Московский государственный университет печати

Горбачев В.В.


         

Концепции современного естествознания. В 2 ч.

Учебное пособие


Горбачев В.В.
Концепции современного естествознания. В 2 ч.
Начало
Печатный оригинал
Об электронном издании
Оглавление
1.

Часть I

Предисловие

1.1.

Введение

1.1.1.

Этапы развития и становления естествознания

1.1.2.

Общие проблемы естествознания на пути познания Мира

1.2.

Механика дискретных объектов

1.3.

Физика полей

1.4.

Теория относительности Эйнштейна - мост между механикой и электромагнетизмом

1.4.1.

Физические начала специальной теории относительности

1.4.2.

Общая теория относительности

1.5.

Основы квантовой механики и квантовой электродинамики

1.6.

Физика Вселенной

1.6.1.

Модели происхождения Вселенной

1.6.2.

Современные модели элементарных частиц как первоосновы строения материи Вселенной

1.6.3.

Фундаментальные взаимодействия и их мировые константы

1.6.4.

Модель единого физического поля и многомерность пространства-времени

1.6.5.

Устойчивость Вселенной и антропный принцип

1.6.6.

Ньютоновская модель развития Вселенной

1.6.7.

Антивещество во Вселенной и антигалактики

1.6.8.

Механизм образования и эволюции звезд

1.7.

Проблема «порядок-беспорядок» в природе и обществе

1.8.

Симметрия и асимметрия в их различных физических проявлениях

1.9.

Современная естественнонаучная картина мира с точки зрения физики

2.

Часть II. Физика живого

Введение

2.1.

От физики существующего к физике возникающего

2.1.1.

Термодинамические особенности живых систем

2.1.2.

Энергетический подход к описанию живого

2.1.3.

Уровни организации живых систем и системный подход к эволюции живого

2.1.4.

Физическая интерпретация биологических законов

2.1.5.

Пространство и время для живых организмов

2.1.6.

Энтропия и информация в живых системах

2.2.

Физические аспекты и принципы

2.2.1.

От атомов к протожизни

2.2.2.

Химические процессы и молекулярная самоорганизация

2.2.3.

Биохимические составляющие живого вещества

2.2.4.

Клетка как «элементарная частица» молекулярной биологии

2.2.5.

Роль асимметрии в возникновении живого

2.3.

Физические принципы воспроизводства и развития живых систем

2.3.1.

Информационные молекулы наследственности

2.3.2.

Воспроизводство и наследование признаков

2.3.3.

Процессы мутагенеза и передача наследственной информации

2.3.4.

Матричный принцип синтеза информационных макромолекул и молекулярная генетика

2.4.

Физическое понимание эволюционного и индивидуального развития организмов

2.4.1.

Онтогенез и филогенез. Онтогенетический и популяционный уровни организации жизни

2.4.2.

Физическое представление эволюции. Синтетическая теория эволюции

2.4.3.

Аксиомы биологии

2.4.4.

Признаки живого и определения жизни

2.4.5.

Физическая модель демографического развития С.П. Капицы

2.5.

Физические и информационные поля биологических структур

2.5.1.

Физические поля и излучения функционирующего организма человека

2.5.2.

Механизм взаимодействия излучений человека и окружающей среды и возможности медицинской диагностики и лечения

2.5.3.

Устройство памяти. Воспроизводство и передача информации в организме

2.6.

Физические аспекты биосферы и основы экологии

2.6.1.

Структурная организованность биосферы

2.6.2.

Биогеохимические принципы В.И. Вернадского и живое вещество

2.6.3.

Физические аспекты эволюции биосферы и переход к ноосфере

2.6.4.

Физические факторы влияния Космоса на земные процессы

2.6.5.

Физические основы экологии

2.6.6.

Принципы устойчивого развития

Контрольные вопросы

Литература

Темы курсовых работ, рефератов и докладов

Вопросы к зачету и экзамену

Словарь терминов

Указатели
690   именной указатель
3016   предметный указатель
58   указатель иллюстраций

  1. Каков смысл понятия современного естествознания и какова цель его изучения?

  2. В чем ценность натурфилософии и какие идеи древних мыслителей подтверждаются в современном естествознании?

  3. Какие три научных программы были развиты в древнегреческом естествознании? В чем их различие?

  4. Какими фундаментальными принципами пользуются для объяснения современной картины Мира?

