Соотношения между некоторыми физическими величинами

 

1 а. е. =149 600 000 км

Световой год равен 9,46 • 10¹⁵ м = 0,3 пк, или около 10. 000 млрд км

Парсек (пк) - единица для выражения межзвездных расстояний, равная пути, который бы прошел свет (с = 300 000 км/с) за 3, 26 года

1 пк = 3,08 • 10¹⁶ м = 206 265 а. е.

Килопарсек (Кпк) равен 1000 пк

Мегапарсек (Мпк) равен 1 000 000 пк

1 ангстрем = 10^{-10 м}

h = 6,6 • 10^-27 эрг • с = 6,6 • 10^-34 Дж

ћ = h/(2π) = 1,054 • 10^-27 эрг • с

G=6,6•10^-11 Н • м²/кг²

К =1,3 • 10^-23 Дж • К^-1

 

СОДЕРЖАНИЕ

ПРЕДИСЛОВИЕ......................................................................................................................................................................................................... 2

ВВЕДЕНИЕ. Естествознание как отрасль научного познания................................................................................. 4

B.I. Понятие культуры......................................................................................................................................................................................... 4

В.2. Материальная и духовная культура................................................................................................................................................... 5

В.З. Наука как компонент духовной культуры...................................................................................................................................... 6

В.4. Проблема культур в науке: от конфронтации к сотрудничеству.......................................................................................... 7

В.5. Структура естественно-научного познания.................................................................................................................................. 9

Часть первая

Основные исторические периоды развития естествознания

1. НАКОПЛЕНИЕ РАЦИОНАЛЬНЫХ ЗНАНИЙ В СИСТЕМЕ ПЕРВОБЫТНОГО СОЗНАНИЯ............................................. 12

1.1. Повседневное, стихийно-эмпирическое знание......................................................................................................................... 12

1.2. Зарождение счета....................................................................................................................................................................................... 13

1.3. Мифология..................................................................................................................................................................................................... 16

2. НАУКА В ЦИВИЛИЗАЦИЯХ ДРЕВНОСТИ.............................................................................................................................................. 20

2.1. Становление цивилизации.................................................................................................................................................................... 20

2.1.1. Неолитическая революция................................................................................................................................................................... 20

2.1.2. Рационализация форм деятельности и общения.......................................................................................................................... 24

2.1.3. Разделение труда и развитие духовной культуры....................................................................................................................... 26

2.1.4. Возникновение письменности.............................................................................................................................................................. 28

2.1.5. «Культурное пространство» древневосточных цивилизаций................................................................................................. 30

2.2. Развитие рациональных знаний в эпоху классообразования цивилизаций Древнего Востока.......................... 32

2.2.1. От Мифа к Логосу (Науке)................................................................................................................................................................... 32

2.2.2. Географические знания......................................................................................................................................................................... 33

2.2.3. Биологические, медицинские и химические знания........................................................................................................................ 34

2.2.4. Астрономические знания...................................................................................................................................................................... 35

2.2.5. Математические знания...................................................................................................................................................................... 37

3. СОЗДАНИЕ ПЕРВОЙ ЕСТЕСТВЕННО-НАУЧНОЙ КАРТИНЫ МИРА В ДРЕВНЕГРЕЧЕСКОЙ КУЛЬТУРЕ............ 39

3.1. Культурно-исторические особенности древнегреческой цивилизации........................................................................... 39

3.2. От Хаоса к Космосу.................................................................................................................................................................................. 43

3.3. Категория субстанции............................................................................................................................................................................. 44

3.4. Мир как число............................................................................................................................................................................................... 45

3.4.1. Пифагорейский союз............................................................................................................................................................................. 45

3.4.2. Математические и естественно-научные достижения пифагореизма................................................................................. 46

3.5. Формирование первых естественно-научных программ........................................................................................................ 47

3.5.1. Великое открытие элеатов................................................................................................................................................................ 48

3.5.2. Атомистическая программа............................................................................................................................................................... 49

3.5.3. Математическая программа.............................................................................................................................................................. 50

3.6. Физика и космология Аристотеля...................................................................................................................................................... 51

3.6.1. Учение Аристотеля о материи и форме......................................................................................................................................... 51

3.6.2. Космология Аристотеля...................................................................................................................................................................... 52

3.6.3. Основные представления аристотелевской механики................................................................................................................ 53

