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Stepan Karpenkov
Concepts des sciences naturelles modernes

PREFACE A LA DOUZE EDITION

Dédié aux jeunes obsédés par la soif de savoir - source d'harmonie et de perfection

Le manuel proposé, ainsi que d'autres livres de l'auteur, a reçu un prix d'État élevé - le prix du gouvernement Fédération Russe dans le domaine de l'éducation.

Plus de quinze ans qui se sont écoulés depuis la première édition (1997) ont montré que ce manuel s'est avéré utile et intéressant pour un large éventail de lecteurs et, surtout, pour les étudiants universitaires. les établissements d'enseignement, y compris les diplômés qui décident d'obtenir un deuxième l'enseignement supérieur. En témoignent ses nombreuses réimpressions.

Le contenu du manuel est de nature interdisciplinaire : il couvre un large éventail de connaissances sur la nature dont chacun a besoin personne instruite. Ces connaissances sont la ressource de base pour le développement de la société, le pouvoir créateur de l'humanité et un moyen efficace de préserver état naturel la nature.

À la suite de l'étude des concepts des sciences naturelles modernes, l'étudiant doit savoir:

- les principales dispositions de la connaissance du monde ;

– les lois fondamentales de la nature ;

– les concepts de sciences naturelles du développement ;

– fondations en sciences naturelles technologies modernes, énergie et écologie ;

– les moyens de résoudre les problèmes de sciences naturelles ;

- sur la base des connaissances en sciences naturelles, pour concentrer leurs activités pratiques sur la conservation de la nature et de ses ressources les plus riches ;

- fournir toute l'assistance possible pour résoudre les problèmes de sciences naturelles ;

maîtriser les compétences :

– l'application pratique des connaissances sur la nature en tant que ressource de base pour le développement économique ;

- organisation de l'activité de travail avec une combinaison harmonieuse de la nature et de l'homme;

être compétent :

– dans la résolution de problèmes pratiques de préservation de la biosphère et de sauvetage de la vie sur Terre.

Plusieurs éditions du manuel proposé ont été révisées, complétées et modifiées. Par rapport à la première édition, la dernière édition est essentiellement un nouveau livre avec des éléments didactiques qui répondent aux normes éducatives de l'État. Tous ses chapitres incluent de nouvelles informations et les dernières réalisations scientifiques naturelles.

Le manuel est destiné aux étudiants des établissements d'enseignement supérieur qui étudient dans les domaines et spécialités de la gestion, de l'économie, du droit, du tourisme, de l'entrepreneuriat, des affaires, de l'écologie, de la sociologie, etc., cours du jour, du soir et par correspondance.

DE LA PREFACE A LA SEPTIEME EDITION

Avec l'accumulation de nouveaux matériaux et informations, les éditions suivantes ont été considérablement améliorées, complétées, et des corrections et des clarifications leur ont été apportées. Lors de la finalisation, de nombreuses années d'expérience dans l'enseignement et la conduite de cours pratiques pour des étudiants de diverses spécialités ont été prises en compte. En conséquence, le manuel a été amélioré et modifié : le nombre de chapitres a été réduit de dix-neuf (dans la première édition) à onze (dans les éditions ultérieures), les informations obsolètes ont été remplacées par de nouvelles, certaines sections ont été écrites à nouveau, etc. La septième édition a été revue et corrigée.

Les pages du livre sont parsemées de grains précieux collectés au cours des millénaires par de nombreuses générations de scientifiques naturels et contenant le plus nécessaire, le guide, sans lequel il est impossible de commencer tout travail de création.

Les concepts des sciences naturelles modernes sont le lien le plus important reliant les sciences naturelles et les connaissances humanitaires et renforçant la base fondamentale de toutes les formes d'éducation.

À monde moderne approchent rapidement des crises économiques, environnementales, spirituelles et morales. La sortie d'eux est tout à fait possible si chaque personne vivant sur notre planète éveille la volonté de vérité naturelle-scientifique et spirituelle-morale et si chaque personne apporte sa propre contribution, quoique petite, mais réalisable, à la solution de ce problème global complexe. . Ce livre vous aidera à trouver votre propre façon de connaître la vérité.

Lors de l'étude des concepts des sciences naturelles modernes, il est utile de se rappeler les instructions du publiciste russe D.I. Pisareva (1840-1868): "Vous devez étudier à l'école, mais vous devez encore étudier beaucoup plus après avoir quitté l'école."

DE LA PREFACE A LA CINQUIEME EDITION

La cinquième édition proposée de ce manuel a été révisée et, par rapport à la précédente, contient de nouvelles informations sur les dernières réalisations majeures dans le domaine des sciences naturelles.

Le manuel se compose de quatre parties. La première partie démontre l'importance pratique des sciences naturelles dans la société moderne et les principales dispositions de la connaissance scientifique naturelle du monde environnant sont considérées. La deuxième partie décrit les lois fondamentales et les concepts des sciences naturelles. La troisième partie est consacrée aux concepts des sciences naturelles du développement des processus dans la nature. La quatrième partie traite des fondements scientifiques naturels des technologies modernes, de l'énergie et de l'écologie.

Le matériel du manuel est présenté dans le cadre de concepts - idées fondamentales et approche systématique - et est présenté sous une forme visuelle et accessible.