  5. Какие два подхода существуют в настоящее время для описания Мира? Почему возникает необходимость гармонизации этих подходов и холизма в современном естествознании?

  6. Что, по Вашему мнению, объединяет современную физику и восточный мистицизм?

  7. Роль математики в современном естествознании.

  8. В чем сущность принципа дополнительности Бора и как он трактуется в физике и современном естествознании?

  9. В чем разница между биологической эволюцией Дарвина и физической эволюцией Больцмана?

  10. Что понимается под научной картиной Мира и как ее представляете именно вы?

  11. В чем недостатки физикализма и антропоцентризма?

Литература к главе 1.1: ссылка на источники литературы

  1. Чем по Вашему мнению обусловлена 3-мерность реального пространства?

  2. Классические и современные представления о пространстве и времени.

  3. Представления о траектории и мировой линии.

  4. Может ли классическая механика разрешить «путешествие» из будущего в прошлое? Почему?

  5. В чем заключается парадокс времени?

  6. Основные параметры движения в механике Галилея - Ньютона. Их физический смысл.

  7. В чем заключается вклад Галилея и Ньютона в классическую механику?

  8. Какие особенности механики Ньютона?

  9. Какие законы сохранения имеются в классической механике?

  10. В чем смысл лапласовского детерминизма?

  11. Какие принципы оптимальности вы знаете? В чем их вероятностный смысл?

  12. Основные положения механической картины Мира.

  13. С какими свойствами пространства и времени связаны законы сохранения характеристик движения?

  14. Объясните почему фигурист на льду начнет вращаться быстрее, если он поднимет руки вверх?

  15. Понятие «стрела времени» и его подтверждение в современном естествознании.

Литература к главе 1.2: ссылка на источники литературы

  1. Что такое поле? Примеры полей в природе.

  2. Чем отличаются поля Фарадея - Максвелла от полей Галилея - Ньютона?

  3. Гравитационное и электромагнитное поля.

  4. Чем была вызвана необходимость перехода от механической картины мира к электромагнитной?

  5. Какую роль в классической физике играет модель эфира?

  6. Шкала длин волн.

  7. Понятия близкодействия и дальнодействия.

  8. Сопоставьте свойства поля и вещества в классической физике.

  9. Откуда следует, что свет является электромагнитной волной?

  10. Электромагнитная картина мира. Ее достоинства и недостатки.

Литература к главе 1.3: ссылка на источники литературы

  1. Какие постулаты Эйнштейна лежат в основе специальной теории относительности?

  2. Для чего была нужна модель мирового эфира? В чем ее достоинства и недостатки?

  3. В чем заключается принцип относительности Галилея и его преобразования? Почему они несостоятельны при скоростях, близких к скорости света?

  4. В чем заключается принцип относительности Эйнштейна?

  5. Выделяет ли теория относительности направленный ход времени?

  6. Преобразование Лоренца и единство пространства-времени.

  7. В чем состоит «парадокс близнецов»?

  8. Лоренцово сокращение длины и замедление хода времени.

  9. Изменение массы со временем и соотношение Эйнштейна между массы и энергии.

  10. Какие экспериментальные подтверждения общей теории относительности вы знаете?

  11. Основные положения теории относительности.

Литература к главе 1.4:ссылка на источники литературы

  1. Что такое корпускулярно-волновой дуализм?

  2. В чем состоит гипотеза Луи де Бройля?

  3. Как надо понимать квантовую гипотезу Планка? Каков смысл постоянной Планка?

  4. Какие экспериментальные подтверждения квантовой гипотезы Вы знаете?

  5. Приведите примеры проявления дискретных и вероятностных свойств вещества и поля.

  6. Универсализм принципа дополнительности в современном естествознании.

  7. В чем состоит физический смысл волновой функции?

  8. Каким уравнением описывается движение квантово-механических частиц?

  9. Вытекает ли из уравнения Шредингера однонаправленный ход времени? Почему?

  10. Почему нельзя применить классическую механику для описания поведения частиц в микромире?

  11. В чем проявляется вероятностный характер физических законов микромира?

Литература к главе 1.5: ссылка на источники литературы

  1. Модель стационарной Вселенной Эйнштейна.

  2. В чем смысл модели Большого Взрыва? Кем она предложена и ее содержание.

  3. Модель расширяющейся Вселенной.