3.7. Естествознание эллинистически-римского периода................................................................................................................ 53

3.7.1. Культура эллинизма.............................................................................................................................................................................. 53

3.7.2. Александрийская математическая школа...................................................................................................................................... 54

3.7.3. Развитие теоретической и прикладной механики....................................................................................................................... 55

3.8. Развитие древнегреческой астрономии........................................................................................................................................... 56

3. 8.1. Становление математической астрономии................................................................................................................................. 56

3.8.2. Геоцентрическая система Птолемея............................................................................................................................................... 58

3.9. Античные воззрения на органический мир.................................................................................................................................... 59

3. 9.1. Античные толкования проблемы происхождения и развития живого................................................................................. 59

3.9. 2. Биологические воззрения Аристотеля............................................................................................................................................ 60

3. 9.3. Накопление рациональных биологических знаний в античности............................................................................................ 62

3.9.4. Античные представления о происхождении человека................................................................................................................ 63

3.10. Упадок античной науки....................................................................................................................................................................... 64

4. ЕСТЕСТВОЗНАНИЕ В ЭПОХУ СРЕДНЕВЕКОВЬЯ............................................................................................................................. 64

4.1. Особенности средневековой духовной культуры...................................................................................................................... 65

4.1.1. Доминирование ценностного над познавательным...................................................................................................................... 65

4. 1.2. Отношение к познанию природы...................................................................................................................................................... 66

4.1.3. Особенности познавательной деятельности................................................................................................................................ 66

4.2. Естественно-научные достижения средневековой арабской культуры.......................................................................... 68

4.2.1. Математические достижения.......................................................................................................................................................... 69

4.2.2. Физика и астрономия............................................................................................................................................................................ 70

4.3. Становление науки в средневековой Европе................................................................................................................................ 71

4.4. Физические идеи средневековья......................................................................................................................................................... 71

4.5. Алхимия как феномен средневековой культуры......................................................................................................................... 73

4.6. Религиозная трактовка происхождения человека..................................................................................................................... 74

4.7. Историческое значение средневекового познания................................................................................................................... 74

5. ПОЗНАНИЕ ПРИРОДЫ В ЭПОХУ ВОЗРОЖДЕНИЯ........................................................................................................................... 75

5.1. Ренессанская мировоззренческая революция.............................................................................................................................. 75

5.2. Зарождение научной биологии............................................................................................................................................................ 77

5.3. Коперниканская революция.................................................................................................................................................................. 79

5.3.1. Гелиоцентрическая система мира.................................................................................................................................................... 79

5.3.2. Дж. Бруно: мировоззренческие выводы из коперниканизма....................................................................................................... 83

6. НАУЧНАЯ РЕВОЛЮЦИЯ XVII в.: ВОЗНИКНОВЕНИЕ КЛАССИЧЕСКОЙ МЕХАНИКИ................................................... 84

6.1. И. Кеплер: от поисков гармонии мира к открытию тайны планетных орбит................................................................. 84

6.2. Формирование непосредственных предпосылок классической механики как первой фундаментальной естественно-научной теории....................................................................................................................................................................... 86

6.2.1. Г. Галилей: разработка понятий и принципов «земной динамики»........................................................................................ 86

6.2.2. Картезианская физика......................................................................................................................................................................... 88

6.2.3. Новые идеи в динамике Солнечной системы.................................................................................................................................. 89

6.3. Ньютонианская революция................................................................................................................................................................... 89

6.3.1. Создание теории тяготения............................................................................................................................................................... 90

6.3.2. Корпускулярная теория света........................................................................................................................................................... 91

6.3.3. Космология Ньютона............................................................................................................................................................................ 92

6.4. Изучение магнитных и электрических явлений в XVII в......................................................................................................... 92

7. ЕСТЕСТВОЗНАНИЕ XVIII -ПЕРВОЙ ПОЛОВИНЫ XIX в............................................................................................................... 93

7.1. Общая характеристика развития физики........................................................................................................................................ 93

7.1.1. Становление основных отраслей классической физики............................................................................................................. 93

7.1.2. Принцип дальнодействия..................................................................................................................................................................... 94

7.1.3. Теория теплорода.................................................................................................................................................................................. 95

7.1.4. Развитие учения об электричестве и магнетизме в XVIII в....................................................................................................... 95

7.1.5. Физика первой половины XIX в.: общая характеристика.......................................................................................................... 96

