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Stepán Karpenkov
Conceptos de las ciencias naturales modernas

PREFACIO A LA DOCE EDICIÓN

Dedicado a los jóvenes obsesionados con la sed de conocimiento - fuente de armonía y perfección

El libro de texto propuesto, junto con otros libros del autor, recibió un alto premio estatal: el Premio del Gobierno. Federación Rusa en el campo de la educación.

Más de quince años transcurridos desde la primera edición (1997) han demostrado que este libro de texto resultó útil e interesante para una amplia gama de lectores y, sobre todo, para los estudiantes universitarios. Instituciones educacionales, incluidos los graduados que deciden obtener un segundo educación más alta. Así lo demuestran sus numerosas reimpresiones.

El contenido del libro de texto es de naturaleza interdisciplinaria: cubre una amplia gama de conocimientos sobre la naturaleza que todos necesitan persona educada. Tal conocimiento es el recurso básico para el desarrollo de la sociedad, el poder creativo de la humanidad y un medio eficaz para preservar estado natural naturaleza.

Como resultado del estudio de los conceptos de las ciencias naturales modernas, el estudiante debe saber:

- las principales disposiciones del conocimiento del mundo;

– leyes fundamentales de la naturaleza;

– conceptos de desarrollo de las ciencias naturales;

– fundamentos de las ciencias naturales tecnologías modernas, energía y ecología;

– formas de resolver problemas de ciencias naturales;

- basados ​​en el conocimiento de las ciencias naturales, para centrar sus actividades prácticas en la conservación de la naturaleza y sus recursos más ricos;

- proporcionar toda la ayuda posible para resolver problemas de ciencias naturales;

dominar las habilidades:

– aplicación práctica del conocimiento sobre la naturaleza como recurso básico para el desarrollo económico;

- organización de la actividad laboral con una combinación armoniosa de la naturaleza y el hombre;

ser competente:

– en la resolución de problemas prácticos de preservación de la biosfera y salvamento de la vida en la Tierra.

Se revisaron, complementaron y cambiaron varias ediciones del libro de texto propuesto. En comparación con la primera edición, la última edición es esencialmente un libro nuevo con elementos didácticos que cumplen con los estándares educativos estatales. Todos sus capítulos incluyen nueva información y los últimos logros científicos naturales.

El libro de texto está destinado a estudiantes de instituciones de educación superior que estudian en las áreas y especialidades de administración, economía, derecho, turismo, emprendimiento, negocios, ecología, sociología, etc., cursos diurnos, nocturnos y por correspondencia.

DEL PREFACIO A LA SÉPTIMA EDICIÓN

Con la acumulación de nuevos materiales e información, las ediciones posteriores se mejoraron y complementaron significativamente y se les hicieron correcciones y aclaraciones. Al finalizar se tuvo en cuenta muchos años de experiencia en la docencia y realización de clases prácticas para alumnos de diversas especialidades. Como resultado, se mejoró y modificó el libro de texto: se redujo el número de capítulos de diecinueve (en la primera edición) a once (en ediciones posteriores), se reemplazó la información obsoleta por otra nueva, se reescribieron algunas secciones, etc. la séptima edición fue revisada y corregida.

Las páginas del libro están llenas de granos preciosos recolectados a lo largo de milenios por muchas generaciones de científicos naturales y contienen la guía más necesaria, sin la cual es imposible comenzar cualquier trabajo creativo.

Los conceptos de las ciencias naturales modernas son el eslabón más importante que conecta las ciencias naturales y el conocimiento humanitario y fortalecen la base fundamental de todas las formas de educación.

A mundo moderno crisis económicas, ambientales y espirituales y morales que se acercan rápidamente. La salida de ellos es bastante posible si cada persona que vive en nuestro planeta despierta la voluntad de la verdad natural-científica y espiritual-moral y si cada persona hace su propia contribución, aunque pequeña, pero factible, a la solución de este complejo problema global. . Este libro te ayudará a encontrar tu propia forma de conocer la verdad.

Al estudiar los conceptos de las ciencias naturales modernas, es útil recordar las instrucciones del publicista ruso D.I. Pisareva (1840-1868): "Tienes que estudiar en la escuela, pero aún necesitas estudiar mucho más después de salir de la escuela".

DEL PREFACIO A LA QUINTA EDICIÓN

La quinta edición propuesta de este libro de texto ha sido revisada y, en comparación con la anterior, contiene nueva información sobre los últimos logros importantes en el campo de las ciencias naturales.

El libro de texto consta de cuatro partes. La parte I fundamenta la importancia práctica de las ciencias naturales en sociedad moderna y se consideran las principales disposiciones del conocimiento científico-natural del mundo circundante. La Parte II describe las leyes y conceptos fundamentales de las ciencias naturales. La Parte III está dedicada a los conceptos de las ciencias naturales del desarrollo de procesos en la naturaleza. La Parte IV trata de los fundamentos de las ciencias naturales de las tecnologías modernas, la energía y la ecología.

El material del libro de texto se presenta dentro del marco de conceptos - ideas fundamentales y un enfoque sistemático - y se presenta de forma visual y accesible.

DEL PREFACIO A LA PRIMERA EDICIÓN

En la sociedad moderna, se presta mucha atención no solo a varias ramas de las ciencias naturales, sino también al rápido desarrollo de alta tecnología, energía y ecología. Este libro de texto está dedicado a los conceptos fundamentales de las ciencias naturales y los fundamentos científicos naturales de las tecnologías modernas, la energía y la ecología.

Consta de cinco partes, que exponen sucesivamente los principales temas previstos por los estándares educativos estatales para el estudio de la disciplina "Conceptos de las ciencias naturales modernas" en las instituciones de educación superior.

El libro de texto está escrito al nivel de conceptos de problemas de ciencias naturales, es decir, teniendo en cuenta las ideas fundamentales, sistemas de puntos de vista sobre los temas en estudio. Al presentar el material, se utilizan términos ampliamente conocidos y fórmulas matemáticas simples, que reflejan las leyes fundamentales de la naturaleza. La esencia científica natural de los temas tratados se presenta de forma accesible para una amplia gama de lectores.

El libro está destinado a estudiantes de instituciones de educación superior de día, noche y formularios de correspondencia la enseñanza de las especialidades económicas, jurídicas, filosóficas y humanitarias.

INTRODUCCIÓN

Finalmente, doy una mano a una ciencia verdaderamente útil.

horacio

Cada persona, desde una edad muy temprana, se distingue por la curiosidad, un deseo natural de conocer el mundo que lo rodea. “La curiosidad es similar a una persona ilustrada y salvaje”, dijo el destacado historiador y escritor ruso N.M. Karamzín (1766–1826). Con la edad, la curiosidad inconsciente se convierte gradualmente en curiosidad: un deseo consciente de aprender las leyes que gobiernan la naturaleza, de aprender a aplicarlas en el propio trabajo, previendo sus posibles consecuencias. Las leyes de la naturaleza y las formas en que se aplican reflejan la experiencia concentrada de la humanidad. En base a esto, una persona puede protegerse de los errores y es más fácil para él lograr los objetivos deseados. La experiencia concentrada de la humanidad subyace a cualquier proceso educativo.

La ciencia natural es un sistema unificado de ciencias sobre las leyes, los fenómenos y las propiedades de los objetos de la naturaleza, que incluye muchas ramas: las ciencias naturales.

Los logros más importantes de las ciencias naturales constituyen la base fundamental de las modernas tecnologías intensivas en ciencia para la producción de diversos productos, incluidos los bienes de consumo. Para saber a qué precio se entregan dichos productos, el componente más importante de la economía, cuáles son las perspectivas para el desarrollo de tecnologías modernas que están estrechamente relacionadas con los problemas económicos, sociales y políticos, necesitamos conocimientos fundamentales sobre la naturaleza: natural conocimiento de la ciencia. En nuestro tiempo, el conocimiento científico natural se ha convertido en una esfera de acciones activas y representa el recurso básico de la economía, superando en su significado a los recursos materiales: capital, tierra, trabajo, etc. El conocimiento científico natural y las tecnologías modernas basadas en ellos forman un nuevo imagen de la vida, y una persona altamente educada no puede distanciarse de los conocimientos fundamentales sobre el mundo que le rodea sin correr el riesgo de ser indefenso en sus actividades profesionales. “Sin las ciencias naturales, no hay salvación para el hombre moderno; sin esta comida sana, sin esta educación estricta del pensamiento por los hechos, sin esta cercanía a la vida que nos rodea ”, el escritor y filósofo ruso A.I. dio una evaluación tan alta del conocimiento de las ciencias naturales. Herzen (1812-1879).