  4. Какие имеются подтверждения Большого Взрыва и расширяющейся Вселенной?

  5. Что такое реликтовое излучение?

  6. Модель пульсирующей Вселенной.

  7. Какие еще сценарии происхождения Вселенной вы знаете?

  8. Как развивалась Вселенная после Большого Взрыва?

  9. Как можно оценить возраст Вселенной?

  10. Классификация элементарных частиц. Современная картина строения вещества.

  11. Что такое космомикрофизика?

  12. Фундаментальные взаимодействия и их константы.

  13. Структура материи Вселенной и элементарные частицы.

  14. В чем состоит идея «Великого объединения полей»?

  15. Как связан антропный принцип с «подгонкой» фундаментальных констант и устойчивостью Вселенной?

  16. Как вы понимаете иерархическую структуру материи и уровни организации Вселенной?

  17. Что такое «черная дыра»?

  18. Что надо понимать под античастицами и антивеществом? Какие известны доказательства, что вещества во Вселенной больше, чем антивещества?

  19. Что можно сказать о механизме образования и эволюции звезд?

  20. Главная последовательность и классификация звезд.

  21. Какие схемы образования элементов во Вселенной Вы знаете?

Литература к главе 1.6: ссылка на источники литературы

  1. Какой смысл имеет понятие «бифуркация»?

  2. Основные понятия синергетики.

  3. Как происходят процессы в открытых системах?

  4. Приведите примеры самоорганизации в неживой и живой природе.

  5. Что такое диссипативные структуры?

  6. Понятие аттракторов.

  7. Детерминированный или динамический хаос.

  8. Какие два подхода для анализа сложных самоорганизующихся систем Вы знаете?

  9. Устойчивость-неустойчивость в самоорганизующихся системах.

  10. Как Вы представляете возникновение порядка из хаоса?

  11. В чем состоит принцип производства минимума энтропии?

  12. «Золотое сечение» и законы гармонии.

  13. Что мы понимаем под синергетической картиной Мира?

  14. Почему, на Ваш взгляд, невозможно дать долговременный прогноз погоды?

  15. Как можно связать теорию катастроф с самоорганизацией сложных систем?

  16. Понятия устойчивого и неустойчивого равновесия.

Литература к главе 1.7: ссылка на источники литературы

  1. Какие примеры симметрии и асимметрии в неживой и живой природе Вы можете привести?

  2. Связь симметрии с законами сохранения.

  3. Какие виды симметрии Вам известны?

  4. В чем смысл принципа Вейля?

  5. Связана ли гармония с симметрией?

  6. Как можно понять природу симметрии?

  7. Что такое хиральность молекул объектов живой природы?

  8. Связи симметрии с энтропией.

  9. Как происходит обмен энергий между живым организмом и окружающей средой?

Литература к главе 1.8: ссылка на источники литературы

  1. Что составляет основную структуру современного естествознания.

  2. Почему физику можно считать основой современного естествознания?

  3. Приведите примеры использования физических моделей для объяснения явлений природы и общества.

  4. Что такое куб фундаментальных физических теорий Зельманова?

  5. О чем говорит принцип «Бритвы Оккама»?

  6. Что такое геометродинамика?

  7. Основное содержание современной естественнонаучной картины Мира.

  8. В чем заключается основная идея парадигмы современной картины мироустойства?

  9. Может ли лишь одна естественная наука объяснить окружающий нас мир?

  10. Ваши представления о ноосфере.

  11. Почему, на Ваш взгляд, имеет такое распространение в описании нашего понимания число «три»?

  12. Что в Вашей жизни можно описать на языке физических моделей в понятиях современного естествознания?

Литература к главе 1.9: ссылка на источники литературы

  1. Какие понятия и представления синергетики можно применить к описанию жизненных процессов?

  2. Каковы термодинамические особенности живого?

  3. Какую роль играет энтропия для живого?

  4. Что такое физическая и биологическая эволюция?

  5. В чем заключается энергетический подход к живому?

  6. Какова целевая функция живого организма?

  7. Какие уровни организации живого вы знаете?

  8. В каком смысле используется системный подход при описании живых систем?

  9. В чем состоят принципы Пригожина – Гленсдорфа и Моисеева?

  10. Взаимосвязь энтропии и информации.

  11. Что такое ценность информации?

  12. Какие физические модели можно использовать для объяснения живой природы?