7.1.6. Волновая теория света........................................................................................................................................................................ 97

7.1.7. Проблема эфира..................................................................................................................................................................................... 98

7.1.8. Возникновение полевой концепции.................................................................................................................................................... 99

7.1.9. Закон сохранения и превращения энергии..................................................................................................................................... 101

7.1.10. Концепции пространства и времени........................................................................................................................................... 101

7.1.11. Методологические установки классической физики (конец XVII - начало XX вв.).......................................................... 103

7.2. Развитие астрономической картины мира.................................................................................................................................. 104

7.2.1. Создание внегалактической астрономии..................................................................................................................................... 105

7.2.2. Формирование идеи развития природы........................................................................................................................................ 105

7.2.3. Идея развития в астрономии........................................................................................................................................................... 106

7.2.4. Космогония И. Канта.......................................................................................................................................................................... 107

7.2.5. Методологические установки классической астрономии....................................................................................................... 108

7.3. Возникновение и развитие научной химии................................................................................................................................ 110

7.3.1. От алхимии к научной химии............................................................................................................................................................ 110

7. 3.2. Лавуазье: революция в химии.......................................................................................................................................................... 111

7.3.3. Победа атомно-молекулярного учения........................................................................................................................................... 112

7.4. Биология....................................................................................................................................................................................................... 112

7.4.1. Образы, идеи, принципы и понятия биологии XVIII в................................................................................................................ 112

7.4.2. От концепций трансформации видов к идее эволюции............................................................................................................ 114

7.4.3. Ламаркизм.............................................................................................................................................................................................. 115

7.4.4. Катастрофизм..................................................................................................................................................................................... 116

7.4.5. Униформизм. Актуалистический метод....................................................................................................................................... 118

7.4.6. Дарвиновская революция................................................................................................................................................................... 119

7.4.7. Методологические установки классической биологии............................................................................................................. 121

8. ЕСТЕСТВОЗНАНИЕ ВТОРОЙ ПОЛОВИНЫ XIX в.: НА ПУТИ К НОВОЙ НАУЧНОЙ РЕВОЛЮЦИИ...................... 123

8.1. Физика........................................................................................................................................................................................................... 123

8.1.1. Основные черты................................................................................................................................................................................... 123

8.1.2. От возникновения термодинамики к статистической физике: изучение необратимых систем................................. 123

8.1.3. Развитие представлений о пространстве и времени............................................................................................................... 125

8.1.4. Теория электромагнитного поля..................................................................................................................................................... 127

8.1.5. Великие открытия............................................................................................................................................................................... 128

8.1.6. Кризис в физике на рубеже веков.................................................................................................................................................... 129

8.2. Астрономия................................................................................................................................................................................................. 130

8.2.1. Триумф ньютоновской астрономии и... первая брешь в ней.................................................................................................... 130

8.2.2. Формирование астрофизики: проблема внутреннего строения звезд................................................................................. 131

8.3. Биология....................................................................................................................................................................................................... 132

8. 3.1. Утверждение теории эволюции Ч. Дарвина.............................................................................................................................. 132

8.3.2. Становление учения о наследственности (генетики)................................................................................................................ 133

Часть вторая

ПРИРОДА В СОВРЕМЕННОЙ ЕСТЕСТВЕННО-НАУЧНОЙ КАРТИНЕ МИРА

Современная физическая картина мира

9. НАУЧНАЯ РЕВОЛЮЦИЯ В ФИЗИКЕ НАЧАЛА XX в.: ВОЗНИКНОВЕНИЕ РЕЛЯТИВИСТСКОЙ И КВАНТОВОЙ ФИЗИКИ.................................................................................................................................................................................................................... 135

9.1. Создание специальной теории относительности.................................................................................................................... 135

9.1.1. Фундаментальные противоречия в основаниях классической механики............................................................................. 135

9.1.2. Создание А. Эйнштейном специальной теории относительности...................................................................................... 138

9.2. Создание и развитие общей теории относительности........................................................................................................... 140

9.2.1. Принципы и понятия эйнштейновской теории гравитации................................................................................................... 140

9.2.2. Экспериментальная проверка общей теории относительности.......................................................................................... 142

9.2 3. Современное состояние теории гравитациии ее роль в физике............................................................................................ 143

9.3. Возникновение и развитие квантовой физики.......................................................................................................................... 144

