Контрольные задания по предмету «Концепции современного естествознания» (КЕИ-00)

НОУ ВПО «Русский институт Управления им. В.П.Чернова»

 

 

 

 

 

 

Контрольные задания

по предмету «Концепции современного естествознания» (КЕИ-00)

 

 

 

 

Студента III курса   факультета Управления Столбова  Никиты Николаевича Рег.номер ГМБ 100011

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2013 год

Контрольные задания

по предмету «Концепции современного естествознания» (КЕИ-00)

 

Задание 1.Изложить этапы истории естествознания.

Ответ:

 Современное естествознание состоит из большого количества дисциплин, причем некоторые естественно-научные дисциплины появились в античности или даже еще раньше (например, астрономия и география), другие возникли в Новое время (классическая механика), а третьи - уже в XIX в. (статистическая физика, электродинамика, физическая химия); наконец, часть дисциплин сформировалась совсем недавно (кибернетика, молекулярная генетика и т.д.). В современной литературе ведется спор о времени возникновения науки . Вероятно, было бы полезно говорить не о том или ином рубеже, на котором возникла «настоящая» наука, а об этапах изменения функций науки в структуре общественной культуры. Можно говорить о пяти основных этапах изменения характеранауки.  
          На первом этапе наука была связана с опытом практической и познавательной деятельности. Возникновение науки, вероятно, следует отнести к каменному веку, т.е. к той эпохе, когда человек в процессе непосредственной жизнедеятельности начинает накапливать и передавать другим знания о мире, и в первую очередь это касается естествознания. Так, один из основателей науковедения, английский физик XX в. Дж. Бернал, опираясь на тезис о том, что естествознание имеет дело с действенными манипуляциями и преобразованиями материи, полагает, что главный поток науки вытекает из практических технических приемов первобытного человека, следовательно, современная сложная цивилизация, основанная на механизации и науке, развилась из ремесел и обычаев наших предков. Кульминационным пунктом этого этапа стала наука ДревнегоЕгиптаиВавилона.  
          Второй этап начался примерно в V в. до н.э. в Древней Греции; в это время мифологическое мышление сменяют первые программы исследования природы и не только появляются образцы исследовательской деятельности, но и осознаются некоторые фундаментальные принципы познания природы. Науку стали понимать как сознательное, целенаправленное исследование природы, осмысливались сами способы обоснования полученного знания, а также принципы познавательной деятельности. Известно, что только в Древней Греции начали доказывать теоремы; Аристотель проанализировал процесс доказательства и создал теорию доказательств - логику. В античное время возникают первые законченные системы теоретического знания (геометрия Евклида), происходит становление натурфилософии, формируются учение о первоначалах, атомистика, развиваются математика и механика, астрономия; в то же время появились описания окружающего мира, систематизирующие природные явления (географические работыСтрабона). 
         Третий этап, ознаменованный развитием схоластики (занятой обсуждением вопроса отношения знания к вере и отношения общего к единичному), длился до второй половины XV в. В это время большое значение придавалось вненаучным видам знания (астрология, алхимия, магия, кабалистика и т.п.). Развивались математика, астрономия и медицина, а центр естественно-научных исследований в начале этого этапа переместился в Азию. Поворот в естествознании в Западной Европе в XII-XIV вв. связан с переосмыслением роли опытного знания. Наука в этом понимании формируется в первую очередь в Англии и связана с работами естествоиспытателей, математиков и одновременно деятелей церкви — епископа Р. Гроссетеста, монаха Р. Бэкона, теолога Т. Брадвардина и др. Эти ученые полагают, что следует опираться на опыт, наблюдение и эксперимент, а не на авторитет предания или философской традиции (безусловно, это и сейчас считается важнейшей чертой научного мышления), шире применять математические методы в естествознании; так, по мнению Бэкона, математика является вратами и ключом к прочим наукам.  
        Четвертый этап — вторая половина XV—XVIII в. -отмечен возникновением науки в том смысле, что наука — не что иное, как естествознание, умеющее строить математические модели изучаемых явлений, сравнивать их с опытным материалом, проводить рассуждения посредством мысленного эксперимента. Начало этого этапа отмечено созданием гелиоцентрической системы (Н. Коперник) и учением о множественности миров и бесконечности Вселенной (Дж. Бруно). В XVII в. происходит признание социального статуса науки, рождение ее как особого социального института. Это выразилось, в частности, в том, что во второй половине XVII в. возникают Лондонское Королевское общество и Парижская академия наук. В это время появляются работы И. Кеплера, X. Гюйгенса, Г. Галилея, И. Ньютона. С их именами связано рождение основ современной физики и необходимого для нее математического аппарата, формулирование основных идей классической механики (три основных закона движения, закон всемирного тяготения и т.п.), экспериментального естествознания. Кроме того, это эпоха Великих географических открытий (В. да Гама, Ф. Магеллан и др.).  
        Пятый этап относят к первой половине XIX в., начало которого характеризуется совмещением исследовательской деятельности и высшего образования. Первыми реформаторами стали ученые Германии, прежде всего Берлинского университета. Суть реформ состояла в оформлении науки в особую профессию. Во главе реформ стоял известный исследователь того времени В. Гумбольдт. Наиболее полно идеи реформирования высшего образования в данном направлении были реализованы в лаборатории известного химика Ю. Либиха, который привлекал студентов к исследованиям, имеющим прикладное значение. С середины XIX в. проводятся исследования с целью разработки технологий производства удобрений, ядохимикатов, взрывчатых веществ, электротехнических товаров, затребованных мировым рынком. Процесс превращения науки в профессию завершает ее становление как современной науки. Научная деятельность становится важной, устойчивой социокультурной традицией, закрепленной множеством осознанных норм, а государство берет на себя некоторые обязательства по поддержанию этой профессии. Данный этап можно назвать этапом эволюционных идей в естествознании. В это время появляются космогоническая гипотеза Канта-Лапласа, теория катастроф, теория геологического и биологического эволюционизма, формулировка Периодической системы химических элементов, начала клеточной теории, закон сохранения и превращения энергии.  
          В конце XIX - начале XX в. разрабатывается классическая электродинамика, обнаруживается и изучается явление радиоактивности, открыты электрон и атомное ядро, формулируются квантовая гипотеза и квантовая теория атома, а также специальная теория относительности, а в первой половине XX в. - общая теория относительности. Важными событиями развития естествознания XX в. являются создание модели расширяющейся Вселенной, квантовой механики, кибернетики, открытие расщепления ядра урана и структуры генетического кода и т.д.

