1. Вводные замечания

Дисциплина «Концепции современного естествознания», предусмотренная Государственными образовательными стандартами последнего поколения предусматривает изучение следующих тем: естественнонаучная и гуманитарная культуры; научный метод; история естествознания; панорама современного естествознания; тенденции развития; корпускулярная и континуальная концепции описания природы; порядок и беспорядок в природе; хаос; структурные уровни организации материи; микро-, макро- и мегамиры; пространство, время; принципы относительности; принципы симметрии; законы сохранения; взаимодействие; близкодействие, дальнодействие; состояние; принципы суперпозиции, неопределенности, дополнительности; динамические и статистические закономерности в природе; законы сохранения энергии в макроскопических процессах; принцип возрастания энтропии; химические процессы, реакционная способность веществ; внутреннее строение и история геологического развития земли; принципы эволюции, воспроизводства и развития живых систем; идеи методы современной космологии.

1. Изучение дисциплины «Концепции современного естествознания» в соответствие с учебными планами, наряду с аудиторными занятиями предусмотрено время для самостоятельной работы студентов. Это время составляет в среднем 50 часов. Предлагаемые далее к выполнению индивидуальные задания содержат десять вопросов, раскрывающих основное содержание дисциплины в её историческом эволюционном развитии. Работа над заданием позволяет студентам закрепить знания, полученные в аудитории и сформировать собственные представления о структуре и научных основах окружающего нас мира, что представляется весьма актуальным для формирования в процессе образования активной профессиональной и жизненной позиции.
2. Задания построены таким образом, что, отвечая на поставленные вопросы, студенты знакомятся с основными этапами развития естествознания от древних цивилизаций до настоящего времени.
   Такой подход в изучении дисциплины, на наш взгляд, позволяет более полно представить и объективно оценить все возможности и проблемы человечества в постижении законов окружающего его мира.
3. Каждое индивидуальное задание включает 10 вопросов, перечень которых выбирается по таблице 1, в соответствие с сочетанием двух последних цифр шифра в зачётной книжке. Так, например, если шифр заканчивается цифрами 25, то индивидуальное задание должно содержать ответы на вопросы №10,14,22,32,43,57,66,70,82,96.
4. Индивидуальные задания выполняются в отдельной тетради и снабжаются титульным листом стандартного образца. Возможен компьютерный набор ответов на листах стандартного формата А - 4.

Камчатский государственный технический университет

Индивидуальное задание по дисциплине «Концепции современного естествознания» студентки группы 12 ПИ Кошелевой Веры Павловны (шифр              )

Задание зачтено с оценкой «              »

Профессор кафедры физики              А.Я. Исаков

ноябрь 2012 г

5. Первая страница тетради или листа в случае компьютерного набора оставляется свободной от записи. При необходимости она используется для замечаний и записей при собеседовании.

6. Ответ на каждый вопрос варианта начинается его номером в общем списке вопросов и дословным изложением, без искажений и сокращений содержания.
7. В конце ответа по каждому вопросу желательно привести вывод, который должен содержать чётко сформулированное мнение автора по излагаемой теме.
8. Оценка качества выполненного задания оценивается преподавателем в результате собеседования с автором работы в ходе, которого устанавливается степень владения материалом и авторское мнение по излагаемым в задании темам.
9. Зачтённые индивидуальные задания предъявляются студентами при сдаче экзамена или зачёта.

3. Пример оформления ответа

1. Вопросы индивидуального задания сформулированы таким образом, что ответы должны раскрывать достаточно большой по объёму материал, который необходимо изложить кратко и понятно, изложив основную суть.
   Приступая к оформлению ответа, после изучения материала, целесообразно составить его краткий план. Структура ответа рекомендуется следующей:

• Введение, в котором указывается место излагаемых сведений в общей структуре естественнонаучных знаний об окружающем нас Мире;
• Основная часть раскрывает суть излагаемого вопроса, основные положения, теории и гипотезы, а так же роль отдельных исследователей в их разработке. Анализируется значение рассматриваемых вопросов для современного состояния естествознания, указываются границы применимости данных знаний и их фундаментальное и прикладное значение;
• Выводы. Должны содержать критический анализ основной части ответа с изложением авторского мнения по рассматриваемой теме.

Пример ответа Вопрос № хх. «Две формы существования материи. Проблема эфира в естествознании. Открытие электромагнитных волн».