9.3.1. Гипотеза квантов................................................................................................................................................................................ 144

9.3.2. Теория атома И. Бора. Принцип соответствия......................................................................................................................... 145

9.3.3. Создание нерелятивистской квантовой механики.................................................................................................................... 146

9.3.4. Проблема интерпретации квантовой механики. Принцип дополнительности................................................................ 148

9.4. Методологические установки неклассической физики....................................................................................................... 149

10. МИР ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ЧАСТИЦ.......................................................................................................................................................... 150

10.1. Фундаментальные физические взаимодействия................................................................................................................... 150

10.1.1. Гравитация......................................................................................................................................................................................... 151

10.1.2. Электромагнетизм............................................................................................................................................................................ 151

10.1.3. Слабое взаимодействие.................................................................................................................................................................. 152

10.1.4. Сильное взаимодействие................................................................................................................................................................. 153

10.1.5. Проблема единства физики............................................................................................................................................................ 153

10.2. Классификация элементарных частиц....................................................................................................................................... 154

10.2.1. Характеристики субатомных частиц........................................................................................................................................ 154

10.2.2. Лептоны............................................................................................................................................................................................... 155

l0.2.3. Адроны................................................................................................................................................................................................... 156

10.2.4. Частицы - переносчики взаимодействий................................................................................................................................... 156

70.3. Теории элементарных частиц.......................................................................................................................................................... 157

10.3.1. Квантовая электродинамика......................................................................................................................................................... 157

10.3.2. Теория кварков................................................................................................................................................................................... 158

10.3.3. Теория электрослабого взаимодействия................................................................................................................................... 159

10.3.4. Квантовая хромодинамика............................................................................................................................................................. 161

10.3.5. На пути к Великому объединению................................................................................................................................................. 162

Современная астрономическая картина мира

11. ОСОБЕННОСТИ АСТРОНОМИИ XX в................................................................................................................................................ 164

11.1. Изменения способа познания в астрономии ХХ в................................................................................................................. 164

11.2. Новая астрономическая революция............................................................................................................................................. 164

11.3. Солнечная система............................................................................................................................................................................... 165

11.3.1. Планеты и их спутники.................................................................................................................................................................... 165

11.3.2. Строение планет............................................................................................................................................................................... 165

11.3.3. Происхождение планет................................................................................................................................................................... 166

11.3.4. Химический состав вещества во Вселенной.............................................................................................................................. 167

11.4. Звезды.......................................................................................................................................................................................................... 168

11.4.1. Звезда - газовый шар......................................................................................................................................................................... 168

11.4.2. Эволюция звезд: звезды от их «рождения» до «смерти»...................................................................................................... 169

11.5. Острова Вселенной: галактики....................................................................................................................................................... 173

11.5.1. Общее представление о галактиках и их изучении.................................................................................................................. 173

11.5.2. Наша Галактика - звездный дом человечества......................................................................................................................... 175

11.5.3. Межзвездная среда........................................................................................................................................................................... 176

11.5.4. Понятие Метагалактики................................................................................................................................................................ 176

11.6. Вселенная в целом................................................................................................................................................................................ 177

11.6.1. Особенности современной космологии....................................................................................................................................... 177

11.7. Эволюция Вселенной........................................................................................................................................................................... 180

11.7.1. Модель горячей Вселенной.............................................................................................................................................................. 180

11.7.2. Большой Взрыв: инфляционная модель........................................................................................................................................ 181

11.7.3. Первые секунды Вселенной.............................................................................................................................................................. 182

11.7.4. От первых минут Вселенной до образования звезд и галактик........................................................................................... 183

11.7.5. Образование тяжелых химических элементов......................................................................................................................... 184

11.7.6. Сценарии будущего Вселенной....................................................................................................................................................... 184

11.8. Жизнь и разум во Вселенной: проблема внеземных цивилизаций................................................................................ 185

11.8.1. Понятие внеземных цивилизаций. Вопрос об их возможной распространенности....................................................... 185

11.8.2. Типы контактов с внеземными цивилизациями........................................................................................................................ 186

11.8.3. Поиски внеземных цивилизаций..................................................................................................................................................... 187

11.9. Методологические остановки «неклассической» астрономии XX в............................................................................ 189

Современная биологическая картина мира

12. ОСОБЕННОСТИ БИОЛОГИИ XX в....................................................................................................................................................... 192