Si exponemos en detalle el conocimiento de las ciencias naturales acumulado en todas las ramas de las ciencias naturales, obtendremos un tomo enorme, quizás necesario, pero de poca utilidad incluso para los especialistas en ciencias naturales, por no hablar de los especialistas en humanidades y sociología. áreas económicas. La tarea de presentación se complica aún más por el hecho de que su forma debe ser accesible a los estudiantes cuyo futuro actividad profesional no tiene nada que ver con las ciencias naturales. Para resolver este problema, se necesita un principio filosófico generalizador. Su esencia radica en la presentación del conocimiento científico natural en el marco de conceptos: ideas fundamentales y un enfoque sistemático. El principio conceptual permite a los estudiantes obtener conocimientos fundamentales y complejos sobre la naturaleza y, sobre esta base, estudiar disciplinas altamente especializadas con mayor profundidad.

medios modernos Las ciencias naturales hacen posible estudiar muchos de los procesos más complejos a nivel de núcleos atómicos, átomos, moléculas, células, y luego sintetizar sustancias con propiedades inusuales que no existían previamente en la naturaleza, y a partir de ellas producir nuevos materiales para diversas máquinas, dispositivos, productos, etc. Además, gracias a dicha investigación, se cultivan plantas de cultivo de alto rendimiento, se desarrollan tratamientos altamente efectivos para enfermedades, etc.

Cualquier área prometedora de la actividad humana está asociada directa o indirectamente con una nueva base material y nuevas tecnologías, y el conocimiento de su esencia científica natural es la clave del éxito. Sin un conocimiento fundamental sobre la naturaleza, un error opinión pública dando lugar a una decisión sesgada, como sucedió, por ejemplo, con el anuncio injustificado de una moratoria temporal (1975-1985) de la ingeniería genética. En consecuencia, el conocimiento de las ciencias naturales es necesario no solo para especialistas altamente calificados, sino también para cualquier persona culta, independientemente del campo de su actividad.

En la búsqueda de valores materiales, la humanidad moderna ya ha ido más allá de los límites del estado estable de la biosfera, que incluye a todos los seres vivos junto con el medio ambiente. Esto significa que, como resultado de la invasión de la civilización en la naturaleza, ya se ha perturbado un equilibrio estable que durante mucho tiempo asegura la circulación de sustancias. Esto recuerda a los fenómenos naturales destructivos que se han vuelto más frecuentes en la última década: huracanes, tornados, inundaciones, terremotos, sequías, que causan enormes daños materiales y van acompañados de un número creciente de víctimas humanas.

La transformación de una sociedad de consumo moderna en una sociedad iluminada espiritualmente desarrollada es una tarea extremadamente difícil. Solo se puede resolver desarrollando todo el sistema de educación por las fuerzas comunes de las personas educadas, para quienes la estrella guía no es el lujo, el lucro y otros ídolos seductores, sino el reino de la bondad, la libertad y la verdad. El camino noble, pero espinoso, hacia tal reino comienza con la educación por el amor en la primera infancia, cuando se sientan las bases espirituales y morales para la asimilación del conocimiento en todos los niveles de la educación, y continúa a lo largo de la vida de cada persona.

El conocimiento no viene por sí mismo. Tienes que trabajar duro y estudiar mucho. “Uno debe aprender sin avergonzarse y enseñar sin ser tacaño”, como dijo en la antigüedad el conocido pensador Basilio el Grande (c. 330-379), y solo en este caso se puede esperar el éxito.

PARTE I LAS CIENCIAS NATURALES Y EL MUNDO MODERNO

Aprende, hijo mío: la ciencia acorta nuestras experiencias de vida fugaz...

COMO. Pushkin

Para nosotros, la ciencia de las ciencias naturales es la misma palanca que es la única capaz de hacer girar el mundo entero hacia el sol.

M. Gorki

Como resultado del estudio de la Parte I, el estudiante debe saber:

- el objeto y tema de estudio de la disciplina "Conceptos de las ciencias naturales modernas";

– problemas de las ciencias naturales modernas;

- las principales disposiciones del conocimiento de las ciencias naturales;

– aplicar sus conocimientos en la resolución de problemas de conservación de la naturaleza;

dominar las habilidades:

– actitud cuidadosa con la naturaleza en cualquier actividad humana práctica.

1. CIENCIAS NATURALES Y MEDIO AMBIENTE

1.1. Conocimiento y educación de las ciencias naturales.

Historia del desarrollo del conocimiento sobre la naturaleza.. A lo largo de la historia del desarrollo de la sociedad, la base de la educación fue el conocimiento sobre la naturaleza, el conocimiento sobre el hombre y el conocimiento sobre la sociedad. Obviamente, estos tres componentes de la educación están interconectados: la naturaleza dio a luz al hombre y las personas componen la sociedad. Según el destacado historiador ruso V.O. Klyuchevsky (1841-1911), “la personalidad humana, la sociedad humana y la naturaleza del país son las tres fuerzas principales que construyen la comunidad humana... El ideal de la educación histórica del pueblo consiste en el desarrollo completo y armonioso de todos elementos de la vida comunitaria y en tal proporción en que cada elemento se desarrolle y actúe en la medida de su normal significación en la composición social, sin menospreciarse a sí mismo y sin oprimir a los demás.

La larga historia del desarrollo de la civilización muestra que los elementos mencionados de los sistemas educativos diferentes en forma y contenido estaban lejos de estar siempre en plena armonía y constituían una unidad armoniosa. Entonces, en la antigüedad, el conocimiento sobre la naturaleza, el conocimiento de las ciencias naturales, era de naturaleza descriptiva, especulativa, natural-filosófica. El foco estaba en el conocimiento humano.

El antiguo pensador griego Sócrates (c. 470-399 aC) creía que la función principal del conocimiento es el autoconocimiento y el crecimiento intelectual, moral y espiritual de una persona. Su contemporáneo, el antiguo filósofo griego Protágoras (c. 480-410 a. C.), argumentó que el propósito del conocimiento es hacer que la actividad humana sea más exitosa y fructífera. Sin embargo, ambos filósofos no creían que el conocimiento es un camino directo a las habilidades y destrezas. En aquellos días, era posible dominar este o aquel oficio del maestro o acumulando su propia experiencia. Hasta principios del siglo XVIII. en idioma en Inglés el concepto de “oficio” fue expresado por la palabra misterio, que significa un sacramento, y no solo porque quien poseía el secreto de tal o cual oficio hizo un juramento de no revelar secretos, sino también porque el oficio era inaccesible para una persona que no había sido formado por un maestro y no lo había adoptado en la experiencia práctica.

En Rusia ya en el siglo XIV. surgió una comunidad única de maestros libres, conocida como el “artel”. A diferencia de comunidades similares en Occidente, el artel en suelo ruso no era solo y no tanto una asociación comercial de artesanos de perfil estrecho en el sentido moderno, sino más bien una comunidad de hermanos creyentes que profesaban la ortodoxia y observaban las leyes de la libertad y la justicia. . Siendo una forma peculiar de trabajo social, el artel establecía las reglas de vida e influía en el carácter y el comportamiento de todos, retribuyendo de acuerdo con sus obras y las obras de la familia circundante. La dignidad de una persona se evaluaba, en primer lugar, por pertenecer a uno u otro tipo de señores.

El nacimiento de la tecnología. Con el desarrollo del conocimiento de las ciencias naturales, cuando, a partir del siglo XVIII. se descubrieron las primeras leyes fundamentales de la naturaleza con su posterior aplicación práctica, apareció el concepto de "tecnología". Proviene de las palabras techne - arte, oficio y logos - concepto, enseñanza, que en conjunto significa conocimiento organizado, sistematizado y con propósito.

Se crearon instituciones educativas para estudiar tecnología. La primera de ellas, la Escuela de Puentes y Caminos, fue fundada en Francia en 1747; le siguió la Escuela de Agricultura en 1770 y la Escuela de Minería en 1776 (ambas en Alemania). En 1794, se abrió en Francia una institución de educación superior, la Universidad Politécnica. Fue la primera universidad técnica para la formación de ingenieros. En las instituciones de educación superior fundadas con anterioridad, por ejemplo, en la más antigua de Europa, la Universidad de Bolonia, inaugurada en 1088 en Italia, se estudiaban ciencias no técnicas y no naturales: matemáticas, lógica, filosofía, etc. Posteriormente, también se incorporó la práctica médica. transformado en una rama sistematizada del conocimiento científico.

La entrada en la ciencia y la comprensión de la tecnología en Rusia estuvo determinada por las peculiaridades de su naturaleza y vida económica, junto con el temperamento y la mente de los grandes rusos, que, según V.O. Klyuchevsky, “piensan y actúan como caminan; ¿Parece que puedes encontrar un camino rural sinuoso y sinuoso en la Gran Rusia? Como una serpiente se arrastró a través. E intenta seguir recto: sólo te perderás y saldrás por el mismo camino sinuoso. Y al mismo tiempo, "ni un solo pueblo en Europa es capaz de tal tensión de trabajo durante un corto tiempo que un gran ruso puede desarrollar".

