Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Панорама современного естесствознания

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ:

Панорама современного естествознания

Здоровье человека и экологические проблемы

Современная система научного познания как отражение иерархии

уровней организации материи

4. Физическая, химическая, биологическая и социальная формы организации

материи

5. Понятие о метаболизме, превращение белков, жиров и углеводов

Список использованной литературы

1.ПАНОРАМА СОВРЕМЕННОГО ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ

Естествознание – это наука о явлениях и законах природы. Основу этой системы составляют физика, химия, биология. Самым большим долгожителем в естествознании является физика, возраст которой, исчисляемый от Ньютона, превышает 300 лет. Значительно моложе физики химия и биология, достигшие стадии научной зрелости во второй половине XIX века. Обзор концепций естествознания наводит на мысль о единстве наук. Объекты, изучаемые различными естественно - научными дисциплинами, взаимосвязаны между собой и взаимоопределяют друг друга. Соответственно этому и науки образуют единое целое. Биология без физики и химии нынче считается нонсенсом. С другой стороны, живое влияет на неживое. Физикам и химикам приходится изучать феномены, которые без биосферы вообще не имели место, например особенности озонового слоя в атмосфере. Заслуживает особого внимания идея эволюции в естествознании. Биология, космология, геология буквально насквозь пронизаны идеей эволюции. Эта же идея все более органично смотрится и в физике, и в химии. Известна история возникновения физических и химических элементов, изучаются их взаимодействия, возникающие при этом комплексы. Синергетика близка к тому, чтобы выявить даже в самых малопримечательных объектах физики и химии необратимость времени, нелинейности, вновь возникающие структуры. Естествознание объединяет науки о природе, то есть об органическом и неорганическом мире, существующем во Вселенной. Под наукой понимают систему знаний о закономерностях развития природы, общества и мышления, а также отдельную отрасль таких знаний.

Предмет естествознания - это различные формы движения материи в природе; их материальные носители, образующие лестницу уровней структурной организации материи; их взаимосвязи, внутренняя структура; основные формы всякого бытия пространство и время; закономерная связь явлений природы. Природа, которая служит предметом естествознания, рассматривается не абстрактно, вне деятельности человека, а конкретно, как находящаяся под воздействием человека, так как ее познание достигается в итоге теоретической и практической деятельности людей. Цели естествознания двояки: находить сущность явлений природы, их законы и на этой основе предвидеть или создавать новые явления; раскрывать возможность использования на практике познанных законов. Открытие законов природы есть заключительный этап длительного процесса познания и формирования стройной системы знаний, от живого созерцания к абстрактному мышлению и от него к практике. Сначала на основании наблюдений и чисто умозрительных идей возникает некая гипотеза. Если вытекающие из нее следствия подтверждаются экспериментальными фактами, то гипотеза постепенно превращается в теорию, а со временем, быть может, в принцип почти непреходящего значения, то есть в законы природы. В этой цепочке большая роль принадлежит научному эксперименту, который может либо подтвердить, либо опровергнуть ту или иную гипотезу. Наблюдение, гипотеза, эксперимент, теория, закон природы - основные этапы процесса познания. И в то же время наряду с идеями, принципами, категориями являются формами научного знания.

Дадим научные определения терминам гипотеза, эксперимент, теория, закон природы. Гипотеза - научное предположение, выдвигаемое для объяснения каких-либо явлений и требующее проверки на опыте и теоретического обоснования для того, чтобы стать достоверной теорией. Эксперимент - научно поставленный опыт, наблюдение исследуемого явления в точно учитываемых условиях, позволяющих следить за ходом явления и многократно воспроизводить его при повторении этих условий. Теория - учение, система научных принципов, идей, обобщающих практический опыт и отражающих закономерности природы, общества, мышления. В более узком значении теория - это совокупность обобщенных положений, образующих какую-либо науку или раздел ее, а также правил в области какого-либо мастерства, искусства. Законом принято называть наиболее глубокие и твердо установленные обобщения.

