Концепції сучасного природознавства 2 липні

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

скачати


Зміст

Введення

1. Створення класичної механіки та експериментального природознавства

2. Самоорганізація у відкритих нерівноважних системах

3. Історичні етапи розвитку життя на Землі

Висновок

Список літератури

Введення

Основні концепції природознавства - це, в кінцевому рахунку, спроби вирішення так званих світових загадок. Безсумнівно, що найскладніші проблеми пов'язані з виникненням життя, вінцем розвитку живого - загадкою людської свідомості. Наші знання можна порівняти з розширюється сферою. Чим ширше сфера, тим більше точок її зіткнення з ще не відомим. Збільшення сфери знання призводить до появи нових невирішених проблем. Коли обсяг знань збільшується, вирішуються й вони. Загальновідомо, що природознавство - це сукупність наук про природу. Завданням природознавства є пізнання об'єктивних законів природи і сприяння їх практичному використанню в інтересах людини. Природознавство виникає в результаті узагальнення спостережень, що отримуються і накопичуються в процесі практичної діяльності людей, і саме є теоретичною основою цієї практичної діяльності.

У XIX столітті було прийнято природничі науки розділяти на 2 великі групи. Перша група за традицією охоплює науки про явища природи (фізика, хімія, фізіологія), а друга - про предмети природи.

Хоча ділення це досить умовне, але очевидно, що предмети природи - це не тільки весь навколишній матеріальний світ з небесними тілами і землею, а й неорганічні складові частини землі, і що знаходяться на ній органічні істоти, і, нарешті, людина.

Таким чином, метою даної роботи є розгляд следцющіх питань:

  • Розглянути створення класичної механіки та експериментального природознавства;

  • Розкрити особливості самоорганізація у відкритих нерівноважних системах;

  • Розглянути історичні етапи розвитку життя на Землі.

1. Створення класичної механіки та експериментального природознавства

Трагічна загибель Джордано Бруно сталася на рубежі двох епох: епохи Відродження та доби Нового часу. Остання охоплює три століття - XVII, XVIII, XIX ст. У цьому трьохсотрічний період особливу роль зіграв XVII століття, що ознаменувався народженням сучасної науки, біля витоків якої стояли такі видатні вчені, як Галілей, Кеплер, Ньютон.

У вченні Галілео Галілея (1564-1642) були закладені основи нового механістичного природознавства. Як свідчать А. Ейнштейн і Л. Інфельд, "сама фундаментальна проблема, що залишалася протягом тисячі років невирішеною через складність - це проблема руху".

До Галілея загальноприйнятим в науці вважалося розуміння руху, вироблене Аристотелем і яке зводилося до наступного принципу: тіло рухається тільки при наявності зовнішнього на нього впливу, і якщо це дія припиняється, тіло зупиняється. Галілей показав, що цей принцип Аристотеля (хоча і погоджується з нашим повсякденним досвідом) є помилковим. Замість нього Галілей сформулював зовсім інший принцип, що отримав згодом назву принципу інерції: тіло або знаходиться в стані спокою, або рухається, не змінюючи напрямку і швидкості свого руху, якщо на нього не проводиться будь-якого зовнішнього впливу.

"Відкриття", зроблене Галілеєм, і застосування ним методів наукового міркування були одним з найважливіших досягнень в історії людської думки, і воно відзначає дійсний початок фізики. Це відкриття вчить нас тому, що інтуїтивним висновків, що базуються на безпосередньому спостереженні, не завжди можна довіряти, оскільки вони іноді ведуть по помилковому сліду ".

Велике значення для становлення механіки як науки мало дослідження Галілеєм вільного падіння тіл. Він встановив, що швидкість вільного падіння тіл не залежить від їх маси (як думав Аристотель), а пройдений падаючим тілом шлях пропорційний квадрату часу падіння. Галілей відкрив, що траєкторія кинутого тіла, що рухається під впливом початкового поштовху і земного тяжіння, є параболою. Галілею належить експериментальне виявлення вагомості повітря, відкриття законів коливання маятника, чималий внесок у розробку вчення про опір матеріалів.