En las pocas crónicas y códigos encontrados de la Antigua Rusia, se describían fenómenos naturales: eclipses solares y lunares, auroras boreales, el movimiento de cometas y la caída de meteoritos, tormentas eléctricas, tormentas, inundaciones; se daba información técnica sobre tipos y disposición de armas, construcción de fortalezas e iglesias, fundición de campanas y cañones, relojería, construcción de puentes, etc. Además, se anotaban fenómenos astronómicos con “gran precisión”. El tiempo nos trajo el nombre del primer científico, astrónomo y matemático ruso Kirik de Novgorod, quien escribió en 1136 el tratado científico "Enseñando por él a saber el número de todos los años de una persona", que tampoco tiene análogo en ruso antiguo , o en bizantina, o en la literatura eslava del sur. La fragmentación feudal, la invasión tártaro-mongola y otros factores frenaron el desarrollo de la cultura, la ciencia y la educación en Rusia. Si en Europa, después de la invención de la imprenta por I. Gutenberg (1399-1468), las imprentas se multiplicaron y los libros se imprimieron en latín, entonces en Rusia en ese momento se estaba estableciendo su propia imprenta, fundada por Ivan Fedorov (c. 1510–1583), quien publicó en 1564 El primer libro impreso ruso "Apóstol". Bajo Pedro I (1672-1725) se produjo un cambio radical en el desarrollo de la ciencia, la educación y la cultura en Rusia.

Con el desarrollo del conocimiento de las ciencias naturales en Occidente, y especialmente en Gran Bretaña, los inventos comenzaron a echar raíces y el oficio de los maestros dejó de ser un sacramento y un secreto. El ascenso a la tecnología desde la artesanía se vio facilitado en gran medida por la publicación de la primera "Enciclopedia", compilada en 1751-1780. Denis Diderot (1713-1784), Jean d'Alembert (1717-1783) y otros En esta gran obra fundamental, se presentó información sobre muchos tipos de artesanías de forma organizada y sistematizada, lo que permitió obtener conocimientos especializados sin ser contratado como aprendiz. Los artículos científicos para la "Enciclopedia" fueron escritos por destacados científicos de la época: Voltaire (1694-1778), Rousseau (1712-1778), etc.

Las primeras escuelas técnicas y la "Enciclopedia" resolvieron la tarea más importante para el desarrollo de la ciencia y la tecnología: reunieron, sistematizaron y dieron a conocer los conocimientos, habilidades y secretos de diversos oficios, transmitidos oralmente de generación en generación durante muchos siglos. e incluso milenios. Transformaron la experiencia práctica en conocimiento profesional, la formación práctica en libros de texto, los secretos en metodología y las acciones concretas en ciencias aplicadas. Todo ello contribuyó al desarrollo de la ciencia, la tecnología y la producción industrial.

Universalidad de la educación.“Tres caminos conducen al conocimiento: el camino de la reflexión es el camino más noble, el camino de la imitación es el camino más fácil, el camino de la experiencia es el más amargo”, dijo el antiguo pensador chino Confucio (c. 551-479 a. C.). Sin duda, así se han desarrollado siempre todas las ramas del saber. Sin embargo, si en la antigüedad prevaleció el camino de la reflexión, en los últimos siglos, la experiencia, el experimento y la práctica se han vuelto decisivos: la forma más difícil pero productiva de conocer el mundo que nos rodea, lo que lleva al desarrollo del conocimiento científico natural, y con ellos las ciencias especializadas y ramificadas para lograr resultados concretos que sean útiles no sólo al individuo, sino también a la sociedad. Lo que ahora se considera verdadero conocimiento está demostrando constantemente su significado práctico y está siendo probado por la experiencia, en la práctica.

En la visión generalizada moderna, el conocimiento es información que tiene valor práctico. Recientemente, en muchos países ha habido una transición hacia una economía basada en el movimiento no solo de los tradicionales recursos materiales y bienes, sino también nuevas ideas y conocimientos de la industria que componen los recursos de información. La tecnología de la información juega un papel decisivo en esto. Gracias a su implementación, por ejemplo, en los Estados Unidos, el aumento anual del producto interno bruto es más del 30%, o alrededor de 600 mil millones de dólares, y según este indicador, la industria de la información está por delante de la industria de la aviación y la automotriz.

Sin embargo, el enfoque asistemático del consumo masivo de información y su exceso generan un caos informativo, que depende de muchos factores y, sobre todo, del sistema educativo. El esfuerzo impulsado por el tiempo por una especialización estrecha, múltiples materias en las escuelas secundarias y superiores, la sobresaturación de los planes de estudios, la adicción a la computadora y otras "innovaciones" conducen al hecho de que no solo los profesores y profesores, sino también sus estudiantes - futuros especialistas en diversas industrias - son como los constructores de la Torre de Babel dejan de entenderse. Al mismo tiempo, la universalidad y la amplitud de la educación se están perdiendo gradualmente. La redundancia, la excesiva estructuración de la información y, junto con ellos, el caos informativo alejan al conocimiento y, en consecuencia, provocan pánico y generan desconocimiento. “Una sociedad impulsada por el pánico se aleja del conocimiento y busca la salvación en la ignorancia”, escribió el escritor ruso M.E. Saltikov-Shchedrin (1826–1889). Con la pérdida de universalidad y amplitud de la educación, se pierde la oportunidad de adquirir los conocimientos prácticos necesarios para el desarrollo de nuevas tecnologías.

En el siglo pasado, el aislamiento del conocimiento científico natural y humanitario comenzó a manifestarse de manera tangible y clara, y se formó una enorme brecha entre ellos, que se alcanzó en los años 50 del siglo XX. llamó la atención del escritor inglés Charles Snow (1905-1980). En su opinión, la sociedad no puede sobrevivir sin el conocimiento de la casa en la que vive, o sin el conocimiento del mundo que la rodea, sin el conocimiento de las ciencias naturales. Sin embargo, en las últimas décadas, este conocimiento prácticamente significativo en la educación doméstica no ha recibido la debida atención por parte del Estado, que, por omisión, da preferencia a la educación masiva en artes liberales. Cualquier sociedad, cercándose del conocimiento científico natural, no puede coordinar sus acciones con las leyes fundamentales de la naturaleza, y especialmente si pierde las pautas espirituales y morales. Esta idea puede continuar con las palabras de Su Santidad el Patriarca Alejo II de Moscú y de Toda Rusia (1929-2008): “Estoy convencido de que no importa cuánto haya crecido la humanidad en el último siglo ante sus propios ojos, necesita sentarse abajo en el escritorio de la escuela de nuevo. Necesitamos aprender de nuevo lo que la gente ha perdido su éxtasis a lo largo de los años. propia fuerza y orgullo: aprender humildad, la capacidad de limitar ascéticamente los propios deseos, la obediencia a la voluntad de Dios y una forma de vida moral. De lo contrario, todos los logros de la ciencia y la tecnología volverán su poder contra nosotros, y la Torre de Babel del poder humano se derrumbará, enterrando a sus constructores bajo los escombros. El trabajo más duro para cada uno de nosotros no será externo, sino interno. El evangelio nos aconseja mirar primero dentro de nosotros mismos.

Muchos investigadores, tanto en Rusia como en otros países, han llegado a comprender la necesidad de la universalidad y la naturaleza fundamental de la educación moderna basada en el conocimiento sobre la naturaleza, el hombre y la sociedad. Vinieron de diferentes maneras y por diferentes razones. Y proponen resolver este problema de diferentes formas: unos ven una salida en la humanización de las ciencias naturales y educación técnica, y otros- en la necesidad de enseñar las ciencias naturales para estudiantes de áreas y especialidades humanitarias. Al mismo tiempo, ambos llegan a una opinión común: el objetivo de estudiar todas las disciplinas es el mismo: asegurar el futuro de la existencia humana en la biosfera. Sin embargo, un objetivo claramente definido no define los medios para lograrlo. De hecho, la cantidad de información necesaria para estudiar es extremadamente grande. Surge una pregunta legítima: ¿es posible estudiarlo? Y tras él, otra pregunta: ¿cómo estudiarlo? Resulta que puedes, si usas el principio conceptual que te permite estudiar el tema dentro del marco de las ideas fundamentales y un enfoque sistemático. Este principio fundamental de la educación no es solo un tema de discusión, sino también una guía para la acción en la presentación del tema que se estudia.