Законы природы - это основанные на практической деятельности (в самом широком смысле этого слова) и сформулированные человеком представления о механизме различных явлений. С развитием науки они могут пересматриваться. Например, ньютоновские законы движения не применимы к телам, движущимся со скоростью, близкой к скорости света; а закон сохранения массы нарушается при слиянии или расщеплении атомных ядер. Как правило, любая истинная научная теория не может со временем не обнаружить своей ограниченности, и один из наиболее плодотворных подходов в современных исследованиях заключается в том, что теории проверяют, пытаясь найти их область примени-мости. В результате многочисленных проверок теория может стать частью новой, более совершенной и глубокой теории. Так, механика Ньютона и динамика Максвелла послужили для Эйнштейна тем фундаментом, опираясь на который, он создал свою теорию относительности с ее новыми глубокими взглядами на пространство и время. Таким образом, естествознание - одно из трех основных областей научного знания о природе, обществе, мышлении.

В естествознании можно выделить эмпирическую, теоретическую и производственно-прикладную стороны. Они соответствуют общему ходу познания. В целом естествознание представляет собой весьма сложное явление, обладающее различными сторонами и связями. Ему свойственны специфические черты, отличающие его от других областей научного знания, особые закономерности и тенденции развития. Одна из них проявляется на протяжении всей истории естествознания и заключается в ускоренном росте научных знаний. Начиная с XVII века объем научной деятельности удваивается каждые 10-15 лет, что находит выражение в ускорении роста количества научных открытий и научной информации, а также числа людей, занятых в науке. В результате число ныне живущих ученых и научных работников составляет свыше 90% от общего числа ученых за всю историю науки.

Развитию естествознания свойственен кумулятивный характер: на каждом историческом этапе оно суммирует в концентрированном виде свои прошлые достижения, и каждый результат входит неотъемлемой частью в его общий фонд, не перечеркиваясь последующими успехами познания, а лишь переосмысливаясь и уточняясь. Преемственность естествознания приводит к необратимому характеру его поступательного развития.

Процесс развития естествознания находит свое выражение не только в возрастании суммы накапливаемых положительных знаний. Он затрагивает также всю структуру естествознания. На каждом историческом этапе научное познание использует определенную совокупность познавательных форм - фундаментальных категорий и понятий, методов, принципов, то есть всего того, что объединяют понятием стиля мышления. Например, для античного стиля мышления характерно наблюдение как основной способ получения знаний. Наука Нового времени опирается на эксперимент и на господство аналитического подхода, направляющего мышление к поиску простейших, далее не разложимых перво-элементов исследуемой реальности. Современная наука характеризует стремление к целостному и многостороннему охвату изучаемых объектов.

Каждая конкретная структура научного мышления после своего утверждения открывает путь к экстенсивному развитию познания, к его распространению на новые сферы реальности. Однако накопление нового материала, не поддающегося объяснению на основе существующих схем, заставляет искать новые, интенсивные пути развития науки, что приводит время от времени к научным революциям, т.е. радикальной смене основных компонентов содержательной структуры науки, к выдвижению новых принципов познания, категорий и методов науки. Чередова-ние экстенсивных и революционных периодов развития, характерное как для естествознания в целом, так и для отдельных его отраслей, рано или поздно находит свое выражение также и в соответствующих изменениях форм организации науки.

Всю историю естествознания пронизывает сложное диалектическое сочетание процессов дифференциации и интеграции. Дифференциация научного знания имеет многовековую историю. Первыми науками, выделившимися в определенной мере из древней натурфилософии, претендующей на роль науки наук, были астрономия и математика.

Наибольшую активность процесс дифференциации приобрел в XVII-XIX вв. Самостоятельными науками стали география, геология, палеонтология, физика, биология, несколько позже - химия, физиология; оформилась как наука термодинамика и многие другие.

Таким образом, освоение все новых областей реальности и углубления познания приводят к дифференциации науки. Вплоть до XIX века ведущей тенденцией развития науки была специализация, отделение наук друг от друга. Однако с развитием естествознания появились новые сложные научные проблемы, требующие привлечения возможностей способов и методов различных естественных наук. Всеобщая взаимосвязь явлений и процессов, су-

ществующих в мире, обусловила на определенном этапе развития естествознания появления тенденции к интеграции научных знаний.

Интеграция проявляется, в частности в том, что на всех этапах развития естествознания трудно было разделить естественные и так называемые технические или прикладные науки, настолько тесно они переплетаются с ма-

тематикой, физикой, химией.