Задание 2.Изложить развитие физической картины мира в хронологической последовательности.

Ответ:

 Один из важных итогов развития древнегреческой культуры – разработка первой естественно-научной картины мира.  Огромное ветвистое дерево естествознания медленно произрастало из натурфилософии – философии природы, представляющей собой умозрительное истолкование природных явлений и процессов. В ее недрах зарождалась и физика – наука о природе, изучающая простейшие и вместе с тем наиболее общие свойства материального мира.  Физика составляет основы естествознания.

Смена физических картин мира:

1.XVI –XVII века – утверждается механистическая картина мира.  В формирование классической механики и утверждении нового мировоззрения велика заслуга Галилея и Ньютона. Формируется убеждение, что предметом естественно- научного познания являются природные явления, полностью подчиняющиеся механическим закономерностям. Природа при этом предстает как своеобразная громадная машина,  взаимодействие между частями которой осуществляется на основе причинно-следственных связей.  Задача естествознания становится определение лишь количественно измеримых параметров природных явлений и установление между ними функциональных зависимостей, которые могут и должны быть выражены строгим математическим языком. В этих условиях механика выхолит на первое место среди естественных наук.

2.XIX век – становление термодинамической картины мира.  Она основана на молекулярно-кинетической  концепции и вероятностно – статистических законах.  Быстро развиваются все разделы физики, но особенно оптика, а также учение об электричестве и магнетизме, возникает новый, быстро развивающейся раздел – учение об электромагнетизме. В этот период складываются основы волновой оптики, теории дифракции, интерференции и поляризации.