La educación en el cambio de milenio. En relación con el creciente impacto antropogénico en la biosfera y el agravamiento del problema ambiental, la educación moderna en ciencias naturales se está convirtiendo en un medio eficaz para dominar el conocimiento no solo para resolver muchos problemas científicos y tecnológicos, sino también para proteger el medio ambiente a fin de salvar vida en nuestro planeta.

Durante muchos siglos, el sistema educativo se ha mejorado constantemente y en nuestro tiempo le permite obtener una cantidad de conocimiento significativamente mayor en un período de tiempo más corto, que está en constante crecimiento. Si en la década de 1870 el volumen de conocimiento de toda la humanidad aumentó aproximadamente dos veces en una década, en la década de 1980, en 5 años, en la década de 1990, cada año, a principios de este siglo este período se redujo a varios meses.

El desarrollo de la educación es la tarea más importante de cualquier Estado y de la humanidad en su conjunto. En muchos países, las autoridades ilustradas son conscientes de que invertir en educación -potencial intelectual- es una forma rentable de inversión. Sin embargo, el sistema educativo en diferentes paises financiado de diferentes maneras. Por ejemplo, el costo anual de la educación por estudiante en los EE. UU. es de 18,57 mil dólares, en Dinamarca, 11,60, en España, 6,03 y en México, solo 5,30 mil dólares.

El rápido crecimiento del volumen de nuevos conocimientos, sujeto a un patrón exponencial, exige un aumento de la eficacia de la formación y un aumento de su duración. Actualmente, la duración media de los estudios en Europa es de 15 años, en América del Norte es de 14 años, en Sudamerica- 13 años, en Asia - 9,2 años, en África - 7 años y en todo el mundo - un promedio de 10 años. Se supone que en las próximas décadas, la duración de la formación requerida para un especialista altamente calificado se acercará a los 18 años. A pesar de la amplia distribución de la educación, no cubre a toda la población del mundo, ni siquiera en el nivel primario. Según las estadísticas de la ONU, alrededor de 3.500 millones de personas en el mundo saben leer y escribir, lo que representa aproximadamente 3 veces más que hace 40 años. Al mismo tiempo, aproximadamente 900 millones de adultos no saben leer ni escribir, y dos tercios de ellos son mujeres. La tasa de analfabetismo de adultos en muchos países en desarrollo es superior al 50%: en Nigeria - 80%, en Malí - 73%, en Irak, Etiopía y Bangladesh - 60%, en Pakistán - 58%.

Cada año desde 1990, el número de niños en la escuela ha aumentado en alrededor de 10 millones en todo el mundo, y hoy en día hay alrededor de 700 millones. Al mismo tiempo, más de 100 millones de niños en edad escolar no tienen la oportunidad de sentarse en la escuela. escritorio Garantizar la educación primaria universal es una de las prioridades formuladas en la Declaración del Milenio de la ONU.

Los problemas de la educación fueron discutidos en 2006 en la cumbre del G8 en San Petersburgo, donde se tomaron decisiones sobre cooperación internacional encaminadas a mejorar la calidad educación Nacional y su accesibilidad a la población en general.

Solo a través de un sistema educativo perfecto, incluida la educación espiritual y moral, la sociedad moderna podrá preservar el medio ambiente natural y garantizar el desarrollo ulterior de la civilización.

Los frutos de la educación doméstica. No sumergirse en la naturaleza salvaje de la historia educación rusa, se puede afirmar inequívocamente que el sistema educativo ha sido reformado en todo momento, aunque no siempre fue necesario. No ha habido una necesidad urgente de reformar la educación en las últimas décadas. Después de todo, con todas las fallas de la estructura social anterior y el utopismo de la ideología comunista, en el pasado reciente, se estableció un sistema educativo en nuestro país, que hizo posible que todos recibieran buenos conocimientos.

Las reformas precipitadas y fallidas que comenzaron en nuestro país en la década de 1990 y que aún continúan bajo el signo de la democratización, la liberalización, la humanización y otras modernizaciones, han llevado no solo al empobrecimiento masivo del pueblo ruso y al enriquecimiento de un pequeño grupo de empresarios. libre de conciencia, sino también a una fuerte caída en el nivel de educación, lo que ahora se llama la calidad de la educación en la dirección de los funcionarios ministeriales. Al mismo tiempo, la política de educación de calidad se ha convertido en una política de completa ilusión. Como resultado, el conocimiento ha sido devaluado. Perdió el respeto y el honor a los maestros y maestras. Sus salarios se han reducido drásticamente. Florecen diversas formas de servicios "educativos" pagados, bajo el pretexto de los cuales se benefician muchos directores de las llamadas instituciones educativas, y los maestros reciben un salario miserable. Los alumnos dejaron de escuchar a los maestros y padres, y los estudiantes dejaron de escuchar a los maestros. A veces se cometen crímenes terribles: maestros y profesores, que se esfuerzan por dar lo más preciado: el conocimiento, se convierten en víctimas de la agresión de sus alumnos mal educados.

El preciado tiempo de los jóvenes comenzó a absorber diversas películas y espectáculos que mostraban relaciones íntimas, juegos de computadora y, sobre todo, Internet con inagotables servicios de seducción. Los niños comenzaron a mostrar sus habilidades latentes para escribir y dibujar de forma más activa en las fachadas de las casas, en las paredes de las escuelas y en los pupitres. Algunas escuelas y universidades se han convertido en madrigueras de drogadictos. Fumar e incluso el alcohol se han puesto de moda, a lo que los niños son introducidos en su más tierna infancia. Y el resultado, como dicen, no se hizo esperar: se puso a disposición de los niños y adolescentes una gran cantidad de entretenimiento, bajo el pretexto recreación cultural los jóvenes están estupefactos, y en este ambiente turbio, muchos bribones están ganando mucho dinero organizando reuniones donde todos los medios son buenos: equipos de audio y video potentes, drogas y alcohol.

A juzgar por la definición de educación dada en la Ley de la Federación de Rusia "Sobre la educación" (la educación es educación y capacitación en interés de una persona, la sociedad y el estado), el proceso educativo incluye un componente importante: la educación. Una buena educación solo puede crecer en suelo fértil con pautas espirituales y morales fortalecidas por la crianza.

Conceptos de las ciencias naturales modernas. Karpenkov S. Kh.

6ª ed., revisada. y adicional - M.: Superior. escuela, 2003. - 488 p.

El libro de texto está escrito de acuerdo con los Estándares Educativos del Estado (GOS 2000). Describe los problemas del conocimiento científico-natural del mundo circundante, los conceptos fundamentales, los principios y las leyes de la naturaleza, problemas reales de las ciencias naturales modernas, relacionado con el estudio de los procesos naturales y las propiedades de la materia a nivel molecular, refleja los aspectos científicos naturales de la energía, la ecología y destaca los logros más importantes de las ciencias naturales que subyacen a las tecnologías intensivas en ciencia modernas.

Diseñado para estudiantes de instituciones de educación superior. Puede ser interesante y útil para una amplia gama de lectores.

Formato: pdf (6ª ed., revisada. y añadir., 2003 )

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PRÓLOGO A LA SEXTA EDICIÓN

La primera edición del libro propuesto se publicó en 1997. Fue uno de los primeros libros de texto dedicados a la disciplina "Conceptos de las ciencias naturales modernas", estudiado por estudiantes de instituciones de educación superior de áreas socioeconómicas y humanitarias.

Con la acumulación de nuevos materiales e información, las ediciones posteriores se mejoraron y complementaron significativamente y se les hicieron correcciones y aclaraciones. Al finalizar, muchos años de experiencia en la docencia y realización de clases prácticas en Universidad Estatal administración. Como resultado, se mejoró y modificó el libro de texto: se redujo el número de capítulos de diecinueve (en la primera edición) a once (en ediciones posteriores), se reemplazó la información obsoleta por otra nueva, se reescribieron algunas secciones, etc. sexta edición fue revisada y corregida sustancialmente.

En el libro de texto propuesto, el conocimiento fundamental de las ciencias naturales se presenta de forma concisa y accesible, es decir, conocimiento sobre la naturaleza que toda persona educada necesita para no solo contar los secretos, el poder y la belleza de la naturaleza, sino también para comprender lo que se debe hacer para preservar el medio ambiente y vivir en armonía con la naturaleza.

Al estudiar los conceptos de las ciencias naturales modernas, es útil recordar las instrucciones del publicista ruso D.I. Pisareva (1840-1868): "Tienes que estudiar en la escuela, pero aún necesitas estudiar mucho más después de salir de la escuela".

El libro está destinado a estudiantes de instituciones de educación superior de cursos a tiempo completo, vespertinos y por correspondencia en las especialidades de economía, derecho, gestión, filosofía, sociología, ecología, gestión, marketing, ciencia de los productos básicos, turismo, negocios, finanzas, espíritu empresarial, etc.