DE LA PRÉFACE À LA PREMIÈRE ÉDITION

Dans la société moderne, une grande attention est accordée non seulement aux diverses branches des sciences naturelles, mais également à l'évolution rapide de la haute technologie, de l'énergie et de l'écologie. Ce manuel est consacré aux concepts fondamentaux des sciences naturelles et aux fondements scientifiques naturels des technologies modernes, de l'énergie et de l'écologie.

Il se compose de cinq parties, qui exposent successivement les principales questions prévues par les normes d'enseignement de l'État pour l'étude de la discipline "Concepts des sciences naturelles modernes" dans les établissements d'enseignement supérieur.

Le manuel est écrit au niveau des concepts des problèmes de sciences naturelles, c'est-à-dire en tenant compte des idées fondamentales, des systèmes de vues sur les questions à l'étude. Lors de la présentation du matériel, des termes largement connus et des formules mathématiques simples sont utilisés, reflétant les lois fondamentales de la nature. L'essence scientifique naturelle des questions traitées est présentée sous une forme accessible à un large éventail de lecteurs.

Le livre est destiné aux étudiants des établissements d'enseignement supérieur de jour, du soir et formulaires de correspondance l'enseignement économique, juridique, philosophique et autres spécialités humanitaires.

INTRODUCTION

Enfin, je prête main-forte à une science vraiment utile.

Horace

Chaque personne, dès son plus jeune âge, se distingue par la curiosité - un désir naturel de connaître le monde qui l'entoure. "La curiosité s'apparente à une personne à la fois éclairée et sauvage", a déclaré l'éminent historien et écrivain russe N.M. Karamzine (1766–1826). Avec l'âge, la curiosité inconsciente se transforme progressivement en curiosité - un désir conscient d'apprendre les lois qui régissent la nature, d'apprendre à les appliquer dans son travail, en prévoyant ses conséquences possibles. Les lois de la nature et la manière dont elles sont appliquées reflètent l'expérience concentrée de l'humanité. Sur cette base, une personne est capable de se protéger des erreurs et il lui est plus facile d'atteindre les objectifs souhaités. L'expérience concentrée de l'humanité sous-tend toute processus éducatif.

Les sciences naturelles sont un système unifié de sciences sur les lois, les phénomènes et les propriétés des objets de la nature, y compris de nombreuses branches - les sciences naturelles.

Les réalisations les plus importantes des sciences naturelles constituent la base fondamentale des technologies modernes à forte intensité scientifique pour la production de divers produits, y compris les biens de consommation. Afin de savoir à quel prix ces produits sont donnés - la composante la plus importante de l'économie, quelles sont les perspectives de développement des technologies modernes étroitement liées aux problèmes économiques, sociaux et politiques, nous avons besoin de connaissances fondamentales sur la nature - les ressources naturelles connaissances scientifiques. À notre époque, les connaissances scientifiques naturelles sont devenues une sphère d'actions actives et représentent la ressource de base de l'économie, dépassant les ressources matérielles dans leur signification : capital, terre, travail, etc. Les connaissances scientifiques naturelles et les technologies modernes basées sur elles forment une nouvelle image de la vie, et une personne hautement éduquée ne peut s'éloigner des connaissances fondamentales sur le monde qui l'entoure sans risquer d'être impuissante dans ses activités professionnelles. « Sans les sciences naturelles, il n'y a pas de salut pour l'homme moderne ; sans cette nourriture saine, sans cette éducation stricte de la pensée par les faits, sans cette proximité avec la vie qui nous entoure », l'écrivain et philosophe russe A.I. a donné une si haute évaluation des connaissances en sciences naturelles. Herzen (1812-1879).

Si nous exposons en détail les connaissances en sciences naturelles accumulées dans toutes les branches des sciences naturelles, nous obtiendrons un volume énorme, peut-être nécessaire, mais de peu d'utilité même pour les spécialistes des sciences naturelles, sans parler des spécialistes des sciences humaines et sociales. zones économiques. La tâche de présentation est encore compliquée par le fait que sa forme doit être accessible aux étudiants dont l'avenir activité professionnelle n'a rien à voir avec les sciences naturelles. Pour résoudre ce problème, un principe philosophique généralisant est nécessaire. Son essence réside dans la présentation des connaissances scientifiques naturelles dans le cadre de concepts - des idées fondamentales et une approche systématique. Le principe conceptuel permet aux étudiants d'acquérir des connaissances fondamentales et complexes sur la nature et, sur leur base, d'approfondir des disciplines hautement spécialisées.

Moyens modernes les sciences naturelles permettent d'étudier bon nombre des processus les plus complexes au niveau des noyaux atomiques, des atomes, des molécules, des cellules, puis de synthétiser des substances aux propriétés inhabituelles qui n'existaient pas auparavant dans la nature, et à partir d'elles de produire de nouveaux matériaux pour diverses machines, appareils, produits, etc. De plus, grâce à ces recherches, des plantes cultivées à haut rendement sont cultivées, des traitements très efficaces contre les maladies sont développés, etc.