12.1. Век генетики............................................................................................................................................................................................. 192

12.1.1. Хромосомная теория наследственности.................................................................................................................................... 192

12.1.2. Создание синтетической теории эволюции.............................................................................................................................. 192

12.1.3. Революция в молекулярной, биологии.......................................................................................................................................... 193

12.1.4. Методологические установки современной биологии............................................................................................................ 194

13. МИР ЖИВОГО................................................................................................................................................................................................. 195

13.1. Особенности живых систем............................................................................................................................................................. 195

13.1.1. Существенные черты живых систем.......................................................................................................................................... 195

13.1.2. Основные уровни организации живого........................................................................................................................................ 196

13.2. Возникновение жизни на Земле..................................................................................................................................................... 200

13.2.1. Развитие представлений о происхождении жизни................................................................................................................ 200

13.2.2. Возникновение жизни........................................................................................................................................................................ 201

13.3. Развитие органического мира......................................................................................................................................................... 205

13.3.1. Основные этапы геологической истории Земли....................................................................................................................... 205

13.3.2. Начальные этапы эволюции жизни.............................................................................................................................................. 205

13.3.3. Образование царства растений и царства животных......................................................................................................... 206

13.3.4. Завоевание суши................................................................................................................................................................................. 208

13.3.5. Основные пути эволюции наземных растений.......................................................................................................................... 208

13.3.6. Пути эволюции животных............................................................................................................................................................. 210

14. ВОЗНИКНОВЕНИЕ ЧЕЛОВЕКА И ОБЩЕСТВА (антропосоциогенез)...................................................................... 210

14.1. Естествознание XVII— первой половины XIXв. о происхождении человека........................................................... 211

14.2. Предпосылки антропосоциогенеза............................................................................................................................................... 213

14.2.1. Абиотические предпосылки........................................................................................................................................................... 213

14.2.2. Биологические предпосылки........................................................................................................................................................... 215

14.3. Возникновение труда.......................................................................................................................................................................... 218

14.3.1. «Человек умелый».............................................................................................................................................................................. 218

14.3.2. Развитие древнейшей техники человека.................................................................................................................................... 219

14.4. Становление социальных отношений........................................................................................................................................ 220

14.4.1. Биологические предпосылки социальных отношений............................................................................................................. 220

14.4.2. Возникновение разделения труда.................................................................................................................................................. 221

14.5. Генезис сознания и языка................................................................................................................................................................. 222

14.5.1. Раскрытие тайны происхождения сознания............................................................................................................................ 222

14.5.2. Генезис языка...................................................................................................................................................................................... 224

часть третья

естествознание на пороге XXI в.

15. ТЕОРИЯ САМООРГАНИЗАЦИИ (СИНЕРГЕТИКА)......................................................................................................................... 225

15.1. От моделирования простых систем к моделированию сложных.................................................................................. 226

15.2. Характеристики самоорганизующихся систем..................................................................................................................... 226

15.2.1. Открытость....................................................................................................................................................................................... 227

15.2.2. Нелинейность...................................................................................................................................................................................... 228

15.2.3. Диссипативность.............................................................................................................................................................................. 228

15.3. Закономерности самоорганизации.............................................................................................................................................. 228

16. ГЛОБАЛЬНЫЙ ЭВОЛЮЦИОНИЗМ...................................................................................................................................................... 229

17. НА ПУТИ К ПОСТНЕКЛАССИЧЕСКОЙ НАУКЕ XXI в................................................................................................................ 230

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Наука и будущее человечества.................................................................................................................. 231

Естествознание как революционизирующая сила цивилизации............................................................................................. 231

Наука и квазинаучные формы духовной культуры........................................................................................................................ 232

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ........................................................................................................................................................................... 233

ЛИТЕРАТУРА......................................................................................................................................................................................................... 235

ТЕРМИНОЛОГИЧЕСКИЙ СЛОВАРЬ.......................................................................................................................................................... 236

ИМЕННОЙ УКАЗАТЕЛЬ................................................................................................................................................................................... 244

ОСНОВНЫЕ СОКРАЩЕНИЯ И ОБОЗНАЧЕНИЯ................................................................................................................................... 253

СООТНОШЕНИЯ МЕЖДУ НЕКОТОРЫМИ ФИЗИЧЕСКИМИ ВЕЛИЧИНАМИ....................................................................... 253