Prólogo .................................................. ............... ................................... .............. .................. ocho

Introducción .................................................. . .................................................. .. ......... 9

PARTE I. LAS CIENCIAS NATURALES Y EL MUNDO MODERNO............................ 11

1. Las ciencias naturales y el mundo que los rodea ....................................... .... ................... 13

1.1. conocimiento de las ciencias naturales y educación moderna................................ 13

1.2. El papel de las ciencias naturales en la formación del conocimiento profesional. . Dieciocho

1.3. El conocimiento científico-natural y el ámbito de la gestión ............................................... ..... .23

1.4. Problemas Fundamentales y Aplicados de las Ciencias Naturales ................................ 27

1.5. Ciencias naturales y matemáticas .............................................. .................. ................. 31

1.6. El desarrollo de las ciencias naturales y las tendencias pseudocientíficas ......................... 35

1.7. Las ciencias naturales y la moral .............................................. .......... ........... 42

1.8. Principios racionales e irracionales de la cognición ............................................... ...... 46

56

2. Conocimiento científico-natural del mundo circundante ........................................... 57

2.1. El proceso del conocimiento científico natural ............................................... .................... .57

2.2. Formas de conocimiento científico-natural ............................................... .. ... 62

2.3. Métodos y técnicas de investigación en ciencias naturales ....................................... 70

2.4. Descubrimiento científico y prueba .............................................. ........................................... 77

2.5. Experimento - la base de las ciencias naturales ........................................... .... ... 82

2.6. Medios modernos de investigación en ciencias naturales ............ 85

2.7. Los logros más importantes de las ciencias naturales modernas ....................................... .......... 90

Preguntas de prueba .................................................. .................................. 93

PARTE II. LEYES Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES DE LAS CIENCIAS NATURALES

3. Principios y leyes fundamentales ............................................... ... ...................... 97

3.1. La física es una rama fundamental de las ciencias naturales ....................................... .......... 97

3.2. Materia y movimiento, tiempo y espacio .......................................... 104

3.3. El concepto de atomismo. Discreción y continuidad de la materia. . . 108

3.4. Interacciones fundamentales ................................. ,...................... . ........ EN

3.5. El principio de la relatividad ............................................. ................................... 116

3.6. Propiedades del espacio - tiempo y leyes de conservación .......................... 118

3.7. Leyes fundamentales de Newton .................................................. .......... ......... 122

3.8. Propiedades estadísticas y termodinámicas de los macrosistemas.... 125

3.9. Leyes de la termodinámica .................................................. .................................................... 129

3.10 Concepto electromagnético ............................................... .................................................. .. 134

3.11.Propiedades de onda corpuscular de la luz ........................................... .... ... 138

Preguntas de prueba .................................................. .......................................................... 143

4. Niveles atómicos a nucleónicos de la estructura de la materia........................... 144

4.1. La estructura de los átomos ............................................... ..... ................................... 144

4.2. Propiedades de las ondas corpusculares de las micropartículas ............................... .. 147

4.3. Naturaleza probabilística de los microprocesos ............................................... ................ ...... 150

4.4. Los sistemas atómicos modernos ............................................... .................................. 153

4.5. Procesos nucleares .................................................. .................. ................................ .......... 156

4.6. Partículas elementales................................................ .......................... 164

4.7. Perspectivas para el desarrollo de la física del micromundo ............................................... ...... ........ 166

169

PARTE III . CONCEPTOS NATURALES-CIENTÍFICOS DEL DESARROLLO. . . 171

5. El concepto de desarrollo y evolución del Universo ........................................... ....... ............. 173

5.1. La esencia del concepto de desarrollo ............................................... .................................................... 173

5.2. Evolución del Universo .............................................................. .................................................................. .176

5.3. Estructura del Universo ............................................... .................................................................. ........ 182

5.4. Medios de Observación de los Objetos del Universo........................................... 185

5.5. El problema de la búsqueda de civilizaciones extraterrestres ........................................... .... ........ 188

5.6. El sistema solar es parte del universo ........................................... .... ............. 190

5.7. La tierra es un planeta del sistema solar ........................................... .... ...... 195

Preguntas de prueba .................................................. ............................................ 202

6. Conocimiento de las ciencias naturales sobre sustancia .................................................... 203

6.1. Desarrollo del conocimiento químico .............................................. .................................. 203

6.2. Síntesis de sustancias químicas .............................................. ............................... 207

6.3. Catálisis moderna ................................................. ............................................... 212

6.4. Formación de sustancias terrestres y extraterrestres ............................................... ... 218

6.5. Recursos naturales de materias primas .............................................. .................................................... 220

6.6. Materias primas orgánicas .............................................. .................................................. 227

6.7. Nuevos elementos químicos .................................................. .................................. 234

6.8. Procesos químicos prometedores ............................................... .................... ... 238

6.9. Materiales modernos .................................................. .................................................... 243

6.10. Materiales prometedores ................................................. .................... ................... 252

Preguntas de prueba .................................................. .................................. 261

7. Nivel de biosfera organizaciones asunto ................................................. 262

7.1. El origen de la materia viva .............................................. .................................... 262

7.2. Portador de información genética .............................................. ..................................... 264

7.3. Estructura y funciones de las proteínas .............................................. ............................... 269

7.4. La estructura y tipos de células ............................................... .................... ................... 271

7.5. Origen de la vida ............................................... .................................................... 275

7.6. Antecedentes de la idea evolutiva .............................................. ........... ......... 279

7.7. La evolución de la vida .................................................. ..... ............................................. .283

7.8. Flora y fauna ............................................................. . ............. 294

7.9. El hombre es un fenómeno de la naturaleza ............................................... .. ............................. 302

7.10. Vida humana ................................................ .................................. ................ ......... 310

7.11. Alargar la vida del cuerpo ............................................... ............................................... 321

7.12. Formación de la noosfera .............................................. ............................... 327

Preguntas de prueba .................................................. ............................................ 328

PARTE IV . BASES CIENTÍFICAS NATURALES DE LA TECNOLOGÍA MODERNA
NOLOGÍA, ENERGÍA Y ECOLOGÍA.................................................... ..... 329

8. Aspectos de las ciencias naturales de las tecnologías .................................. ..... ..... 331

8.1. Desarrollo de herramientas informáticas ............................................... .. 331

8.2. Medios modernos de acumular información ............................................... .337

8.3. Los sistemas multimedia y el mundo virtual ............................................... ... 342

8.4. Tecnologías micro y nanoelectrónicas ............................................... .................... .344

8.5. Tecnología láser .................................................. .................. ................................ ...... 352

8.6. Biotecnologías modernas .................................................. ............................... 359

8.7. Tecnologías genéticas ................................................. .................. ................................ ........ 361

8.8. El problema de la clonación .............................................. .................................................. 364

366

9. Problemas científico-naturales de la energía moderna ........................................... 367

9.1. La energía es la fuente del bienestar ........................................... .... ............. 367

9.2. Conversión de energía ................................................ .................................................... 369

9.3. Eficiencia en la producción y consumo de energía ........................................... .... 373

9.4. Las centrales térmicas ............................................... .................................... 375

9.5. Aumentar la eficiencia de los sistemas energéticos ............................................... ... 376

9.6. Fuentes hidroeléctricas y fuentes geotérmicas de energía ....................................... 382

9.7. Energía solar ............................................... . .................................... 387

9.8. Energía eólica................................................ .......................................... 389

9.9. La energía nuclear................................................ ............................................... 392

9.10. Peculiaridades de la industria eléctrica nacional ............................................... ..................... ...... 396

Preguntas de prueba .................................................. .................................... 398

10. Aspectos científico-naturales de la ecología.......................................... 399

10.1. Las catástrofes globales y la evolución de la vida ........................................... .... 399

10.2. Prevención de catástrofes ecológicas ............................................... 403

10.3. Los desastres naturales y el clima ............................................... .......... 405

10.4. Efecto invernadero y precipitación ácida ............................................... ..... . 412

10.5. Conservación de la capa de ozono .............................................. .......................................... 416

10.6. Los recursos hídricos y su conservación .............................................. ........... ......... . 420

10.7. Consumo de energía y nuestro entorno de vida.................................... 422

10.8. Impacto radiactivo en la biosfera ............................................... .. 425

10.9. Problemas científico-naturales de la protección del medio ambiente ....... 431
Preguntas de prueba .................................................. ............................................ 434

11. Armonía de la naturaleza y el hombre. .................................................................... 435

11.1. El ser humano y la naturaleza ............................................... .................................... 435

11.2. Conservación de los recursos naturales .............................................. .......... ........ 436

11.3. Actualización de los sistemas de energía .............................................. .................................... 438