Первоначально новые отрасли естествознания формировались по предметному признаку - сообразно с вовлечением в процесс познания новых областей и сторон действительности. Для современного естествознания становится все более характерным переход от предметной к проблемной ориентации, когда новые области знания возникают в связи с выдвижением определенной крупной теоретической или практической проблемы.

Так возникло значительное количество стыковых наук типа биофизики, биохимии, электрохимии и др. Их появление продолжает в новых формах процесс дифференциации естествознания, но вместе с тем дает и новую основу для интеграции прежде разобщенных научных дисциплин.

К одной из наиболее быстро развивающихся новых наук относится радиоастрономия. Современные и, казалось бы, совершенные телескопы обладают ограниченной возможностью. В радиоастрономии наблюдения ведутся с помощью радиоволн. В частности, помощью радиотелескопа был обнаружен самый большой объект Вселенной – галактика с размером 2 107 световых лет.

Важной чертой блока естественных наук является его теоретико-логическая строгость, стройность, высокая математизированность и доступность математизации.

В естествознании сформировались мысленный и натурный, физический типы эксперимента, затем они переросли в научно-производственный с его теоретико-прикладными возможностями, а в настоящее время - в машинный или математический. Он применяется в познании объектов, трудно доступных, либо вовсе не доступных иным средствам исследования.

Еще одной выигрышной особенностью естествознания является преодоление многими составляющими его науками своих объектных и методологических границ, выход их на общенаучный уровень. Особо надо отметить физику, кибернетику, объектом изучения которой являются управленческие процессы и системы любой природы (включая живые организмы в информационном аспекте), этологию (науку о поведении высокоорганизованных животных и их сообществ), экологию.

Научные исследования физических, химических, биологических явлений, проводившиеся в XX веке, существенно расширили, углубили прежние представления о структуре и свойствах материи.

Если на рубеже XIX и XX веков была известна лишь одна элементарная частица – электрон, то на рубеже XX и XI веков количество известных элементарных частиц исчисляется сотнями. Во второй половине XX века было выяснено, что элементарные частицы, образующие ядра атомов, сами обладают внутренней структурой и состоят из «еще более элементарных» частиц – кварков.

В XVIII – XIX веках и даже в первой половине XX века господствовала теория стационарной Вселенной, которая представлялась статичной, не изменяющейся в пространстве. Такое понимание было отброшено во второй половине XX века и заменено теорией расширяющейся Вселенной.

Современная астрофизика внесла много нового в понимание эволюции звезд, открыла совершенно новые, неизвестные ранее космические объекты (пульсары, квазары).

Крупнейшее достижение науки начала XX века – создание теории относительности – явилось естественно-научным подтверждением важнейшего положения диалектико-материалистической картины мира о единстве материи, движения, пространства и времени. Творцу теории относительности А. Эйнштейну удалось показать не просто единство, но и зависимость свойств пространства и времени от движущейся материи и друг от друга.

Существенно расширились в XX столетии представления и о структурных уровнях органической природы, которые включают молекулярный уровень жизни, клеточный уровень (микроорганизмов, тканей и органов), уровни целого живого организма, сообществ организмов, биологических видов, биогеоценозов (совокупности видов различных организмов в единстве с природными условиями их существования) и наконец, биосферы в целом, т. е. области распространения жизни на Земле.

Если важнейшими доказательствами единства органического мира в XIX веке стали открытие клеточного строения организмов и эволюционная теория Дарвина, то в XX веке такими доказательствами явились открытия в области молекулярных основ наследственности в живой природе.

Прогресс в биологии еще в первой половине XX века привел к введению понятий гена (как единицы наследственного материала, ответственного за передачу по наследству определенного признака) и хромосомы (как структурного ядра клетки, обозначаемого ДНК и являющегося высокомолекулярным соединением – носителем наследственных признаков). Расшифровка молекулы ДНК в середине XX века послужила началом интенсивных исследований в области молекулярной биологии, которые к концу XX века вплотную подвели к расшифровке генома человека.

Перед человечеством встают очень серьезные проблемы, порожденные самим прогрессом, решение которых невозможно в рамках естественно - научной культуры. Решение этих проблем предполагает не только объединение усилий естественников и гуманитариев, но и переход в состояние новой одной культуры. Тем не менее, естествознание продолжает решать свои сложные проблемы, от которых зависит судьба цивилизации.

