Естественнонаучная картина мира. Часть 1. Естествознание – комплекс наук о природе

Н. И. Одинцова, 2019

В пособии представлены материалы по дисциплине «Естественнонаучная картина мира», разработанные в соответствии с ФГОС. Рассмотрены вопросы интеграции естественных наук, сгруппированные в четыре блока: методы научного познания, вещество и поле, пространство и время, универсальные понятия естествознания. В каждом блоке приведены примеры современных естественнонаучных исследований. Даны задания для самостоятельной работы студентов. Пособие адресовано студентам и преподавателям вузов, а также учащимся старших классов и учителям естествознания. Может быть использовано для самообразования в естественнонаучной области. В формате a4.pdf сохранен издательский макет.

Предисловие

Это пособие — первое в серии «Современное естествознание». Актуальность серии связана с тем, что естествознание сегодня — это удивительно интересная, стремительно меняющаяся и непрерывно пополняющаяся новыми открытиями область науки. При этом отражение достижений современного естествознания в образовательных целях осуществляется пока крайне недостаточно.

В последнее время в школьные программы введен интегрированный предмет «Естествознание 10-11», а в вузовские курсы — интегрированная дисциплина «Естественнонаучная картина мира», однако они слабо обеспечены учебными пособиями. Серия «Современное естествознание» предназначена восполнить этот пробел. Она включает в себя учебники, задачники, сборники лабораторных работ, посвященные междисциплинарным вопросам естественных наук, которые могут быть использованы для изучения естествознания в школе, вузе и в целях самообразования.

Данное пособие представляет собой учебник по дисциплине «Естественнонаучная картина мира» в высших учебных заведениях. Под естественнонаучной картиной мира (ЕНКМ) понимают систематизированное представление о природе, исторически сформировавшееся в ходе развития естествознания.

Интересно рассмотреть процесс формирования ЕНКМ в историческом плане — как менялась картина мира по мере развития естествознания от воззрений древнегреческих философов до наших дней. Но ввиду лимита времени, отведенного на изучение курса, в этом пособии мы сосредоточимся на современной ЕНКМ. При этом будем иметь ввиду, что и современная картина не статична, что она ежедневно пополняется и уточняется с каждым новым естественнонаучным открытием, которые сыплются на нас как из рога изобилия. С этим связана особенность курса: его главная задача не столько сообщить определенную сумму знаний, сколько привести уже имеющиеся в систему, задать некую систему координат, скелет, на который в дальнейшем можно нанизывать новые сведения.

Естественнонаучная картина мира — это образ природы, который получен естественнонаучными методами. Все вы учились в школе, изучали физику, химию, биологию, географию, астрономию, экологию, поэтому у каждого из вас в той или иной мере такой образ имеется. Но в большинстве случаев он фрагментарный, разрозненный, поскольку перечисленные школьные предметы изучаются по отдельности.

Изучение наук «по частям» связано вовсе не с тем, что природа, и составляющие ее природные объекты и явления делятся на какие-либо части. Деление естествознания на отдельные области обусловлено, в первую очередь, ограниченностью нашего сознания, невозможностью охватить все многообразие деталей, присущих любому процессу в природе, а также соображениями удобства исследования той или иной конкретной ситуации. Вспомним школьную задачу: «Почему журавли летят клином?». Сразу напрашивается встречный вопрос: а это задача по физике или по биологии?

В связи с этим цель курса «Естественнонаучная картина мира» — расширить, уточнить этот начальный прообраз ЕНКМ, привести его в соответствие с современными научными данными, и, главное, — сделать целостным. Эта цель напрямую соотносится с особенностью современного этапа развития естествознания, для которого характерны интеграция и взаимопроникновение наук.

Чтобы убедиться в этом, достаточно обратиться к перечню Нобелевских премий по физике, химии, физиологии и медицине за последние годы. Практически все открытия, отмеченные этими престижными премиями, сделаны «на стыке наук». Например, в 2018 году Нобелевскую премию по физике присудили ученым (А. Эшкин, Ж. Мур, Д. Стрикленд) за новаторские изобретения в области лазерной физики, которые нашли широкое применение в биологических системах. Оптические пинцеты позволяют манипулировать вирусами, бактериями, живыми клетками, не повреждая их. Метод генерации высокоинтенсивных ультракоротких импульсов используют во многих областях, в том числе и при проведении операций по коррекции зрения с помощью лазеров.

Курс «Естественнонаучная картина мира» содержит три части: 1) «Естествознание — комплекс наук о природе»; 2) «Устройство Вселенной»; 3) «Эволюция Вселенной». В данном пособии представлена первая из них.

Пособие адресовано студентам и преподавателям вузов, а также учащимся старших классов и учителям естествознания. Его также можно использовать для самообразования в естественнонаучной области.

Автор выражает искреннюю благодарность М.В. Солодихиной и Л.В. Королевой за помощь в подготовке пособия к изданию.