11.4. Consumo eficiente de energía ............................................... ................... ..... 439

11.5. Ahorro de recursos materiales .............................................. ................... ...... 444

11.6. Ahorro de recursos en el transporte .............................................. .......... ...... 446

11.7. Ciudades y naturaleza ............................................................. ............................. 451

11.8. Resolver problemas de reciclaje .............................................. ............... .............. 454

11.9. Tecnologías prometedoras y medio ambiente................................... 459

11.10. Globalización de los procesos biosféricos ............................................... .......... .460

Preguntas de prueba .................................................. .................................... 462

Conclusión................................................. .................................................. . ..... 464

Literatura................................................. .................................................. . ............... 465

Glosario de términos especiales .............................................. .................................................................. . 466

Índice de nombres .................................................. ................ .................................. ............... .......... 479

Para limitar los resultados de la búsqueda, puede refinar la consulta especificando los campos en los que buscar. La lista de campos se presenta arriba. Por ejemplo:

Puede buscar en varios campos al mismo tiempo:

operadores logicos

El operador predeterminado es Y.
Operador Y significa que el documento debe coincidir con todos los elementos del grupo:

Investigación y desarrollo

Operador O significa que el documento debe coincidir con uno de los valores del grupo:

estudiar O desarrollo

Operador NO excluye los documentos que contienen este elemento:

estudiar NO desarrollo

Tipo de búsqueda

Al escribir una consulta, puede especificar la forma en que se buscará la frase. Se admiten cuatro métodos: búsqueda basada en morfología, sin morfología, búsqueda de un prefijo, búsqueda de una frase.
Por defecto, la búsqueda se basa en la morfología.
Para buscar sin morfología, basta poner el signo de "dólar" antes de las palabras en la frase:

$ estudiar $ desarrollo

Para buscar un prefijo, debe colocar un asterisco después de la consulta:

estudiar *

Para buscar una frase, debe encerrar la consulta entre comillas dobles:

" investigación y desarrollo "

Buscar por sinónimos

Para incluir sinónimos de una palabra en los resultados de búsqueda, coloque una almohadilla " # " antes de una palabra o antes de una expresión entre paréntesis.
Cuando se aplica a una palabra, se encontrarán hasta tres sinónimos para ella.
Cuando se aplica a una expresión entre paréntesis, se agregará un sinónimo a cada palabra si se encuentra uno.
No es compatible con búsquedas sin morfología, prefijos o frases.

# estudiar

agrupamiento

Los paréntesis se utilizan para agrupar frases de búsqueda. Esto le permite controlar la lógica booleana de la solicitud.
Por ejemplo, debe realizar una solicitud: busque documentos cuyo autor sea Ivanov o Petrov, y el título contenga las palabras investigación o desarrollo:

sopa de letras aproximada

Para una búsqueda aproximada, debe poner una tilde " ~ " al final de una palabra en una frase. Por ejemplo:

bromo ~

La búsqueda encontrará palabras como "bromo", "ron", "prom", etc.
Opcionalmente, puede especificar el número máximo de ediciones posibles: 0, 1 o 2. Por ejemplo:

bromo ~1

El valor predeterminado es 2 ediciones.

Criterio de proximidad

Para buscar por proximidad, es necesario poner una tilde" ~ " al final de una frase. Por ejemplo, para buscar documentos con las palabras investigación y desarrollo dentro de 2 palabras, use la siguiente consulta:

" Investigación y desarrollo "~2

Relevancia de la expresión

Para cambiar la relevancia de expresiones individuales en la búsqueda, use el signo " ^ " al final de una expresión, y luego indicar el nivel de relevancia de esta expresión en relación con las demás.
Cuanto más alto sea el nivel, más relevante será la expresión dada.
Por ejemplo, en esta expresión, la palabra "investigación" es cuatro veces más relevante que la palabra "desarrollo":

estudiar ^4 desarrollo

Por defecto, el nivel es 1. Los valores válidos son un número real positivo.

Buscar dentro de un intervalo

Para especificar el intervalo en el que debe estar el valor de algún campo, debe especificar los valores límite entre paréntesis, separados por el operador A.
Se realizará una clasificación lexicográfica.

Dicha consulta arrojará resultados con el autor comenzando por Ivanov y terminando con Petrov, pero Ivanov y Petrov no se incluirán en el resultado.
Para incluir un valor en un intervalo, use corchetes. Utilice llaves para escapar de un valor.

Todos los libros del autor: Karpenkov S. (2)

Karpenkov S. Conceptos de las ciencias naturales modernas: libro de texto para universidades

Introducción.. 4
PARTE I. LAS CIENCIAS NATURALES Y EL MUNDO MODERNO.. 6
Capítulo I. CIENCIAS NATURALES Y MEDIO AMBIENTE 6
1.1. El papel de las ciencias naturales en la formación del conocimiento profesional 6
1.2. Las ciencias naturales en un mundo cambiante... 10
1.3. Problemas fundamentales y aplicados de las ciencias naturales... 12
1.4. Ciencias naturales y matemáticas... 14
1.5. Desarrollo de las ciencias naturales y tendencias anticientíficas 16
1.6. Ciencias naturales y moral... 19
1.7. Imagen racional y real del mundo.. 22
1.8. Ciencias naturales y conocimientos religiosos. 24
Preguntas de prueba. 28
Capitulo dos. CONOCIMIENTO NATURAL-CIENTÍFICO DEL MEDIO AMBIENTE 29
2.1. El conocimiento científico natural es el proceso de comprender la verdad... 29
2.2. Formas de conocimiento de las ciencias naturales. 32
2.4. Descubrimiento científico y prueba 41
2.5. Experimento - la base de las ciencias naturales 44
2.6. Medios modernos de investigación en ciencias naturales... 49
2.7. Los logros más importantes de las ciencias naturales modernas 52
Preguntas de prueba. 55
PARTE II. LEYES Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES DE LAS CIENCIAS NATURALES. 56
Capítulo 3. PRINCIPIOS Y LEYES FUNDAMENTALES... 56
3.1. La física es una rama fundamental de las ciencias naturales.. 56
3.2. El concepto de atomismo y la universalidad de las leyes físicas. 61
3.3. Interacciones fundamentales. 63
3.4. Conceptos de materia, movimiento, espacio y tiempo.. 66
3.5. El principio de relatividad e invariancia ... 69
3.6. Propiedades del espacio, tiempo y leyes de conservación 71
3.7. Leyes fundamentales de Newton 73
3.8. Propiedades estadísticas y termodinámicas de macrosistemas 75
3.9. Leyes de la termodinámica. 78
3.10. Concepto electromagnético 80
3.11. Propiedades de onda corpuscular de la luz. 83
Preguntas de prueba. 87
Capítulo 4. NIVELES ATÓMICOS Y NUCLEÓNICOS DE LA ORGANIZACIÓN DE LA MATERIA... 87
4.1. La evolución de las ideas sobre la estructura de los átomos... 87
4.2. Los postulados de Bohr.. 89
4.3. Propiedades de onda corpuscular de micropartículas. 90
4.4. Naturaleza probabilística de los microprocesos.. 92
4.5. partículas elementales 93
4.6. La estructura del núcleo atómico ... 95
4.7. Procesos nucleares 97
4.8. Perspectivas para el desarrollo de la física del microcosmos... 100
Preguntas de seguridad ... 103
PARTE III. CONCEPTOS NATURALES-CIENTÍFICOS DEL DESARROLLO 103
Capítulo 5. CONCEPTOS DE DESARROLLO Y EVOLUCIÓN DEL UNIVERSO. 103
5.1. La esencia del concepto de desarrollo.. 103
5.2. Evolución del Universo.. 106
5.3. Estructura del Universo.. 109
5.4. Medios de observación de objetos del Universo.. 111
5.5. El problema de la búsqueda de civilizaciones extraterrestres.. 113
5.6. El sistema solar es parte del universo.. 114
5.7. Planeta Tierra sistema solar 118
Preguntas de seguridad .. 123
Capítulo 6. EVOLUCIÓN DEL CONOCIMIENTO EN CIENCIAS NATURALES SOBRE LA SUSTANCIA 123
6.1. Desarrollo del conocimiento químico. 123
6.2. Gestión de procesos químicos. 127
6.3. Síntesis sustancias químicas... 128
6.4. catálisis moderna. 131
6.5. Formación de sustancias terrestres y extraterrestres.. 135
6.6. Recursos naturales de materias primas 136
6.7. Materias primas orgánicas 141
6.8. Nuevos elementos químicos e isótopos... 146
6.9. Procesos químicos prometedores.. 149
6.10. sintéticos 153
6.11. Materiales tradicionales con nuevas propiedades 158
6.12. Materiales prometedores... 162
Preguntas de seguridad ... 171
Capítulo 7. BIOSFERA NIVEL DE ORGANIZACIÓN DE LA MATERIA 172
7.1. Sistemas vitales fundamentales. 172
7.2. Equilibrio de procesos bioquímicos. 173
7.3. Portador de información genética. 174
7.4. Propiedades genéticas 176
7.5. Las proteínas son la base de los sistemas vivos. 179
7.6. La estructura y tipos de células. 181
7.7. La idea moderna del origen de la vida... 183
7.8. Antecedentes de la idea evolutiva 187
7.9. La evolución de la vida. 189
7.10. Vida vegetal y animal... 197
7.11. El hombre es un fenómeno de la naturaleza. 203
7.12. Soporte vital humano 206
7.13. Alargar la vida del cuerpo 213
7.14. Formación de la noosfera. 217
Preguntas de seguridad ... 218
PARTE IV. BASES CIENTÍFICO-NATURALES DE LAS TECNOLOGÍAS MODERNAS, LA ENERGÍA Y LA ECOLOGÍA. 219
Capítulo 8. CONCEPTOS DE DESARROLLO DE TECNOLOGÍAS MODERNAS Y ENERGÍA. 219
1.1. Desarrollo de medios técnicos de tecnología de la información 219
8.2. Medios modernos de acumulación de información 223
8.3. Sistemas multimedia y mundo virtual... 228
8.4. Tecnologías micro y nanoelectrónicas 230
8.5. Tecnologías láser.. 236
8. 6. Biotecnologías modernas 241
8.7. Tecnologías genéticas.. 242
8. 8. Problemas de clonación... 244
Preguntas de seguridad ... 245
Capítulo 9. PROBLEMAS NATURALES Y CIENTÍFICOS DE LA ENERGÍA.
9.1. Idea moderna de la energía.. 246
9. 2. Conversión y consumo de energía.. 248
9.3. Eficiencia de producción y consumo de energía 250
9.4. Centrales térmicas .. 251
9.5. ... 255
9.7 Energía solar... 258
9.8 Energía eólica 260
9.9. La energía nuclear. 262
9.10. Características del desarrollo de la energía doméstica 266.
9.11. Energía de los océanos 267
9.12. Energía del futuro. 269
Preguntas de seguridad ... 269
Capítulo 10. ASPECTOS NATURALES Y CIENTÍFICOS DE LA ECOLOGÍA... 270
10.1. Catástrofes globales y evolución de la vida... 270
10.2. Biosfera y prevención de catástrofes ecológicas.. 272
10.Z. Desastres naturales y clima. 275
10.4. Efecto invernadero y precipitación ácida 279
10.5. Preservación de la capa de ozono.. 281
10.6. Recursos hídricos y problemas de su conservación.. 283
10.7. El consumo de anergía y nuestro hábitat. 285
10.8. Impacto radiactivo en la biosfera 286
10.9. Problemas científicos naturales de la protección del medio ambiente.. 291
Preguntas de seguridad ... 292
Capítulo 11. ARMONÍA DE LAS ACTIVIDADES LABORALES DE LAS PERSONAS Y LA NATURALEZA
11.1. Actualizaciones del sistema de energía 293
11.2. Industria, transporte y ambiente 294
11.3. Ciudades y naturaleza... 297
11.4. Resolviendo problemas de reciclaje.. 300
11.5. Perspectiva materiales, tecnologías y medio ambiente.. 304
Preguntas de seguridad ... 306
Conclusión.. 307
Glosario de términos especiales... 307
Índice de nombres ... 317