Физика, пытаясь понять строение вещества, открывает все новые тайны, ищет новые источники и новые способы получения энергии, изучает природу гравитации и пытается построить единую теорию поля. Она изучает свойства веществ при сверхнизких и сверхвысоких температурах и давлениях.

Химия дарит человеку все новые искусственные материалы, полимеры, препараты.

Биология раскрывает молекулярные механизмы метаболизма, иммунитета, памяти, наследственности, механизмы высшей нервной деятельности, поведения.

Науки о Земле заняты проблемами освоения Мирового океана, изучением тектоники плит и предсказаниями землятресений, глобальным климатическими процессами и проблемой прогнозов погоды, решением проблемы падения плодородности почв и судьбами биосферы. В поле зримости этих наук также «космические» проблемы: влияние космических факторов на человека и жизнь вообще, на климат, защита от комет и астероидов, крупных метеоритов, проблемой «пришельцев» внеземной жизни, внеземных цивилизаций, изучением строения и эволюции Вселенной.

В настоящее время спектр научных исследований в естествознании необыкновенно широк. В систему естественных наук, помимо основных наук: физики, химии и биологии включается также и множество других – география, геология, астрономия, и даже науки, стоящие на границе между естественными и гуманитарными науками - например, психология. Целью психологов является изучение поведения человека и животных. С одной стороны психология опирается на научные достижения поведения биологов, работающих в отрасли физиологии высшей нервной деятельности и наблюдающих за деятельностью мозга. С другой стороны, эта наука занимается и социальными, т.е. общественными явлениями, привлекая знания из области социологии. Экономистам не обойтись без знания географии и математики, философам – без основ натурфилософии, рестовраторы старинных картин прибегают к помощи современной химии и т.д. Истоки сложного мира, которые нас окружают, заключаются в гармоничном устройстве его Природы, постоянно вступают во взаимоотношения с ней.

Современное естествознание - это не совокупность наук о Природе, это единая система, компоненты которой (естественные науки) являются настолько тесно взаимосвязанными, что вытекают друг из друга, т.е. представляют подлинное единство. Отличием естествознания от специальных наук является то, что оно исследует одни и те же природные явления сразу с позиций нескольких наук, «выискивая» наиболее общие закономерности и тенденции, рассматривает Природу как бы сверху.

Наступление XXI века является историческим событием в развитии человечества, знаменующим собой переломный этап в смене научной парадигмы в естествознании. Основой этого являются фундаментальные открытия, сделанные в разных областях науки и, в том числе, в парапсихологии, геомагнитобиологии, гомеопатии, биофизике и других дисциплинах.

Особенностью современного научного прогресса является то, что он развивается на интегративной основе: происходит синтез знаний (теорий, принципов, методов, передовых достижений) различных научных областей и дисциплин, их взаимопроникновение и создание на этой основе комплексных, мультидисциплинарных, мета-наук, аккумулирующих в себе мировые научные достижения в биофизике, биологии, медицине и экологии. Таковыми, например, являются - синергетика, семантика, психофизика, биосимметрика, гомеостатика, эволюционика и другие. Каждая из них вносит свой вклад в грядущую смену парадигмы в естествознании.

В современном научном познании мира и закономерностей, лежащих в его основе, происходит смена научной парадигмы, включающей в себя следующие основные положения когнитивной физики - физики познания мира:

1. Единство мировых законов для физических, биологических и социальных микро-, макро - и мегасистем (единый план развития).

2. Всеобщий характер связи между элементами этих систем (обязательная связь).

3. Глобальная роль сознания в мироздании (ментальный план Вселенной).

4. Универсальный характер трансформации различных видов и форм энергий, вещества, полей и информации (взаимопревращаемость частиц, полей, энергии, информации).

5. Наличие в природе сверхслабого ментального информационно-полевого вида взаимодействия.

Старая парадигма, как и религиозная вера, не умирает, а уходит в прошлое, как и создавшие её люди, уступая новой парадигме своё место только на основе новейших открытий и многолетних исследований фундаментальных научных проблем и выделения финансовых средств, направляемых на получение научных данных, кардинально изменяющих взгляд общества на закономерности, существующие в мире. В этом заключаются главные причины и движущие силы смены научной парадигмы в современном естествознании.