Tout domaine d'activité humaine prometteur est directement ou indirectement associé à une nouvelle base matérielle et à de nouvelles technologies, et la connaissance de leur essence scientifique naturelle est la clé du succès. Sans connaissances fondamentales sur la nature, une erreur opinion publique conduisant à une décision biaisée, comme cela s'est produit, par exemple, avec l'annonce injustifiée d'un moratoire temporaire (1975-1985) sur le génie génétique. Par conséquent, les connaissances en sciences naturelles sont nécessaires non seulement aux spécialistes hautement qualifiés, mais également à toute personne instruite, quel que soit son domaine d'activité.

Dans la poursuite des valeurs matérielles, l'humanité moderne a déjà dépassé les limites de l'état stable de la biosphère, qui comprend tous les êtres vivants ainsi que l'environnement. Cela signifie qu'à la suite de l'invasion de la civilisation dans la nature, un équilibre stable a déjà été perturbé, ce qui assure depuis longtemps la circulation des substances. Cela n'est pas sans rappeler les phénomènes naturels destructeurs qui se sont multipliés au cours de la dernière décennie : ouragans, tornades, inondations, tremblements de terre, sécheresses, causant d'énormes dégâts matériels et accompagnés d'un nombre croissant de victimes humaines.

La transformation d'une société de consommation moderne en une société éclairée spirituellement développée est une tâche extrêmement difficile. Il ne peut être résolu qu'en développant tout le système d'éducation par les forces communes des personnes éduquées, pour qui l'étoile directrice n'est pas le luxe, pas le profit et autres idoles séduisantes, mais le royaume du bien, de la liberté et de la vérité. Le chemin noble mais épineux vers un tel royaume commence par l'éducation par l'amour dès la plus tendre enfance, lorsque les bases spirituelles et morales sont posées pour l'assimilation des connaissances à tous les niveaux d'éducation, et se poursuit tout au long de la vie de chacun.

La connaissance ne vient pas d'elle-même. Vous devez travailler dur et étudier dur. «Il faut apprendre sans honte et enseigner sans être avare», comme le disait le penseur bien connu Basile le Grand (vers 330-379) dans les temps anciens, et ce n'est que dans ce cas que l'on peut espérer réussir.

PARTIE I LES SCIENCES NATURELLES ET LE MONDE MODERNE

Apprends, mon fils : la science raccourcit nos expériences de vie éphémère...

COMME. Pouchkine

Pour nous, la science des sciences naturelles est le levier même qui est le seul capable de tourner le monde entier vers le soleil.

M. Gorki

À la suite de l'étude de la partie I, l'étudiant doit savoir:

- l'objet et le sujet d'étude de la discipline "Concepts des sciences naturelles modernes" ;

– problèmes de sciences naturelles modernes;

- les principales dispositions des connaissances en sciences naturelles ;

– appliquer leurs connaissances dans la résolution de problèmes de conservation de la nature ;

maîtriser les compétences :

– attitude prudente envers la nature dans toute activité humaine pratique.

1. SCIENCES NATURELLES ET ENVIRONNEMENT

1.1. Connaissances et éducation en sciences naturelles

Histoire du développement des connaissances sur la nature. Tout au long de l'histoire du développement de la société, la base de l'éducation était la connaissance de la nature, la connaissance de l'homme et la connaissance de la société. Évidemment, ces trois composantes de l'éducation sont interconnectées : la nature a donné naissance à l'homme et l'homme forme la société. Selon l'éminent historien russe V.O. Klyuchevsky (1841-1911), "la personnalité humaine, la société humaine et la nature du pays sont les trois forces principales qui construisent la communauté humaine ... L'idéal de l'éducation historique du peuple consiste dans le développement complet et harmonieux de tous éléments de la vie communautaire et dans un rapport tel que chaque élément se développe et agisse dans la mesure de sa signification normale dans la composition sociale, sans se rabaisser et sans opprimer les autres.

La longue histoire du développement de la civilisation montre que les éléments nommés des systèmes éducatifs différents dans la forme et le contenu étaient loin d'être toujours en pleine harmonie et constituaient une unité harmonieuse. Ainsi, dans les temps anciens, la connaissance de la nature - la connaissance des sciences naturelles - était de nature descriptive, spéculative, naturelle et philosophique. L'accent était mis sur la connaissance humaine.

L'ancien penseur grec Socrate (vers 470-399 av. J.-C.) croyait que la fonction principale de la connaissance est la connaissance de soi et la croissance intellectuelle, morale et spirituelle d'une personne. Son contemporain, l'ancien philosophe grec Protagoras (c. 480-410 av. J.-C.), a soutenu que le but de la connaissance est de rendre l'activité humaine plus réussie et plus fructueuse. Cependant, les deux philosophes ne croyaient pas que la connaissance est une voie directe vers les compétences et les capacités. À cette époque, il était possible de maîtriser tel ou tel métier auprès du maître ou en accumulant sa propre expérience. Jusqu'au début du XVIIIe siècle. dans langue Anglaise le concept de "métier" était exprimé par le mot mystère, signifiant un sacrement, et non seulement parce que celui qui possédait le secret de tel ou tel métier a juré de ne pas révéler de secrets, mais aussi parce que le métier était inaccessible à une personne qui n'avait pas été formé par un maître et ne l'avait pas adopté dans l'expérience pratique.

