 1983.
50. Рассел Б. Человеческое познание, его сфера и границы. Киев, 1997.
51. Рейхенбах Г. Философия пространства и времени. М.,1985.
52. Ратнер Б.С. Ускорители заряженных частиц. - М., 1960.
53. Рыдник В.И. Поле. - М., 1976.
54. Сапожников М.Г. Антимир - реальность? - М., 1983.
55. Сиборг Г., Корлисс У. Человек и атом. - М., 1973.
56. Силк Дж. Большой взрыв. Рождение и эволюция Вселенной. - М., 1982.
57. Современная философия науки. - М.: Наука, 1994; - М.: Логос, 1996.
58. Спасский Б.И. Физика для философов. - М., Изд-во МГУ, 1989.
59. Суорц К.Э. Необыкновенная физика обыкновенных явлений. М.,1986.
60. Тарасов Л.В. Мир, построенный на вероятности. - М.: Прогресс, 1984.
61. Турсунов А. Человек и мироздание. - М., 1986.
62. Фауль Г. Возраст пород, планет, звёзд. - М., 1968.
63. Фейнберг Дж. Из чего сделан мир? - М.: Мир, 1981.
64. Фейнман Р. КЭД. Странная теория света и вещества. - М., 1988.
65. Фейнман Р. Характер физических законов. - М., 1987.
66. Форд К. Мир элементарных частиц. - М., 1965.
67. Фриш Д., Торндайк А. Элементарные частицы. - М., 1966.
68. Хокинг Ст. От Большого взрыва до черных дыр. Краткая история времени. - М., 1990.
69. Эйнштейн А., Инфельд Л. Эволюция физики. - М.: Наука, 1965.
70. Элиаде Мирча. Миф о вечном возвращении. СПб., 1998.

Тема III. Порядок и беспорядок в природе. Динамические

и статистические закономерности в природе. Симметрия

в материальном мире. Обратимость и необратимость химических

реакций. Термодинамика и статистика. Энтропия и информация.

Проблемы самоорганизации и саморазвития сложных систем.

I. Вопросы для докладов и рефератов.

1. Порядок и хаос в окружающем мире.

Ключевые моменты: Понятие о системах. Системы упорядоченные и хаотические. Неоднозначность понятий порядка и хаоса. Системы динамические и стохастические. Динамическая модель поведения системы; понятие аттракторов. Диссипативные системы: эволюция от порядка к хаосу и от хаоса к порядку в результате процессов самоорганизации. Путь сложных неравновесных систем к упорядоченным структурам. Энтропия: термодинамическое и информационное толкование. Хаос и проблема времени; гармония в хаосе. Проблема дополнительности динамического и статистического описания природных процессов. Системность как фундаментальный естественнонаучный и философский принцип.

2. Синергетика – постнеклассическая наука о процессах самоорганизации в сложных неравновесных системах.

Ключевые моменты: Системы управляемые и неуправляемые, устойчивые и неустойчивые. Понятие о самоорганизации и сложности. Самоорганизация в химии, физике, биологии. Закономерности химических превращений. Каталитические и автокаталитические процессы и самоорганизация сложных молекулярных структур. Реакция Белоусова-Жаботинского и новый взгляд на химические процессы. Синергетика – наука о самоорганизации сложных систем. Понятие о флуктуации, нуклеации, бифуркации и аттракторе. Биоритмы и биологические часы. Живой организм как синергетическая система. Живой организм как открытая антиэнтропийная система. Проблемы самоорганизации в живых организмах. Кибернетические и синергетические процессы в сложных самоорганизующихся системах. Философские аспекты системно-синергетической парадигмы.

3. Энтропия и информация – универсальные категории современной науки.

Ключевые моменты: Термодинамические системы. Три начала термодинамики. Понятие об обратимости и необратимости процессов. Энтропия как мера необратимости. Случайность событий и необратимость процессов. Понятие о вероятности. Энтропия и информация, симметрия и асимметрия. Энтропия, симметрия и информация в живой и неживой природе. Асимметрия (киральность) как принципиальный признак живого вещества. Интерпретация категорий времени и развития как нарушение симметрии процессов и структур. Эволюция как процесс закрепления ошибок при передаче информации в сложных системах (парадокс саморазвития). Что такое жизнь в свете принципов термодинамики.