3. XX век – развитие релятивистской и квантовомеханической картин мира. Характерная особенность этапа современной физики заключается в том, что наряду с классическими развиваются квантовые представления. На основании квантовой механики объясняются многие микропроцессы, происходящие в пределах атома, ядра и элементарных частиц – появились новые отрасли современной физики: квантовая электродинамика, квантовая теория твердого тела, квантовая оптика и многие другие. 

 

Задание 3.Описать уровни организации живой природы.

Ответ:

 Жизнь на Земле зарождалась на протяжении долгого времени. Она возникла под влиянием различных сложных факторов, которые с течением времени привели не только к появлению жизни, но и проявлению ее в разных формах. Так, сложность условий формирования привела к тому, что живая природа устроена из различных систем, которые, сочетаясь и соподчиняясь друг другу, образуют собой многоуровневую целостную структуру, которая немыслима без одного из звеньев.

Чтобы правильно понять эту систему, нужно усвоить, что предложенные структуры иерархически соподчинены. Каждую из них можно рассматривать  как отдельную систему или  подсистему, однако целостное восприятие уровней жизни с биологической  точки зрения является очень важным в освоении этого материала.

Прежде чем перейти к описанию, хочется отметить, что универсального списка биосистем не существует, здесь представлены 8 уровней организации.

Уровни организации живой природы: молекулярный и клеточный 

Молекулярный. Это архаичный уровень, который является границей между  живой и не живой природой. Элементарными  единицами здесь выступают химические вещества: белки, углеводы, нуклеиновые  кислоты, липиды и др. Именно здесь  происходит передача генетической информации, происходит биосинтез и превращение  энергии. Кодировка информации –  основная задача молекулярного уровня, который, в свою очередь, имеет два  компонента: молекулы органических и  неорганических соединений, а также  комплексы химических соединений.

Клеточный. Здесь элементами выступают  клеточные объединения – органеллы. Он отвечает за воспроизводительную  функцию, участвует в регуляции  химических реакций, а также здесь  происходит потребление энергии. Он состоит из одного компонента –  комплекса молекул химических соединений. На этом уровне происходит биосинтез, деление клеток и фотосинтез.

Уровни организации живой природы: тканевый и органный

Тканевый. Он представлен тканями, которые объединяют различные клетки, имеющие идентичное строение. У многоклеточных организмов ткани создаются в  процессе онтогенеза из-за деления  клеток на разные группы. У животных и растений они различаются, что  обусловлено специализацией клеток.

Органный. В этой системе элементами являются органы организмов. В ряде случаев можно наблюдать целые  системы органов (у более совершенных  организмов), а у простейших передвижение, дыхание, пищеварение и др., осуществляется за счет отдельных органелл.

Уровни организации живой природы: организменный и популяционно-видовой

Организменный. Этот уровень организации  жизни характерен для одноклеточных и многоклеточных. Здесь обеспечивается возможность различных способов питания, обнаруживается различное строение (животные, птицы, грибы, бактерии). Здесь же обнаруживается связь организма со средой обитания, которая также участвует в формировании особенностей строения. Основным компонентом является клетка.

Популяционно-видовой. Представлен родственной связью, которая формирует популяции, и их, в свою очередь, в виды. Основными функциями этого уровня являются рождаемость и смертность, численность, плотность. Здесь устанавливается прочная связь вида со средой обитания.

Уровни организации живой природы: биогеоценотический и биосферный

Биогеоценотический. Этот уровень  также именуется как «экосистемный». Здесь мы видим организацию жизни с точки зрения популяции: это широкий охват однотипных (схожих) существ. Экосистемный уровень имеет множество свойств: структуру популяции, типы биотических связей, количественный и видовой ее состав. Основными компонентами являются: особенности среды и пищевые системы.

Биосферный. Это высшая форма организации  экосистем. Основными элементами являются: экосистемы и их окружающая среда, под  которой понимают почву, атмосферу, гидросферу и др. глобальные параметры. Здесь происходит взаимодействие живого и неживого, а также круговорот веществ.

 

Задание 4.Изложить принципы эволюции живых систем.