En Russie déjà au XIVe siècle. une communauté unique de maîtres libres, connue sous le nom d '«artel», est née. Contrairement à des communautés similaires en Occident, l'artel sur le sol russe n'était pas seulement et pas tant une association commerciale d'artisans à profil étroit au sens moderne du terme, mais plutôt une communauté de coreligionnaires qui professaient l'orthodoxie et observaient les lois de la liberté et de la justice. . Étant une forme particulière de travail social, l'artel établissait les règles de vie et influençait le caractère et le comportement de chacun, payant selon ses actes et les actes de la famille environnante. La dignité d'une personne s'évaluait d'abord par son appartenance à l'un ou l'autre type de maîtres.

La naissance de la technologie. Avec le développement des connaissances en sciences naturelles, quand, à partir du 18ème siècle. les premières lois fondamentales de la nature ont été découvertes avec leur application pratique ultérieure, le concept de "technologie" est apparu. Il vient des mots techne - art, artisanat et logos - concept, enseignement, qui ensemble signifient une connaissance organisée, systématisée et utile.

Des établissements d'enseignement ont été créés pour étudier la technologie. La première d'entre elles, l'École des ponts et chaussées, a été fondée en France en 1747 ; elle fut suivie par l'École d'agriculture en 1770 et l'École des mines en 1776 (toutes deux en Allemagne). En 1794, un établissement d'enseignement supérieur, l'Université polytechnique, est ouvert en France. Ce fut la première université technique pour la formation d'ingénieurs. Dans les établissements d'enseignement supérieur fondés plus tôt, par exemple, dans la plus ancienne d'Europe, l'Université de Bologne, ouverte en 1088 en Italie, on étudiait les sciences non techniques et non naturelles : mathématiques, logique, philosophie, etc. Plus tard, la pratique médicale fut également transformé en une branche systématisée de la connaissance scientifique .

L'entrée dans la science et la compréhension de la technologie en Russie ont été déterminées par les particularités de sa nature et de sa vie économique, ainsi que par le tempérament et l'esprit des Grands Russes qui, selon V.O. Klyuchevsky, « ils pensent et agissent comme ils marchent ; il semble que vous puissiez trouver une grande route de campagne russe tortueuse et sinueuse? Comme un serpent rampant à travers. Et essayez d'aller tout droit : vous ne ferez que vous perdre et reprendre le même chemin sinueux. Et en même temps, "pas un seul peuple en Europe n'est capable d'une telle fatigue de travail pendant une courte période qu'un Grand Russe puisse se développer".

Dans les quelques chroniques et codes trouvés de la Russie antique, des phénomènes naturels ont été décrits: éclipses solaires et lunaires, aurores boréales, mouvement des comètes et chute de météorites, orages, tempêtes, inondations; des informations techniques ont été données sur les types et la disposition des armes, la construction de forteresses et d'églises, la fonte des cloches et des canons, l'horlogerie, la construction de ponts, etc. De plus, les phénomènes astronomiques ont été notés avec «une grande précision». Le temps nous a apporté le nom du premier scientifique, astronome et mathématicien russe Kirik de Novgorod, qui a écrit en 1136 le traité scientifique "Enseigner par lui à connaître le nombre de toutes les années pour une personne", qui n'a pas d'analogue non plus en vieux russe , ou dans la littérature byzantine ou slave du sud. La fragmentation féodale, l'invasion tatare-mongole et d'autres facteurs ont freiné le développement de la culture, de la science et de l'éducation en Russie. Si en Europe, après l'invention de l'imprimerie par I. Gutenberg (1399-1468), les imprimeries se sont multipliées et les livres ont été imprimés en latin, alors en Russie à cette époque leur propre imprimerie venait juste d'être établie, fondée par Ivan Fedorov (c. 1510-1583), qui a publié en 1564 Le premier livre imprimé russe "Apôtre". Un changement radical dans le développement de la science, de l'éducation et de la culture en Russie est intervenu sous Pierre Ier (1672-1725).

Avec le développement des connaissances en sciences naturelles en Occident, et en particulier en Grande-Bretagne, les inventions ont commencé à prendre racine et le métier de maître a cessé d'être un sacrement et un secret. L'ascension vers la technologie de l'artisanat a été largement facilitée par la publication de la première "Encyclopédie", compilée en 1751-1780. Denis Diderot (1713-1784), Jean d'Alembert (1717-1783)... Dans ce plus grand ouvrage fondamental, des informations sur de nombreux métiers étaient présentées sous une forme organisée et systématisée, ce qui permettait d'acquérir des connaissances spécialisées sans être embauché comme apprenti. Les articles scientifiques de "l'Encyclopédie" ont été rédigés par d'éminents scientifiques de l'époque - Voltaire (1694-1778), Rousseau (1712-1778), etc.

Les premières écoles techniques et "l'Encyclopédie" ont résolu la tâche la plus importante pour le développement de la science et de la technologie - elles ont rassemblé, systématisé et rendu public les connaissances, les compétences et les secrets de divers métiers, auparavant transmis oralement de génération en génération pendant de nombreux siècles et même des millénaires. Ils ont transformé l'expérience pratique en connaissances professionnelles, la formation pratique en manuels, les secrets en méthodologie et les actions concrètes en sciences appliquées. Tout cela a contribué au développement de la science, de la technologie et de la production industrielle.