2. Список литературы.

1. Афанасьев В.Г. Мир живого: системность, эволюция и управление. - М., 1986.
2. Баблоянц А. Молекулы, динамика, жизнь, - Введение в самоорганизацию материи. - М., Мир, 1990.
3. Блауберг И.В., Юдин Э.Г. Становление и сущность системного подхода. - М., Наука. 1973.
4. Вигнер Ю. Этюды о симметрии. - М., Мир, 1971.
5. Данин Д. Вероятностный мир. - М., 1981.
6. Девис П. Случайная Вселенная. - М., Мир, 1989.
7. Кальоти Дж. От восприятия к мысли. - М.: Мир, 1998.
8. Компанеец А.С. Законы физической статистики. - М., 1970.
9. Климонтович Н.Ю. Без формул о синергетике. - Минск, 1986.
10. Князева Е.Н., Курдюмов С.П. Законы эволюции и самоорганизации сложных систем. - М.: Наука, 1994.
11. Курдюмов С.П. и др. Синергетика — новые направления. - М.: Знание, 1984.
12. Князева Е.Н., Курдюмов С.П. Антропный принцип в синергетике. // Вопр. философии, 1997, № 3, с. 62-79.
13. Ичас М. О природе живого: механизмы и смысл. - М.: Мир, 1994.
14. Лернер А.Я. Начала кибернетики. - М., Наука. 1967.
15. Николис Г., Пригожин И. Познание сложного. М.,1990.
16. Самоорганизация в природе и обществе. Сб.. ред. В.Н. Михайловский. СПб., Наука, 1994.
17. Пригожин И., Стенгерс И. Время, хаос, квант. К решению парадокса времени. - М.: Прогресс, 1994.
18. Пригожин И., Стенгерс И. Порядок из хаоса. - М.: Прогресс, 1986
19. Пригожин И. От существующего к возникающему. - М., 1985..
20. Тарасов Л.В. Мир, построенный на вероятности. - М.: Просвещение, 1984.
21. Тарасов Л.В. Этот удивительный симметричный мир. - М.: Просвещение, 1982.
22. Хакен Г. Информация и самоорганизация. - М.: Мир, 1991.
23. Хакен Г. Синергетика. Иерархия неустойчивостей... - М.: Мир, 1985.
24. Шредингер Э. Что такое жизнь. С точки зрения физика. - М., 1972.
25. Эткинс П. Порядок и беспорядок в природе. - М., 1987.

Тема IV. Экология и здоровье. Человек, биосфера и

космические циклы. Генетика и эволюция.

I. Вопросы для докладов и рефератов.

1. Научно-техническая революция и экологические проблемы.

Ключевые моменты: Экология как наука о системном поведении биосферы. Иерархические уровни строения биосферы. Экосистема и биоценоз. Трофические и энергетические цепи в биосфере. Динамика биосферных процессов, роль обратных связей. экологические стрессы и катастрофы. Роль разнообразия организмов в устойчивости биосферы. Учение В.И. Вернадского о биосфере. Проблемы техногенного влияния на биосферу. Химическая промышленность и охрана окружающей среды. Ядерная энергетика и экологические проблемы. Наука и этика – морально-этические аспекты генной инженерии. Генетически модифицированные виды в системе биосферы. Социально-экономические проблемы экологического кризиса. Перспективы технократического развития человечества - возможна ли искусственная биосфера? Экологическое мышление — основа выживания человека как вида.

2. Человек, биосфера и космические циклы.

Ключевые моменты: Учение А.Л. Чижевского о солнечных и космических циклах и их воздействии на биосферу. Время космическое и время биологическое в свете учения Вернадского о живом веществе. Влияние космического излучения и солнечной энергии на живые организмы; мутации и эволюция. Теория эволюции живых организмов в свете современных достижений генетики и синергетики. Современные представления о происхождении жизни на Земле. История земной биосферы в геохронологической последовательности. Учение Л.Н. Гумилева о законах этногенеза и пассионарности в свете идей А.Л. Чижевского.

3. Генетика и эволюция.