Ответ:

Первые идеи о непрерывном и постепенном  изменении всех видов животных и  растений были высказаны задолго  до Ч. Дарвина. Еще Ж.-Б. Ламарк говорил  о том, что эволюция живых организмов происходит под направляющим влиянием окружающей среды. Результатом этого  влияния является приобретение организмами  благоприятных для жизни свойств, передающихся по наследству. Но именно Ч. Дарвин, опираясь на огромный фактический  материал, сформулировал основные принципы эволюционной теории.

Основные принципы этой теории гласят:

1. Изменчивость  является неотъемлемым свойством  живого.

Нельзя обнаружить в природе два абсолютно тождественных организма. При обычных условиях различия не оказывают заметного влияния на развитие организма, но в неблагоприятных условиях мельчайшее изменение может стать определяющим в вопросе выживаемости организма.

Ч. Дарвин выделяет два типа изменчивости: 1) индивидуальный, или неопределенный, который передается по наследству, 2) определенный, или  групповой тип изменчивости, которому подвержены организмы под воздействием окружающей среды.

В дальнейшем неопределенные изменения стали  называть мутациями, а определенные – модификациями.

2. Все организмы  размножаются в геометрической  прогрессии, но выживает и достигает  зрелости лишь небольшая часть  потомства.

Этот принцип  раскрывает внутреннее противоречие в  развитии живой природы. Борьба за существование  характеризует различные отношения  между организмами, начиная от сотрудничества против неблагоприятных условий  внешней среды до конкуренции  в добывании пищи, лидерстве в  группе и т.п. Борьба различается  на внутривидовую и межвидовую.

3. Принцип естественного  отбора.

Этот принцип  объясняет, почему из громадного числа  появившегося потомства выживает лишь небольшое количество особей. Именно для объяснения этого феномена Ч. Дарвин выдвинул гипотезу о существовании  особого механизма отбора, который  избирательно уничтожает не приспособившихся к окружающей среде, оставляя наиболее сильных.

Естественный  отбор, по мысли Дарвина, является механизмом, который отбрасывает дурные и  сохраняет хорошие изменения. Естественный отбор работает над усовершенствованием  органического существа.

Эти представления  о наследственности оказались самым  слабым звеном в теории Дарвина, т.к. не объясняли, каким образом случайные  полезные изменения могут являться основой эволюции, передаваясь и  усиливаясь при наследственной передаче. Ведь было установлено, что в результате скрещивания полезные признаки переходят  к потомству в ослабленном  виде, а затем могут и вовсе  исчезнуть.

Пытаясь выйти  из этого противоречия, Ч. Дарвин все  более сходил на точку зрения Ламарка  о влиянии внешней среды на ход эволюции.

В дальнейшем были выявлены и многие другие недостатки теории Дарвина. Новые достижения науки  показали необходимость доработки  этой теории.

Современная теория органической эволюции внесла некоторые  изменения в теорию эволюции Чарльза  Дарвина. Во-первых, была выделена элементарная структура начала эволюции. Такой  структурой считается популяция, а  не отдельная особь. Во-вторых, элементарным явлением эволюции в этой теории считается  изменение генотипа популяции. В-третьих, были выделены основные и не основные факторы, движущие силы эволюции.

Так, к основным факторам, выделенным Ч. Дарвиным – наследственности, изменчивости, естественному отбору, были добавлены и многие другие. Да и основные факторы Ч. Дарвина понимаются несколько иначе.

Первый основной фактор эволюции составляют различные формы мутаций, т.е. изменения наследственных свойств организмов, возникающие естественным путем или вызываемые искусственными средствами. Мутации возникают случайно, но случайное изменение становится необходимым, если помогает организму выжить в борьбе за существование.

Мутации – главные  поставщики эволюционного материала. Но они являются случайными изменениями, подчиняющимися вероятностным законам  и в силу этого не могут быть основой направленного процесса эволюции.

Вторым основным фактором эволюции являются популяционные волны, или «волны жизни», определяющие количественные флуктуации (отклонения) от среднего значения численности организмов в популяции, а также области ее расположения. Было установлено, что наиболее благоприятной средой для эволюционных процессов является популяция средних размеров;