Universalité de l'éducation."Trois chemins mènent à la connaissance : le chemin de la réflexion est le chemin le plus noble, le chemin de l'imitation est le chemin le plus facile, le chemin de l'expérience est le plus amer", a déclaré l'ancien penseur chinois Confucius (vers 551-479 av. J.-C.). Sans aucun doute, c'est ainsi que toutes les branches de la connaissance se sont toujours développées. Cependant, si dans les temps anciens la voie de la réflexion prévalait, au cours des derniers siècles, l'expérience, l'expérimentation et la pratique sont devenues décisives - la manière la plus difficile, mais la plus productive de connaître le monde qui nous entoure, conduisant au développement des connaissances scientifiques naturelles, et avec eux des sciences spécialisées de branche pour obtenir des résultats concrets utiles non seulement à l'individu, mais aussi à la société. Ce qui est maintenant considéré comme la vraie connaissance prouve constamment sa signification pratique et est testé par l'expérience, dans la pratique.

Dans la vision généralisée moderne, la connaissance est une information qui a une valeur pratique. Récemment, dans de nombreux pays, il y a eu une transition vers une économie basée sur le mouvement non seulement des ressources matérielles et des biens, mais aussi de nouvelles idées et connaissances de l'industrie qui constituent des ressources d'information. Les technologies de l'information y jouent un rôle décisif. Grâce à leur mise en œuvre, par exemple, aux États-Unis, l'augmentation annuelle du produit intérieur brut est de plus de 30 %, soit environ 600 milliards de dollars, et selon cet indicateur, l'industrie de l'information devance l'industrie aéronautique et automobile.

Cependant, l'approche non systématique de la consommation massive d'informations et son excès génèrent un chaos informationnel, qui dépend de nombreux facteurs et, surtout, du système éducatif. L'effort axé sur le temps pour une spécialisation étroite, les matières multiples dans les écoles secondaires et supérieures, la sursaturation des programmes, la dépendance à l'ordinateur et d'autres "innovations" conduisent au fait que non seulement les enseignants et les chargés de cours, mais aussi leurs étudiants - futurs spécialistes dans diverses industries - sont comme les bâtisseurs de la tour de Babel qui cessent de se comprendre. Dans le même temps, l'universalité et l'étendue de l'éducation se perdent progressivement. La redondance, la structuration excessive de l'information et, avec elles, le chaos informationnel se détournent du savoir et, par conséquent, provoquent la panique et génèrent l'ignorance. "Une société animée par la panique se détourne du savoir et cherche le salut dans l'ignorance", écrit l'écrivain russe M.E. Saltykov-Shchedrin (1826–1889). Avec la perte d'universalité et d'étendue de l'éducation, la possibilité d'acquérir les connaissances pratiques nécessaires au développement de nouvelles technologies est perdue.

Au siècle dernier, l'isolement des connaissances scientifiques et humanitaires naturelles a commencé à se manifester de manière tangible et claire, et un énorme fossé s'est formé entre eux, qui a été atteint dans les années 50 du 20e siècle. attire l'attention de l'écrivain anglais Charles Snow (1905-1980). Selon lui, la société ne peut pas survivre sans connaissance de la maison dans laquelle elle vit, ou sans connaissance du monde qui l'entoure - sans connaissance des sciences naturelles. Cependant, au cours des dernières décennies, une telle connaissance pratiquement significative dans l'éducation domestique n'a pas reçu l'attention qu'elle mérite de la part de l'État, qui, par omission, donne la préférence à l'enseignement des arts libéraux de masse. Toute société, se clôturant sur les connaissances scientifiques naturelles, ne peut coordonner ses actions avec les lois fondamentales de la nature, et surtout si elle perd ses repères spirituels et moraux. Cette idée peut être poursuivie par les mots de Sa Sainteté le Patriarche Alexis II de Moscou et de toute la Russie (1929-2008) : « Je suis convaincu que peu importe combien l'humanité a grandi au cours du siècle dernier à ses propres yeux, elle doit s'asseoir encore une fois au pupitre de l'école. Nous devons réapprendre ce que les gens ont perdu leur extase au fil des ans propre force et la fierté - apprendre l'humilité, la capacité de limiter ascétiquement ses désirs, l'obéissance à la volonté de Dieu et un mode de vie moral. Sinon, toutes les réalisations de la science et de la technologie retourneront leur pouvoir contre nous, et la tour de Babel du pouvoir humain tombera, enterrant ses bâtisseurs sous les décombres. Le travail le plus dur pour chacun de nous ne sera pas externe, mais interne. L'évangile nous conseille de regarder d'abord en nous-mêmes.