Галілей виробив умови подальшого прогресу природознавства, що почався в епоху Нового часу. Він розумів, що сліпа віра в авторитет Аристотеля сильно гальмує розвиток науки. Істинне знання, вважав Галілей, досяжно виключно на шляху вивчення природи за допомогою спостереження, досвіду (експерименту) і збройного математичним знанням розуму, - а не шляхом вивчення та звірення текстів у рукописах античних мислителів.

Використовуючи побудовані ним телескопи, Галілей зробив цілий ряд цікавих спостережень і відкриттів. Він встановив, що Сонце обертається навколо своєї осі, а на його поверхні є плями. У найбільшої планети Сонячної системи - Юпітера - Галілей виявив 4 супутники (з 13 відомих в даний час). Спостереження за Місяцем показали, що її поверхня гористого будови і що цей супутник Землі має лібрацію, т.е.відімие періодичні коливання маятникового характеру навколо центру. Галілей переконався, що уявний туманністю Чумацький Шлях складається з безлічі окремих зірок.

Але саме головне в діяльності Галілея як вченого-астронома складалося у відстоюванні справедливості вчення М. Коперника, яке піддавалося нападкам як з боку церковних кіл, але і з боку деяких вчених, що висловлювали сумніви в правильності цього вчення. Галілей зумів показати неспроможність усіх цих сумнівів і дати блискуче природничо доказ справедливості геліоцентричної системи в знаменитій праці "Діалог про дві системи світу - птолемеевскую і Коперникової". Як послідовник вчення Коперника Галілею довелося постати перед судом інквізиції. Після тривалих допитів він був змушений відректися від вчення Коперника і принести публічне покаяння.

Проте зупинити рух, перервати спадкоємність наукової думки було вже неможливо. З астрологічними спостереженнями Галілея, описаними ним у творі "Зоряний вісник", ознайомився і дав їм високу оцінку один з найбільших математиків і астрономів кінця XVI - першої третини XVII ст. Йоганн Кеплер (1571-1630).

На основі узагальнення даних астрономічних спостережень Кеплер встановив три закони руху планет відносно Сонця. У першому законі стверджується, що кожна планета рухається по еліпсу, в одному з фокусів якого знаходиться Сонце. Відповідно до другого закону Кеплера, радіус-вектор, проведений від Сонця до планети, в рівні проміжки часу описують рівні площі. Третій закон Кеплера говорить: квадрати часів обертання планет навколо Сонця відносяться як куби їх середніх відстаней від нього.

Але він не пояснив причини руху планет, бо не існувало ще понять сили і взаємодії. У той час з розділів механіки були розроблені лише статика - вчення про рівновагу (яка розроблялася ще в античності, в першу чергу, Архімедом), а в роботах Галілея були зроблені перші кроки в розробці динаміки. Але повною мірою динаміка - вчення про сили і їх взаємодії - була створена лише пізніше Ісааком Ньютоном.

Друга наукова революція завершувалася творчістю одного з найвидатніших вчених в історії людства, яким був Ісаак Ньютон (1643-1727. Його наукова спадщина надзвичайно різноманітно. У нього входить і створення диференціального обчислення, і важливі астрономічні спостереження, які Ньютон проводив за допомогою власноруч побудованих дзеркальних телескопів , і великий внесок у розвиток оптики. Але самим головним науковим досягненням Ньютона було продовження і завершення справи Галілея зі створення класичної механіки.