2. ЗДОРОВЬЕ ЧЕЛОВЕКА И ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ

Все процессы в биосфере взаимосвязаны. Человечество – лишь незначительная часть биосферы, а человек является лишь одним из видов органической жизни – homo sapiens (человек разумный). Разум выделил человека из животного мира и дал ему огромное могущество. Человек на протяжении веков стремился не приспособиться к природной среде, а сделать ее удобной для своего существования. Теперь мы осознали, что любая деятельность человека оказывает влияние на окружающую среду, а ухудшение состояния биосферы опасно для всех живых существ, в том числе и для человека. Всестороннее изучение человека, его отношений с окружающим миром привели к пониманию того, что здоровье – это не только отсутствие болезней, но и физическое, психическое и социальное благополучие человека. Здоровье – это капитал, данный нам не только природой от рождения, но и теми условиями, в которых мы живем.

В современной России, по некоторым оценкам, экологическое состояние природы и населения является наихудшим в мире [ ]. Так, по самым скромным подсчетам 60 млн. россиян живут сегодня в зонах экологического неблагополучия. Лишь 15% городов России можно считать экологически безопасными для здоровья человека. В стране имеются 13 зон с опасной экологической ситуацией. Поэтому закономерно, что здоровье населения страны с каждым годом ухудшается. Самое страшное, что речь идет в первую очередь о здоровье молодого поколения. Будущий гражданин России во многих случаях еще до рождения обречен на болезнь. Важнейшим индикатором здоровья населения и социального благополучия общества является уровень младенческой смертности. В России этот показатель за последние 5 лет увеличился на 15%.

Экологическая ситуация в России продолжает оставаться тревожной. В настоящее время хозяйственная деятельность человека все чаще становится основным источником загрязнения биосферы. Под загрязнением окружающей среды понимают нежелательное изменение ее свойств в результате антропогенного поступления различных веществ и соединений. Это загрязнение приводит к вредному воздействию на литосферу, гидросферу, атмосферу, биосферу, а в конечном итоге на самого человека. Главным источником такого загрязнения является возвращение в природу огромной массы отходов, которые образуются в процессе производства и потребления человеческого общества. На земном шаре практически невозможно найти место, где бы не присутствовали в той или иной концентрации загрязняющие вещества. Даже во льдах Антарктиды, где нет никаких промышленных производств, а люди живут только на небольших научных станциях, ученые обнаружили различные токсичные вещества современного производства. Они заносятся сюда потоками атмосферы с других континентов.

Существует большое количество загрязнений и их видов. Рассмотрим некоторые из них:

а) Загрязнение почвенного покрова происходит в результате нерационального природопользования. Это загрязнение может возникать от безграмотного ведения сельского хозяйства, нарушения земель, в процессе строительства и горных выработок. В результате этого возникают мало продуктивные и непродуктивные земли. В крайнем случае, возникает ландшафт, так называемых «дурных земель» (бедленд), которые в настоящее время занимают 1 % поверхности суши. Важной причиной загрязнения почв могут быть промышленные и сельскохозяйственные отходы, бытовой мусор, неправильное внесение удобрений. Главными загрязнителями являются тяжелые металлы и их соединения, удобрения, ядохимикаты, радиоактивные вещества.

б) Загрязнение гидросферы происходит, прежде всего, в результате сброса в реки, озера и моря сточных вод. Наиболее загрязнены такие реки как Рейн, Дунай, Сена, Тибр, Миссисипи, Огайо, Волга, Днепр, Дон, Нил, Ганг. Растет загрязнение Мирового океана, в который попадает около 100 млн. тонн отходов. Наиболее загрязнены такие моря, как Средиземное, Северное, Ирландское, Балтийское, Черное, Азовское, Японское, Яванское, Карибское. Очень большой вред наносит нефтяное загрязнение. В Мировой океан ежегодно попадает 3-4 млн. тонн нефти и нефтепродуктов, а по некоторым оценкам, значительно больше (до 16 млн. тонн). Считается, что 1/3 поверхности Мирового океана покрыто маслянистой пленкой. Особенно велико нефтяное загрязнение Северного, Средиземного, Карибского морей, Персидского и Мексиканского заливов.