De nombreux chercheurs, tant en Russie que dans d'autres pays, ont compris la nécessité de l'universalité et de la nature fondamentale de l'éducation moderne basée sur la connaissance de la nature, de l'homme et de la société. Ils sont venus de différentes manières et pour différentes raisons. Et ils proposent de résoudre ce problème de différentes manières : certains voient une issue dans l'humanitarisation des sciences naturelles et éducation technique, et autres - dans la nécessité d'enseigner les sciences naturelles aux étudiants des domaines et spécialités humanitaires. Dans le même temps, les deux arrivent à une opinion commune: le but de l'étude de toutes les disciplines est le même - assurer l'avenir de l'existence humaine dans la biosphère. Cependant, un objectif clairement défini ne définit pas les moyens de l'atteindre. En effet, la quantité d'informations nécessaires à l'étude est extrêmement importante. Une question légitime se pose : est-il possible de l'étudier ? Et après lui, une autre question : comment l'étudier ? Il s'avère que vous pouvez, si vous utilisez le principe conceptuel qui vous permet d'étudier le sujet dans le cadre d'idées fondamentales et d'une approche systématique. Ce principe fondamental de l'éducation n'est pas seulement un sujet de discussion, mais aussi un guide d'action dans la présentation du sujet étudié.

L'éducation au tournant du millénaire. En relation avec l'impact anthropique croissant sur la biosphère et l'aggravation du problème environnemental, l'enseignement moderne des sciences naturelles devient un moyen efficace de maîtrise des connaissances non seulement pour résoudre de nombreux problèmes scientifiques et technologiques, mais aussi pour protéger l'environnement afin de sauver la vie sur notre planète.

Pendant de nombreux siècles, le système éducatif a été constamment amélioré et, à notre époque, vous permet d'acquérir une quantité de connaissances beaucoup plus importante dans un laps de temps plus court, qui ne cesse de croître. Si dans les années 1870, le volume de connaissances de toute l'humanité a augmenté environ deux fois en une décennie, dans les années 1980 - en 5 ans, dans les années 1990 - chaque année, alors au début de ce siècle cette période a été réduite à plusieurs mois.

Le développement de l'éducation est la tâche la plus importante de tout État et de l'humanité dans son ensemble. Dans de nombreux pays, les autorités éclairées sont conscientes qu'investir dans l'éducation - le potentiel intellectuel - est une forme d'investissement rentable. Cependant, le système éducatif de différents pays financés de différentes manières. Par exemple, le coût annuel de l'éducation par étudiant aux États-Unis est de 18,57 mille dollars, au Danemark - 11,60, en Espagne - 6,03 et au Mexique - seulement 5,30 mille dollars.

La croissance rapide du volume de nouvelles connaissances, soumise à un schéma exponentiel, nécessite une augmentation de l'efficacité de la formation et une augmentation de sa durée. Actuellement, la durée moyenne des études en Europe est de 15 ans, en Amérique du Nord de 14 ans, en Amérique du Sud- 13 ans, en Asie - 9,2 ans, en Afrique - 7 ans et dans le monde - une moyenne de 10 ans. On suppose que dans les décennies à venir, la durée de formation requise pour un spécialiste hautement qualifié approchera les 18 ans. Malgré la large diffusion de l'éducation, celle-ci ne couvre pas l'ensemble de la population mondiale, même au niveau primaire. Selon les statistiques de l'ONU, environ 3,5 milliards de personnes dans le monde savent aujourd'hui lire et écrire, soit environ 3 fois plus qu'il y a 40 ans. Dans le même temps, environ 900 millions d'adultes ne savent ni lire ni écrire, et les deux tiers d'entre eux sont des femmes. Le taux d'analphabétisme des adultes dans de nombreux pays en développement est supérieur à 50%: au Nigeria - 80%, au Mali - 73%, en Irak, en Éthiopie et au Bangladesh - 60%, au Pakistan - 58%.

Chaque année depuis 1990, le nombre d'enfants scolarisés a augmenté d'environ 10 millions dans le monde, et aujourd'hui il y en a environ 700 millions. Dans le même temps, plus de 100 millions d'enfants en âge scolaire n'ont pas la possibilité de s'asseoir à l'école. bureau . Assurer l'éducation primaire universelle est l'une des priorités formulées dans la Déclaration du Millénaire des Nations Unies.

Les problèmes de l'éducation ont été discutés en 2006 lors du sommet du G8 à Saint-Pétersbourg, où des décisions ont été prises sur la coopération internationale visant à améliorer la qualité éducation nationale et son accessibilité à la population générale.

Ce n'est que grâce à un système d'éducation parfait, comprenant une éducation spirituelle et morale, que la société moderne pourra préserver l'environnement naturel et assurer le développement ultérieur de la civilisation.

Les fruits de l'éducation domestique. Ne pas plonger dans les méandres de l'histoire Éducation russe, on peut affirmer sans équivoque que le système éducatif a été réformé à tout moment, bien que cela n'ait pas toujours été nécessaire. Il n'y a pas eu de nécessité urgente de réformer l'éducation au cours des dernières décennies. Après tout, avec tous les défauts de la structure sociale précédente et l'utopisme de l'idéologie communiste, dans un passé récent, un système éducatif a été mis en place dans notre pays, ce qui a permis à chacun de recevoir de bonnes connaissances.