Ньютон сформулював три основних закони руху, які лягли в основу механіки як науки. Перший закон механіки Ньютона - це принцип інерції, вперше сформульований ще Галілеєм: кожне тіло зберігає стан спокою або рівномірного і прямолінійного руху до тих пір, поки воно не буде змушене змінити його під дією якихось сил. Істота другого закону механіки Ньютона полягає в констатації того факту, що купується тілом під дією якоїсь сили прискорення прямо пропорційно цій діючій силі і обернено пропорційно масі тіла. Нарешті, третій закон механіки Ньютона - це закон рівності дії і протидії. Це закон говорить, що дії двох тіл один на одного завжди рівні за величиною і спрямовані в протилежні сторони.

Дана система законів руху була доповнена відкритим Ньютоном закону всесвітнього тяжіння, згідно з яким всі тіла, незалежно від їх властивостей і від властивостей середовища, в якій вони перебувають, відчувають взаємне тяжіння, прямо пропорційний їх мас і обернено пропорційний квадрату відстані між ними.

Мабуть, жодне з усіх раніше зроблених наукових відкриттів не зробило такого величезного впливу на подальший розвиток природознавства, як відкриття закону всесвітнього тяжіння.

У 1687 р. вийшов у світ головна праця Ньютона "Математичні начала натуральної філософії", яка заклала основи сучасної теоретичної фізики. У своїй знаменитій роботі Ньютон запропонував вченому світі науково-дослідницьку програму, яка незабаром стала провідною не тільки в Англії, на батьківщині великого вченого, але і в континентальній Європі. Свою наукову програму Ньютон назвав "експериментальної філософією", підкреслюючи вирішальне значення досвіду, експерименту у вивченні природи. Ідеї ​​Ньютона, що спиралися на математичну фізику і експеримент, визначили напрям розвитку природознавства на багато десятиліть вперед.

2. Самоорганізація у відкритих нерівноважних системах

Проблема самоорганізації матеріальних систем у XX столітті стає однією з центральних проблем науки. Істотний внесок у вирішення цієї проблеми вносить системний та інформаційний підходи. Термінологія, вироблена в цих галузях дослідження, придбала загальнонаукових характер в описі та поясненні процесів самоорганізації. Але обидві ці галузі дослідження мають справу переважно з матеріальними системами вже досить високого рівня організованості: біологічні системи, соціальні, технічні і т.д. Процеси самоорганізації в неживій природі залишаються поза інтересами цих підходів.

Вирішення цього завдання бере на себе наукова дисципліна, іменована синергетикою. Її основоположниками вважаються Г. Хакен та І. Пригожин. Закономірності явищ самоорганізації, що відкриваються синергетикою, не обмежуються областю неживої природи: вони поширюються на всі матеріальні системи.

Г. Хакен та І. Пригожин роблять акцент, передусім, на процесуальності матеріальних систем. Всі процеси, що протікають в різних матеріальних системах, можуть бути поділені на два типи: по-перше, це процеси, що протікають в замкнутих системах, що ведуть до встановлення рівноважного стану, який за певних умов прагне до максимальної міри невпорядкованості чи хаосу, і, по- друге, це процеси, що протікають у відкритих системах, в яких за певних умов з хаосу можуть мимовільно виникати впорядковані структури, що і характеризує прагнення до самоорганізації.

Основними характеристиками першого типу процесів є равновесность і лінійність, головними характеристиками другого типу процесів, в яких виявляється здатність до самоорганізації і виникнення дисипативних структур, є Нерівноважність і нелінійність. Природні процеси принципово нерівноважних і нелінійні; саме такі процеси синергетика розглядає як предмет свого вивчення. Постулюванні універсальності нерівноважних і нелінійних процесів дозволяє їй претендувати на статус загальнометодологічною дисципліни, порівнянної з теорією систем і кібернетикою.