Литература к главе 2.1: ссылка на источники литературы

  1. Какие теории происхождения жизни на Земле вы знаете? В чем их сущность?

  2. Основные положения гипотезы А.И. Опарина о происхождении жизни.

  3. Каковы различия между автотрофными и гетеротрофными организмами?

  4. Каков механизм воспроизведения жизни на молекулярном уровне?

  5. Может ли возникнуть жизнь в современных условиях в форме эукариотных организмов?

  6. Чем различаются анаэробные и аэробные формы жизни?

  7. Роль свободных радикалов и автокаталитических процессов в химической эволюции.

  8. В чем состоит сущность теории молекулярной самоорганизации?

  9. Что представляют собой биохимические составляющие живого вещества?

  10. Какова роль углерода в живой природе?

  11. Из чего состоят белки и нуклеиновые кислоты?

  12. Какую роль играет АТФ в энергетических процессах клетки?

  13. Какими свойствами воды обусловлены ее функции в живом организме?

  14. Что такое клетка и из чего она состоит?

  15. Какие процессы могут происходить в клетке?

  16. Как проходит процесс фотосинтеза?

  17. Какова роль гомохиральности в образовании живого?

  18. Роль симметрии и асимметрии в живой и неживой природе.

Литература к главе 2.2: ссылка на источники литературы

  1. Что такое информационные молекулы наследственности?

  2. Понятие генетического кода.

  3. В чем проявляется сходство квантовой физики и теории наследственности?

  4. Понятие генотипа и фенотипа. Их различие.

  5. Механизм действия генотипа.

  6. Основные понятия и представления генетики.

  7. Что такое ген и хромосома?

  8. Какие функции выполняют молекулы ДНК, РНК и белков?

  9. Как образуются и действуют мутации?

  10. Матричный принцип синтеза биомакромолекул.

  11. Молекулярная биология, генетика и эволюция.

  12. Что такое репликация, транскрипция и трансляция в процессах передачи наследственной информации?

  13. Передаются ли по наследству приобретенные признаки? Почему?

Литература к главе 2.3: ссылка на источники литературы

  1. Понятие о филогенезе и онтогенезе.

  2. Как надо понимать выражение «онтогенез повторяет филогенез»?

  3. Структурность и целостность в природе.

  4. Как происходит эволюция популяции?

  5. В чем состоит физическое представление эволюции?

  6. Сущность синтетической теории эволюции.

  7. Какие элементарные эволюционные факторы вы знаете?

  8. Физический смысл аксиом биологии.

  9. Могли бы вы сформулировать основные признаки живого и дать определение жизни?

  10. Модель демографического взрыва.

  11. На какой основе можно описать развитие живых и неживых систем? Как это сделать?

Литература к главе 2.4: ссылка на источники литературы

  1. Какие физические поля могут существовать в живом организме?

  2. В чем сущность возникновения ЭМП в организме человека?

  3. Что такое биопотенциал? Почему он образуется в клетках и тканях организма?

  4. Почему живой организм ощущает ЭМП, а ионизирующее излучение - нет?

  5. Источники электромагнитных инфраволн.

  6. Действие внешних физических полей на человека.

  7. В чем смысл взаимодействия внутренних и внешних физических полей для организма человека?

  8. Как проходит нервный импульс по нейронам?

  9. Что является физической основой памяти?

  10. Чем различается память человека и животных?

  11. Какие физические методы могут применять для лечения человека?

  12. В чем разница между мозгом человека и компьютером?

Литература к главе 2.5: ссылка на источники литературы

  1. Принципы взаимодействия живых организмов и окружающей среды.

  2. Представления о биогеоценозах.

  3. Причины экологических проблем.

  4. Что такое биологический круговорот веществ?

  5. Роль энергии в эволюции.

  6. Биогеохимические принципы В.И. Вернадского.

  7. Как вы представляете себе живое вещество?

  8. Представление Вернадского о ноосфере.

  9. В чем опасность «парникового эффекта»?

  10. Последствия «ядерной зимы».

  11. Принципы устойчивого развития.

  12. Как проявляется влияние Космоса на земные процессы?

  13. Антропный принцип и ноосфера.

  14. Синергетические аспекты живой природы.

  15. Роль солнечно-земных связей в биосфере Земли.

  16. Каковы причины истощения природной среды?

Литература к главе 2.6.ссылка на источники литературы

© Центр дистанционного образования МГУП