Les réformes hâtives et ratées qui ont commencé dans notre pays dans les années 1990 et qui se poursuivent encore sous le signe de la démocratisation, de la libéralisation, de l'humanisation et d'autres modernisations ont conduit non seulement à l'appauvrissement massif du peuple russe et à l'enrichissement d'un petit groupe d'hommes d'affaires libre de conscience, mais aussi à une forte baisse du niveau d'instruction, que l'on appelle désormais la qualité de l'enseignement sous la direction des officiers ministériels. Dans le même temps, la politique d'éducation de qualité s'est muée en politique du délire complet. En conséquence, les connaissances ont été dévalorisées. Perdu le respect et l'honneur des enseignants et des enseignants. Leurs salaires ont été considérablement réduits. Diverses formes de services « éducatifs » rémunérés fleurissent, sous le couvert desquels de nombreux chefs d'établissements dits éducatifs en profitent, et les enseignants reçoivent un salaire de misère. Les élèves ont cessé d'écouter les enseignants et les parents, et les élèves ont cessé d'écouter les enseignants. Des crimes terribles sont parfois commis : les enseignants et les professeurs, s'efforçant de donner la chose la plus précieuse - la connaissance, deviennent victimes de l'agression de leurs étudiants mal élevés.

Le temps précieux des jeunes a commencé à absorber divers films et performances montrant des relations intimes, des jeux informatiques et, surtout, Internet aux services de séduction inépuisables. Les enfants ont commencé à montrer leurs capacités latentes à écrire et à dessiner plus activement sur les façades des maisons, sur les murs des écoles et sur les bureaux. Certaines écoles et universités sont devenues des repaires de toxicomanes. Le tabac et même l'alcool sont devenus à la mode, auxquels les enfants sont initiés dès leur plus tendre enfance. Et le résultat, comme on dit, ne s'est pas fait attendre: de nombreux divertissements sont devenus disponibles pour les enfants et les adolescents, où sous le couvert loisirs culturels les jeunes sont stupéfaits, et dans ce milieu glauque, de nombreux voyous gagnent de l'argent en organisant des rassemblements où tous les moyens sont bons : matériel audio et vidéo puissant, drogue et alcool.

À en juger par la définition de l'éducation donnée dans la loi de la Fédération de Russie "sur l'éducation" (l'éducation est l'éducation et la formation dans l'intérêt de la personne, de la société et de l'État), le processus éducatif comprend une composante importante - l'éducation. Une bonne éducation ne peut se développer que sur un sol fertile avec des orientations spirituelles et morales renforcées par l'éducation.

Concepts des sciences naturelles modernes. Karpenkov S.Kh.

6e éd., révisée. et supplémentaire - M. : Plus haut. école, 2003. - 488 p.

Le manuel est rédigé conformément aux normes éducatives de l'État (GOS 2000). Il expose les enjeux de la connaissance scientifique naturelle du monde environnant, les concepts fondamentaux, les principes et les lois de la nature, problèmes réels des sciences naturelles modernes, liées à l'étude des processus naturels et des propriétés de la matière au niveau moléculaire, reflète les aspects scientifiques naturels de l'énergie, de l'écologie et met en évidence les réalisations les plus importantes des sciences naturelles qui sous-tendent les technologies modernes à forte intensité scientifique.

Conçu pour les étudiants des établissements d'enseignement supérieur. Il peut être intéressant et utile à un large éventail de lecteurs.

Format: pdf (6e éd., révisée. et ajouter., 2003 )

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AVANT-PROPOS DE LA SIXIÈME ÉDITION

La première édition du livre proposé a été publiée en 1997. C'était l'un des premiers manuels consacrés à la discipline "Concepts des sciences naturelles modernes", étudiés par les étudiants des établissements d'enseignement supérieur des domaines socio-économiques et humanitaires.

Avec l'accumulation de nouveaux matériaux et informations, les éditions suivantes ont été considérablement améliorées, complétées, et des corrections et des clarifications leur ont été apportées. Lors de la finalisation, de nombreuses années d'expérience dans l'enseignement et la conduite de cours pratiques en Université d'État la gestion. En conséquence, le manuel a été amélioré et modifié : le nombre de chapitres a été réduit de dix-neuf (dans la première édition) à onze (dans les éditions ultérieures), les informations obsolètes ont été remplacées par de nouvelles, certaines sections ont été écrites à nouveau, etc. sixième édition a été substantiellement revue et corrigée.

Dans le manuel proposé, les connaissances fondamentales en sciences naturelles sont présentées sous une forme concise et accessible, c'est-à-dire connaissances sur la nature dont toute personne éduquée a besoin non seulement pour raconter les secrets, le pouvoir et la beauté de la nature, mais aussi pour comprendre ce qu'il faut faire pour préserver l'environnement et vivre en harmonie avec la nature.

Lors de l'étude des concepts des sciences naturelles modernes, il est utile de se rappeler les instructions du publiciste russe D.I. Pisareva (1840-1868): "Vous devez étudier à l'école, mais vous devez encore étudier beaucoup plus après avoir quitté l'école."

Le livre est destiné aux étudiants des établissements d'enseignement supérieur des cours à temps plein, du soir et par correspondance dans les spécialités de l'économie, du droit, de la gestion, de la philosophie, de la sociologie, de l'écologie, de la gestion, du marketing, de la science des produits de base, du tourisme, des affaires, de la finance, de l'entrepreneuriat, etc.