Традиційна наука у вивченні світу робила акцент на замкнених системах, звертаючи особливу увагу на стійкість, порядок, однорідність. Всі ці установки як би характеризують парадигмальний основу і спосіб підходу до вивчення природних процесів традиційної науки. Синергетичний підхід акцентує увагу вчених на відкритих системах, невпорядкованості, нестійкості, нерівноважності, нелінійних відносинах. Це не просто додатковий у "Боровського" сенсі погляд на світ, а домінантний погляд, який має характеризувати науку майбутнього. На думку І. Пригожина синергетичний погляд на світ веде до революційних змін у нашому розумінні випадковості і необхідності, незворотності природних процесів, дозволяє дати принципово нове тлумачення ентропії і радикально змінює наше уявлення про час. Передмова до англійського видання книги "Порядок з хаосу" І. Пригожин публікує під заголовком "Новий діалог людини з природою".

Своє розуміння феномену самоорганізації І. Пригожин пов'язує з поняттям дисипативної структури - структури спонтанно виникає у відкритих нерівноважних системах. Класичними прикладами таких структур є такі явища, як освіта стільникової структури в підігрівається знизу рідини (т.зв. осередку Бенара), "хімічні годинник" (реакція Бєлоусова - Жаботинського), турбулентний рух і т.д.

У книзі І. Пригожина та І. Стенгерс "Порядок з хаосу" процес виникнення дисипативних структур пояснюється наступним чином. Поки система знаходиться в стані термодинамічної рівноваги, її елементи (наприклад молекули газу) поводяться незалежно один від одного, як би в стані гіпнотичного сну, і автори роботи умовно називають їх генами. В силу цієї незалежності до утворення впорядкованих структур такі елементи нездатні. Але якщо ця система під впливом енергетичних взаємодій з навколишнім середовищем переходить в нерівноважний "порушену" стан, ситуація змінюється. Елементи такої системи "прокидаються від сну" і починають діяти узгоджено. Між ними виникають кореляції, когерентне взаємодію. У результаті і виникає те, що Пригожин називає дисипативної структурою. Після свого виникнення така структура не втрачає резонансного збудження, яке її і породжує, і одним з найдивовижніших властивостей такої структури є її підвищена "чутливість" до зовнішніх впливів. Зміни в зовнішньому середовищі виявляються чинником генерації і фактором відбору різних структурних конфігурацій.

Матеріальна система такого типу включається в процес структурогенеза або самоорганізації. Якщо передбачається, що саме неравновесность є природним станом усіх процесів дійсності, то природним виявляється і прагнення до самоорганізації як іманентна властивість нерівноважних процесів. Схематичне опис виникнення дисипативних структур і пов'язаного з ними процесу структурогенеза пояснює і назва дисципліни. Термін "синергетика" утворений від грецького "синергії", яке означає сприяння, співробітництво. Саме "спільна дія" або когерентне поведінку елементів дисипативних структур і є тим феноменом, який характеризує процеси самоорганізації.

3. Історичні етапи розвитку життя на Землі

Геологічна ера Землі від її утворення до зародження життя називається катархей.

1. Катархей (від грец. "Нижче найдавнішого") - ера, коли була нежива Земля, оповита отруйною для живих істот атмосферою, позбавленої кисню; гриміли вулканічні виверження, були блискавки, жорстке ультрафіолетове випромінювання пронизувало атмосферу і верхні шари води. Під впливом цих явищ з огорнула Землю суміші парів сірководню, аміаку, чадного газу починають синтезуватися перші органічні сполуки, виникають властивості, характерні для життя.

Така картина ери катархея (близько 5 - 3,5 млрд. років тому) постає із сучасних досліджень. Але висуваються й інші гіпотези. Вернадський, наприклад, вважав, що біосфера геологічно вічна, тобто що життя на Землі існує стільки ж часу, скільки і сама Земля як планета.

2. Архей - найдавніша геологічна ера Землі (3,5 - 2,6 млрд. років тому).

На час архею відноситься виникнення перших прокаріотів (бактерій і синьо-зелених) - організмів, які на відміну від еукаріот не володіють оформленим клітинним ядром і типовим хромосомним апаратом (спадкова інформація реалізується і передається через ДНК).