CONCEPTOS MODERNO CIENCIAS NATURALES

segunda edicion,
corregido y complementado

editorial
"Proyecto Académico" 2000

UDC50
bbc 20
K 26

REVISORES:

Departamento de Filosofía de la Academia Financiera
bajo el Gobierno de la Federación Rusa
(jefe del departamento prof. MV Vagliano)
y laureado del Premio Estatal de la URSS
en el campo de la ciencia y la tecnología, Dr. tech. ciencias,
profe. VIRGINIA. Shakhnov

Karpenkov S. Kh.
K26 Conceptos de las ciencias naturales modernas: un libro de texto para universidades. - M.: Proyecto Académico, 2000. Ed. 2º, rev. y adicional - 639 pág.

ISBN 5-8291-0085-1

El libro de texto está escrito de acuerdo con el Estándar Educativo del Estado. Describe los principios fundamentales, las leyes, los conceptos y los logros más importantes de las ciencias naturales, así como también destaca los fundamentos de las ciencias naturales de las tecnologías modernas, la energía y la ecología.
Para estudiantes universitarios. Puede ser interesante y útil para una amplia gama de lectores.

UDC50
bbc 20

ISBN 5-8291-0085-1

Karpenkov S.Kh, 2000
Proyecto Académico, original-
maquetación, diseño, 2000

Dedicado a todos aquellos que
quisiera contar secretos
poder y bellezanaturaleza

Prefacio

En la sociedad moderna, se presta mucha atención no solo a varias ramas de las ciencias naturales, sino también al rápido desarrollo de alta tecnología, energía y ecología. Este libro de texto está dedicado a los conceptos fundamentales de las ciencias naturales y los fundamentos científicos naturales de las tecnologías modernas, la energía y la ecología.
El libro de texto consta de cuatro partes. En la parte I, se fundamenta la importancia práctica de las ciencias naturales en la sociedad moderna y se consideran las principales disposiciones del conocimiento científico-natural del mundo que nos rodea. La Parte II describe las leyes y conceptos fundamentales de las ciencias naturales. La Parte III está dedicada a los conceptos de las ciencias naturales del desarrollo de procesos en la naturaleza. La Parte IV trata de los fundamentos de las ciencias naturales de las tecnologías modernas, la energía y la ecología.
El material del libro de texto se presenta a nivel de conceptos, es decir, teniendo en cuenta las ideas fundamentales y los sistemas de puntos de vista sobre los temas de ciencias naturales en consideración. En la presentación del material se utilizaron expresiones matemáticas sencillas, fórmulas y términos conocidos por los escolares. La esencia científica natural de los temas en consideración se presenta de forma visual y accesible para un graduado de secundaria.
El libro de texto está escrito de acuerdo con el contenido. material didáctico del autor: "Conceptos básicos de las ciencias naturales modernas" (UNITI, 1998) y "Conceptos de las ciencias naturales modernas: Practicum" (UNITI, 1998), además de tener en cuenta las correcciones, cambios y adiciones al material presentado en el libro del autor. libro de texto publicado anteriormente "Conceptos de las ciencias naturales modernas" (UNITI, 1997).
El autor expresa su agradecimiento a los colegas y revisores cuyos comentarios y sugerencias contribuyeron a mejorar la calidad del libro.
Al estudiar los conceptos de las ciencias naturales modernas, es útil recordar la sabia advertencia del publicista ruso Dmitry Pisarev (1840-1868): "Debes estudiar en la escuela, pero aún debes estudiar mucho más después de terminar la escuela".
El libro está destinado a estudiantes de instituciones de educación superior de cursos de tiempo completo, vespertinos y por correspondencia de economía, derecho, filosofía, así como especialidades y especializaciones de administración, sociología, tecnología, administración, marketing, ciencia de productos básicos, turismo, negocios, finanzas, emprendimiento, etc.