в) Загрязнение атмосферы происходит прежде всего в результате сгорания минерального топлива. Главные загрязнители атмосферы – окислы углерода, серы и азота. Ежегодное поступление в атмосферу сернистого газа оценивается в 100-150 млн. тонн. С его выбросами связано образование, так называемых, кислотных дождей, которые наносят большой вред растительному и животному миру, снижают урожайность, разрушают сооружения и памятники архитектуры, отрицательно сказываются на здоровье людей. Наибольшее распространение кислотные дожди получили в Европе и Северной Америке, в России кислотные дожди выпадают в районах Красноярска, на южном Урале.

Вещества, загрязняющие природную среду, очень разнообразны. В зависимости от сырьевой природы, концентрации, времени действия на организм человека они могут вызвать различные неблагоприятные последствия. Кратковременное воздействие небольших концентраций таких веществ может вызвать головокружение, тошноту, першение в горле, кашель. Попадание в организм человека больших концентраций токсичных веществ может привести к потери сознания, острому отравлению и даже смерти. Примером подобного действия являются смоги, образующиеся в крупных городах в безветренную погоду, при лакальных пожарах или аварийные выбросы токсичных веществ промышленными предприятиями в атмосферу. Реакции организма на загрязнения зависят от индивидуальных особенностей: возраста, пола, состояния здоровья. Как правило, более уязвимы дети, пожилые и престарелые, больные люди. Известно, что загрязненность воздуха вызывает у человека заболевания органов дыхания, кровообращения, пищеварения и т.д.. Кроме того, она является одной из важнейших причин накопления мутаций организма, затрагивающих генотип человека.

Примерно 85% заболеваний вызываются и переносятся водой. К болезням приводит прежде всего низкое качество питьевой воды, содержащей различные токсические соединения тяжелых металлов, вредные органические примеси и бактерии. Чем больше насыщенность воды солями, тем выше риск заболевания атеросклерозом, инсультом, инфарктом и т. д.. В огромной степени нам портит здоровье хлор. И хотя он вначале спасает от инфекций, потом его производные начинают медленно, но уверенно подрывать здоровье, так, как обладают канцерогенным мутагенным эффектом. По имеющимся данным, до 80 % нашей питьевой воды опасны для здоровья человека. Качество воды далеко не соответствует госстандартам по биологическим и химическим показателям.

Огромный вред здоровью человека наносит курение. Курильщик не только сам вдыхает вредные вещества, но и загрязняет атмосферу, подвергает опасности других людей. В настоящее время правительствами многих стран проводятся программы по популяризации отказа от курения.

Все эти, выше перечисленные загрязнения относятся к химическим загрязнением окружающей среды. Также существует угроза биологических загрязнителей, вызывающих у человека различные заболевания. Это болезнетворные микроорганизмы, вирусы, гельминты, простейшие. Они могут находиться в атмосфере, воде, почве, в теле других живых организмов, в том числе и в самом человеке. Наиболее опасны возбудители инфекционных заболеваний. Часто источником инфекции является почва, в которой постоянно обитают возбудители столбняка, ботулизма, газовой гангрены, некоторых грибковых заболеваний. Болезнетворные микроорганизмы могут проникать в грунтовые воды и стать причиной инфекционных заболеваний человека. Поэтому воду из артезианских скважин, колодцев, родников необходимо перед питьем кипятить. Особенно загрязненными бывают открытые источники воды: реки, озера, пруды. Известны многочисленные случаи, когда загрязненные источники воды стали причиной эпидемий холеры, брюшного тифа, дизентерии. При воздушно-капельной инфекции заражение происходит через дыхательные пути при вдыхании воздуха, содержащего болезнетворные микроорганизмы (грипп, коклюш, свинка, дифтерия, корь и другие). Человек, вторгаясь в природу, нередко нарушает естественные условия существования болезнетворных организмов и становится сам жертвой природно-очаговых заболеваний. Люди и домашние животные могут заражаться природно-очаговым болезням, попадая на территорию природного очага. К таким заболеваниям относят чуму, туляремию, сыпной тиф, клещевой энцефалит, малярию, сонную болезнь.