У відкладах архею знайдені також залишки нитчастих водоростей. У цей період з'являються гетеротрофні організми не тільки в море, але і на суші. Утворюється грунт. В атмосфері знижується вміст метану, аміаку, водню, починається накопичення вуглекислого газу і кисню.

3. Протерозою (з грец. "Первинна життя) - величезний за тривалістю етап історичного розвитку Землі (2,6 млрд. - 570 млн. років тому).

Виникнення многоклеточности - важливий ароморфоз в еволюції життя.

Кінець протерозою іноді називають "століттям медуз" - дуже поширених у цей час представників кишковопорожнинних.

4. Палеозой (від грец. "Давня життя") - геологічна ера (570-230 млн. років) з такими періодами:

  • кембрій (570-500 млн. років);

  • ордовик (500-440 млн. років);

  • силур (440-410 млн. років);

  • девон (410-350 млн. років);

  • карбон (350-285 млн. років).

  • перм (285-230 млн. років).

Для розвитку життя у ранньому палеозої (кембрій, ордовик, силур) характерно інтенсивний розвиток наземних рослин і вихід на сушу тварин.

Почався у кінці силуру горотворних період змінив клімат та умови існування організмів. У результаті підняття суші і скорочення морів клімат девону був більш континентальний, ніж у силурі. У девоні з'явилися пустельні і напівпустельні області; на суші з'являються перші ліси з гігантських папоротей, хвощів і плаунів. Нові групи тварин починають завойовувати сушу, але їх відрив від водного середовища не був ще остаточним. До кінця карбону відноситься поява перших плазунів - повністю наземних представників хребетних. Вони досягли значного різноманіття в пермі через посушливого клімату та похолодання.

Так у палеозої відбулося завоювання суші багатоклітинними рослинами і тваринами.

5. Мезозой (з грец. "Середнє життя") - це геологічна ера (230-67 млн.років) з такими періодами:

  • тріас (230-195 млн. років)

  • юра (195-137 млн. років)

  • крейда (137-67 млн.років).

Мезозой справедливо називають ерою плазунів. Їх розквіт, найширша дивергенція і вимирання відбуваються саме в цю еру.

У мезозої посилюється посушливість клімату. Вимирає безліч сухопутних організмів, у яких окремі етапи життя пов'язані з водою: більшість земноводних, папороті, хвощі і плауни. Замість них починають переважати наземні форми, в життєвому циклі яких немає стадій, пов'язаних з водою. У тріасі серед рослин сильного розвитку досягають голонасінні, серед тварин - плазуни. У тріасі з'являються рослиноїдні і хижі динозаври. Вельми різноманітні в цю еру морські плазуни. Крім іхтіозаврів, в морях юри з'являються плезіозаври.

У юре плазуни почали освоювати і повітряне середовище. Літаючі ящери проіснували до кінця крейди.

У юрі від плазунів виникли і птиці. На суші в юре зустрічаються гігантські травоїдні динозаври.

У другій половині крейди виникли сумчасті і плацентарні ссавці. Придбання живонародження, теплокровности були тими ароморфозами, які забезпечили прогрес ссавців.

6. Геологічна ера, в яку ми живемо, називається кайнозой.

Кайнозой (від грец. "Нове життя") - це ера (67 млн. років - наш час) розквіту квіткових рослин, комах, птахів і ссавців.

Кайнозой ділиться на два нерівних періоди: третинний (67-3 млн.років) і четвертинний (3 млн.років - наш час).

У першій половині третинного періоду широко поширені ліси тропічного і субтропічного типу. Протягом третинного періоду від комахоїдних ссавців відокремлюється загін приматів. До середини цього періоду широке поширення набувають і загальні предкової форми людиноподібних мавп і людей.

До кінця третинного періоду зустрічаються представники всіх сучасних сімейств тварин і рослин і переважна більшість пологів.