CONCEPTOS DE LAS CIENCIAS NATURALES MODERNAS

Finalmente, doy una mano a una ciencia verdaderamente útil.
horacio

Introducción

Cualquier persona tiene curiosidad a una edad muy temprana, un deseo natural de conocer el mundo que lo rodea. “La curiosidad es similar a una persona, tanto ilustrada como salvaje”, dijo el destacado historiador y escritor ruso Nikolai Karamzin (1766-1826). Con la edad, el deseo inconsciente de conocer el mundo que nos rodea se convierte gradualmente en una forma consciente de curiosidad: el deseo de conocer las leyes que rigen la naturaleza y cómo aplicarlas, lo que permite a una persona prever las posibles consecuencias de sus acciones. Las leyes de la naturaleza y los métodos de su aplicación son la experiencia concentrada de la humanidad, que forma la base de la actividad práctica del hombre, capaz de protegerlo de posibles errores y fracasos y ayudarlo a alcanzar los objetivos deseados. La experiencia concentrada del hombre es la base fundamental y necesaria de todo proceso educativo: una persona debe saber cómo funciona el sistema más complejo - la naturaleza de la Tierra es su única morada, a la que debe su nacimiento y parte de la cual él mismo es .
La ciencia natural es la ciencia de los fenómenos y leyes de la naturaleza. Las ciencias naturales modernas incluyen muchas ramas de las ciencias naturales: física, química, biología, así como numerosas ramas relacionadas, como química Física, biofísica, bioquímica y muchos otros. Las ciencias naturales abordan una amplia gama de cuestiones sobre las numerosas y multilaterales manifestaciones de las propiedades de los objetos de la naturaleza, que pueden considerarse como un todo.
Si exponemos en detalle todo el material científico acumulado durante un largo período de tiempo en todas las ramas de las ciencias naturales, entonces obtenemos un tomo enorme, quizás necesario, pero de poca utilidad incluso para especialistas limitados en ciencias naturales, sin mencionar especialistas en humanidades. La tarea de presentar el material de las ciencias naturales se complica aún más por el hecho de que su forma debe ser accesible a los futuros especialistas, para quienes las ciencias naturales no son una disciplina que forme conocimiento profesional.
Para resolver este problema, se necesita un enfoque filosófico generalizador, teniendo en cuenta métodos didácticos avanzados basados ​​en los patrones de adquisición de conocimientos y la adquisición de habilidades y destrezas. La esencia de este enfoque radica en la presentación del material de las ciencias naturales a nivel de conceptos: ideas fundamentales y sistemas de puntos de vista. El enfoque sistemático conceptual es útil no solo para comprender el desarrollo de la ciencia natural en sí y los fenómenos y leyes de la naturaleza estudiados por ella, sino también para familiarizarse con los logros más importantes de la ciencia natural, sobre la base de los cuales la ciencia moderna intensiva. se desarrollan con éxito tecnologías que contribuyen a mejorar la calidad de los productos y actitud cuidadosa a la naturaleza.
Muchos logros de las ciencias naturales modernas, que forman la base de las tecnologías intensivas en ciencia, están asociados con un estudio integral de objetos y fenómenos naturales. Con la participación de los modernos medios técnicos de experimentación, es precisamente ese estudio el que hizo posible no solo crear superfuertes, superconductores y muchos otros materiales con propiedades inusuales, sino también dar una nueva mirada a procesos biológicos dentro de la célula e incluso dentro de la molécula. La mayoría de las ramas de las ciencias naturales modernas están conectadas de una forma u otra con el estudio molecular de ciertos objetos, lo que une a muchos científicos naturales involucrados en problemas altamente especializados. Los resultados de este tipo de investigación son el desarrollo y la producción de nuevos productos de alta calidad y, sobre todo, bienes de consumo. Para saber a qué precio se entregan dichos productos: el componente más importante de la economía, cuáles son las perspectivas para el desarrollo de tecnologías modernas intensivas en ciencia que están estrechamente relacionadas con problemas económicos, sociales, políticos y de otro tipo, ciencia natural fundamental se necesitan conocimientos, incluida una comprensión conceptual general de los procesos moleculares, en los que se basan los logros más importantes de las ciencias naturales modernas.
Los medios modernos de las ciencias naturales -la ciencia de las leyes fundamentales, los fenómenos naturales y las diversas propiedades de los objetos naturales- hacen posible estudiar muchos de los procesos más complejos a nivel de núcleos, átomos, moléculas y células. Los frutos de la comprensión del verdadero conocimiento sobre la naturaleza a un nivel tan profundo son conocidos por toda persona educada. Materiales sintéticos y compuestos, enzimas artificiales, cristales artificiales: todos estos no solo son objetos reales de desarrollo de los científicos naturales, sino también productos de consumo de diversas industrias que producen una amplia gama de bienes de consumo. En este sentido, el estudio de los problemas de las ciencias naturales a nivel molecular en el marco de las ideas fundamentales - conceptos - es sin duda relevante, útil y necesario para futuros especialistas en ciencias naturales y técnicos altamente calificados, así como para aquellos cuyas actividades profesionales son no directamente relacionado con las ciencias naturales, es decir, para futuros economistas, especialistas en administración, comerciantes, abogados, sociólogos, psicólogos, periodistas, gerentes, etc.
Recientemente, cada vez más a menudo no hablan de la interacción química de las sustancias y el aumento de su actividad química, sino de cambiar la estructura de una molécula, de romper la cadena de moléculas, de la interacción de los haces moleculares, de conectar fragmentos. de moléculas de ADN, etc. En el léxico de especialistas y comentaristas científicos, los periodistas utilizan cada vez más las palabras "molécula", "estructura molecular", etc. Y esto significa que el nivel moderno de las ciencias naturales refleja una comprensión de los fenómenos que ocurren en naturaleza, así como los procesos observados en los laboratorios, teniendo en cuenta la estructura y el comportamiento de cada molécula. Es gracias a esta comprensión que se sintetizan sustancias que no existían previamente en la naturaleza con propiedades fundamentalmente nuevas, y se crean nuevas máquinas, dispositivos, productos, etc. a partir de ellas, se cultivan variedades de alta calidad. plantas cultivadas, están siendo desarrollados formas efectivas y remedios para las enfermedades, etc.
A primera vista, puede parecer que este tipo de conocimiento no es necesario en absoluto, por ejemplo, por un futuro especialista en gestión o un periodista. En realidad, sin ellos, un especialista en gestión no podrá elegir una dirección prometedora de su actividad, porque cualquier negocio está conectado de alguna manera con una nueva base material y nuevas tecnologías. Por lo tanto, un especialista en gestión, si es un verdadero especialista, debe tener un conocimiento profundo y completo. Lo mismo puede decirse de un periodista: sin una comprensión profunda del problema que se comenta, un periodista no es capaz de transmitir correcta y popularmente los logros científicos más importantes a una amplia gama de lectores. Sin los conocimientos necesarios, un periodista puede orientar erróneamente a la opinión pública y provocar una decisión sesgada, como sucedió, por ejemplo, con el irrazonable anuncio de una moratoria temporal a la ingeniería genética (1975-1985).
Debe decirse que el conocimiento de las ciencias naturales con una comprensión conceptual de los logros más importantes de las ciencias naturales modernas es necesario no solo para los futuros economistas, abogados, gerentes, empresarios y otros especialistas altamente calificados, sino también para cualquier persona culta, independientemente de la tipo de su actividad.
El conocimiento no viene por sí mismo. Hay que trabajar duro, estudiar diligentemente, entendiendo la libertad como una necesidad consciente. “Uno debe aprender sin avergonzarse y enseñar sin ser tacaño”, dijo en la antigüedad el famoso pensador Basilio el Grande (c. 330-379), y solo en este caso se puede esperar el éxito.

Conclusión

La naturaleza como objeto de estudio de las ciencias naturales es compleja y diversa en sus manifestaciones: está en constante cambio y en constante movimiento. El círculo de conocimiento al respecto se está ampliando, y el área de su conjugación con el campo ilimitado de la ignorancia se convierte en un enorme anillo borroso salpicado de ideas científicas: los granos de la ciencia natural. Algunos de ellos, con sus brotes, irrumpirán en el círculo del conocimiento clásico y darán vida a nuevas ideas, nuevos conceptos científicos naturales, mientras que otros permanecerán solo en la historia del desarrollo de la ciencia. Luego serán reemplazados por otros mejores. Tal es la dialéctica del desarrollo del conocimiento científico-natural del mundo circundante.
Se puede hablar de la naturaleza como sujeto de las ciencias naturales en un estricto lenguaje científico. También puedes decir palabras simples sobre ella que tengan un significado profundo, como lo hizo el pensador y naturalista alemán Johann Goethe:
"¡Naturaleza! Rodeados y engullidos por ella, no podemos salir de ella ni penetrar más en ella... Nos atrapa en el torbellino de su danza y corre con nosotros hasta que, cansados, caemos de sus manos.
Ella siempre nos habla, pero no revela sus secretos. Actuamos constantemente sobre él, pero no tenemos poder sobre él.
Es la única artista: de la sustancia más simple crea las obras más opuestas, sin el menor esfuerzo, con la mayor perfección, y pone una especie de velo delicado sobre todo. Ella pensaba constantemente y piensa constantemente, pero no como una persona, sino como la naturaleza. Ella tiene su propio significado que lo abarca todo ...
No hay número de sus hijos. Ella es igualmente generosa con todos, pero tiene favoritos, a quienes derrocha mucho, sacrifica mucho. Ella toma a los grandes bajo su protección.
La vida es su mejor invento; la muerte es para ella un medio para una vida mejor.
Rodea al hombre de tinieblas y lo empuja hacia la luz. Todo acto suyo es bueno, porque todo es necesario; se demora para ser perseguida; se apresura para no saciarse.
No tiene discursos ni lenguaje, pero crea miles de lenguajes y corazones con los que habla y siente. Su corona es el amor. El amor sólo se acerca a ella. Con un toque de sus labios en la copa del amor, ella expia toda una vida de sufrimiento.
Es dura y gentil, ama y aterroriza, débil y omnipotente. No le arrebates una declaración de amor, no le atraigas un regalo, a menos que ella lo dé voluntariamente. Como ella crea, tú puedes crear para siempre.
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