Введение. Как известно теперь, материя существует в двух формах: в форме вещества и в форме полей. Если понятие вещества появилось, как определяющее в физике, химии, астрономии, геологии и т.д., испокон веков, то поле, как естественнонаучная категория прежде чем стать таковой претерпела целый ряд метаморфоз и откровенных заблуждений.

Введение в наушную практику полевой формы материи было сопряжено с достаточно протяжёнными заблуждениями, которые, темнее менее, сыграли определённую положительную роль в описании окружающего Мира. Так, например, введение в рассмотрение теплового эфира, теплорода или флогистона позволило сформулировать основные законы термодинамики. Представление электрических зарядов в виде особой жидкости, позволило записать некоторые, находящиеся в использовании и в настоящее время, законы электростатики. Открытие электромагнитных волн предсказанных великим английским физиком Джеймсом Клерком Максвеллом и обнаруженных в лаборатории гениальным экспериментатором и теоретиком, немецким исследователем Генрихом Герцем, позволило успешно решить целый ряд фундаментальных и прикладных задач, определивших пути дальнейшего развития цивилизации.

Проблема эфира в естествознании.

Проблема пустоты с давних времён занимала умы учёных, вызывая постоянно оживлённые дискуссии. Повседневный опыт на уровне наших ощущений говорит о том, что взаимодействия происходят при непосредственном контакте взаимодействующих объектов. Обобщил житейские наблюдения Аристотель, введя понятия силы тяги, силы давления и силы удара. Аристотель полагал, что брошенное тело «ведёт» среда. В пустоте взаимодействие а, следовательно, и движение не возможно, значит - пустота тоже невозможна. Довольно логично.

Идея Аристотеля о невозможности пустоты была поставлена под сомнение только в XVII веке после изобретения ртутного барометра учеником великого Галилея, Эванжелистой Торричелли (1608 - 1647). Торричелли, по сути, открыл вакуум, свойства которого потом исследовали французский математик, физик, философ и писатель Блез Паскаль (1623 - 1662) и бургомистр Магден- бурга Отто фон Герике. Эксперименты показали, помимо прочего, что вакуум не проводит звук, но проводит свет.

Следующим, кто всерьёз занялся свойствами пустоты, был неутомимый Рене Декарт. Принципиально отвергая существование пустоты, он ввёл понятие эфира. Мир, по Декарту, заполнен эфиром - тонкой материей, в которой возникают вихри, способные обеспечивать взаимодействие, опять же исключительно механическим путём.

В следующем, в XVIII веке тория великого Ньютона своим блеском и величием затмила все прочие теории, показав несостоятельность по многим позициям учения Аристотеля. Ньютон был настолько популярен в Европе, что существовали даже курсы «Ньютонизм для дам». Всё что происходило в науке, оценивалось с позиций теории механического движения Ньютона. Но механика Ньютона была не всесильна.

Трудности возникли при объяснении взаимодействия на расстоянии, например гравитационного. И со светом, тоже было не совсем всё понятно. Ньютоновские корпускулы стали на долгие времена причиной переноса различных действий на расстояние. Каждое конкретное действие требовало своих корпускул.

Постепенно, по мере установления аналогий между явлениями, количество флюидов уменьшилось, и все их заменили одним, ещё более туманным все проникающим универсальным эфиром. Но все попытки обращения к эфиру для трактовки передачи действия на расстоянии оказались бесплодными, потому что автоматически на него переносились свойства обычной материи.

К окончанию XIX века уже было установлена непрерывность пространства, было ясно, что в каждой точке любая физическая величина имеет вполне определённое значение, причём переход от точки к точке носит непрерывный и плавный характер. Эфир постепенно вытеснялся более прагматичным понятием поля.

Образом поля в различных отделах физики, в принципе, начали пользоваться со второй половины XIX века. Например, при объяснении явлений электрического и магнитного свойства.

Настоятельная необходимость введения понятия поля появилась после того, как датский физик Ханс Кристиан Эрстед (1777 - 1851) совершенно случайно в 1820 г., поместил магнитную стрелку около проводника с током и обнаружил, к своему великому удивлению, что стрелка перестала реагировать на магнитное поле Земли, а «переключилась» на проводник. В этом же году Ампер разработал теорию связи электричества и магнетизма, используя понятие поля.

В 1840 г. Майкл Фарадей в своих лекциях говорит о попытках «открыть прямую связь между светом и электричеством».

Такую связь Фарадей установил, наблюдая на опыте вращение плоскости поляризации в магнитном поле. Фарадей (1791 - 1867) на основе экспериментальных исследований сформулировал идеи поля как новой формы материи, введя понятие силовых линий.