В цей час починається великий процес остепнений суші, який привів до вимирання одних деревних і лісових форм і до виходу інших на відкритий простір. У результаті скорочення лісових площ одні з форм антропоїдних мавп відступали углиб лісів, інші спустилися з дерев на землю і стали завойовувати відкриті простори. Нащадками останніх є люди, які виникли в кінці третинного періоду.

Протягом четвертинного періоду вимирають мамонти, шаблезубі тигри, гігантські лінивці, большерогие торф'яні олені та інші тварини. Велику роль у вимиранні великих ссавців зіграли стародавні мисливці.

Близько 10 тисяч років тому в помірно теплих областях Землі настала "неолітична революція", пов'язана з переходом людини від збирання і полювання до землеробства і скотарства. Це визначило видовий склад органічного світу, який існує в даний час.

Висновок

У результаті проведеної роботи було розглянуто наступні питання:

  • Розглянуто аспекти створення класичної механіки та експериментального природознавства;

  • Розкрито особливості самоорганізація у відкритих нерівноважних системах;

  • Розглянуто історичні етапи розвитку життя на Землі.

Виникнення синергетики в значній мірі стимулювало дослідження в галузі теорії походження життя. Так, західний вчений М. Ейген, спираючись на дослідження І. Пригожина, розвинув принципово нову теорію біогенезу. Можна стверджувати, що саме синергетика на даний момент є найбільш загальною теорією самоорганізації. Вона формулює загальні принципи самоорганізації, дійсні для всіх структурних рівнів матерії, мовою математики описує механізми структурогенеза, в її рамках здатність до самоорганізації виступає як атрибутивну властивість матеріальних систем.

Значення синергетичного підходу до вивчення природних процесів важко переоцінити. Цей підхід дозволяє вирішити питання, яке "мучив" засновників термодинаміки: чому всупереч дії закону зростання ентропії, який характеризує природне прагнення матеріальних систем до стану теплової рівноваги і безладу, оточуючий нас світ демонструє високу ступінь організації і порядку.

Механічна картина світу перша наукова картина світу, якщо в поняття науки вкладати той зміст, який воно набуло з часів Галілея. Її зміст можна звести ні до Декартовой космогонії, ні до ньютонівської погляду на світ. Механічна картина світу отримала своє завершення приблизно до кінця 18 ст., А під знаком цієї картини світу пройшла велика частина 19 ст. У середині минулого століття Г. Гельмгольц писав: "... завдання фізичного природознавства в кінці кінців полягає в тому, щоб звести явища природи на незмінні привабливі або отталківательние сили, величина яких залежить від відстані. Розв'язність цього завдання є в той же час умова для можливості повного розуміння природи ".

Розвиток життя на землі підрозділяється на 6 великих етапів: Катархей; Архей; Протерозой; Палеозой; Мезозой; Кайнозой.

Список літератури

  1. Дубніщева Т.Я. Пігарєв А.Ю. Сучасне природознавство. Уч. Посіб. - К.: ТОВ "Видавництво ЮКЕА", 2004.

  2. Карпенків С.Х. Концепції сучасного природознавства: Підручник для вузів: - М.: Культура і спорт, ЮНИТИ, 2004.

  3. Небел Б. Наука про навколишній світ. Як влаштований світ. - М.: Світ, 2002.

  4. Пахустов Б.К. Концепції сучасного природознавства: УМК. - К.: СібАГС, 2003.

  5. Концепції сучасного природознавства. Підручник / За ред. Алескіна А.А. - М.: Инфра-М, 2003.

Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Біологія | Контрольна робота
52.6кб. | скачати


Схожі роботи:
Концепції сучасного природознавства 3
Концепції сучасного природознавства 10
Концепції сучасного природознавства 2
Концепції сучасного природознавства
Концепції сучасного природознавства 6
Концепції сучасного природознавства 4
Концепції сучасного природознавства 2
Концепції сучасного природознавства 2 Серпень
Концепції сучасного природознавства 2 червня
© Усі права захищені
написати до нас