Avant-propos .................................................. ............................................................... .............. .................. huit

Présentation .................................................. . ................................................ .. ......... 9

PARTIE I. SCIENCES NATURELLES ET MONDE MODERNE............................ 11

1. Les sciences naturelles et le monde qui l'entoure ....................................... .... ................... 13

1.1. connaissances en sciences naturelles et éducation moderne................................ 13

1.2. Le rôle des sciences naturelles dans la formation des connaissances professionnelles. . dix-huit

1.3. Connaissances naturalo-scientifiques et sphère de la gestion .................................................. ..... .23

1.4. Problèmes fondamentaux et appliqués des sciences naturelles .................................. 27

1.5. Sciences naturelles et mathématiques ....................................................... .................................................... 31

1.6. Le développement des sciences naturelles et des tendances pseudoscientifiques .................. 35

1.7. Sciences naturelles et morale ....................................................... .................................. 42

1.8. Principes cognitifs rationnels et irrationnels .................................................. ...... 46

56

2. Connaissances naturalo-scientifiques du monde environnant ...................................... 57

2.1. Le processus de la connaissance scientifique naturelle ....................................... .................. .57

2.2. Formes de connaissances naturelles-scientifiques .................................................. .. ... 62

2.3. Méthodes et techniques de recherche en sciences naturelles .................................. 70

2.4. Découverte scientifique et preuve .................................................. .................................... 77

2.5. Expérience - la base des sciences naturelles ................................................ .... ... 82

2.6. Moyens modernes de recherche en sciences naturelles .................. 85

2.7. Les réalisations les plus importantes des sciences naturelles modernes ....................................... ................ 90

Questions d'examen .................................................. .................................. 93

PARTIE II. LOIS ET CONCEPTS FONDAMENTAUX DES SCIENCES NATURELLES

3. Principes fondamentaux et lois .................................................. ... ...................... 97

3.1. La physique est une branche fondamentale des sciences naturelles ....................................... ................ 97

3.2. Matière et mouvement, temps et espace............................................ 104

3.3. Le concept d'atomisme. Discrétion et continuité de la matière. . . 108

3.4. Interactions fondamentales ....................... ,...................... . ........ SUR

3.5. Le principe de relativité ................................................ ................................... 116

3.6. Propriétés de l'espace - temps et lois de conservation ....................... 118

3.7. Les lois fondamentales de Newton .................................................................. .................................. 122

3.8. Propriétés statistiques et thermodynamiques des macrosystèmes.... 125

3.9. Lois thermodynamiques .................................................. .................................................. 129

3.10. Concept électromagnétique .................................................. .................. .................................. .. 134

3.11.Propriétés corpusculaires de la lumière ......................................................... .... ... 138

Questions d'examen .................................................. ............................................... 143

4. Niveaux atomique à nucléon de la structure de la matière.......................... 144

4.1. La structure des atomes ....................................................... ..................................... 144

4.2. Propriétés corpusculaires des microparticules ................................................ .. 147

4.3. Caractère probabiliste des microprocessus .................................................. ................ ...... 150

4.4. Systèmes atomiques modernes ....................................................... .................................. 153

4.5. Procédés nucléaires .................................................. .................................................................. .................. 156

4.6. Particules élémentaires .................................................. ....................... 164

4.7. Perspectives de développement de la physique du micromonde ......................................................... ....... ....... 166

169

PARTIE III . CONCEPTS NATURELS-SCIENTIFIQUES DE DÉVELOPPEMENT. . . 171

5. Le concept de développement et d'évolution de l'Univers ....................................................... ....... ............. 173

5.1. L'essence du concept de développement ....................................................... .................................................... 173

5.2. L'évolution de l'univers ....................................................... .................................................................... 176

5.3. Constitution de l'Univers .................................................. .................................................................... ....... 182

5.4. Moyens d'observation des objets de l'univers ................................................ 185

5.5. Le problème de la recherche de civilisations extraterrestres ....................................................... .... ........ 188

5.6. Le système solaire fait partie de l'univers ....................................... .... ............. 190

5.7. La Terre est une planète du système solaire ....................................... .... ...... 195

Questions d'examen .................................................. ................................................ 202

6. Connaissances en sciences naturelles sur substance .................................................... 203

6.1. Développement des connaissances en chimie ................................................. .................................. 203

6.2. Synthèse de produits chimiques .................................................. .................................. 207

6.3. Catalyse moderne .................................................. .............................................. 212

6.4. Formation de substances terrestres et extraterrestres ................................................ ... 218

6.5. Ressources naturelles de matières premières .................................................. .................................................. 220

6.6. Matières premières organiques .................................................. .................................................. 227

6.7. Nouveaux éléments chimiques ....................................................... .................................. 234

6.8. Des procédés chimiques prometteurs ............................................... .................... ... 238

6.9. Matériaux modernes .................................................. .................................................. 243

6.10. Matériaux prometteurs .................................................. .................................... 252

Questions d'examen .................................................. .................................. 261

7. Niveau biosphère organisations question ................................................. 262

7.1. L'origine de la matière vivante .................................................. ................... ................... 262

7.2. Porteur d'informations génétiques ............................................... .................................... 264

7.3. Structure et fonctions des protéines ....................................................... .................................. 269

7.4. La structure et les types de cellules .................................................. .................................... 271

7.5. Origine de la vie ....................................................... .................................................... 275

7.6. Contexte de l'idée évolutive .................................................. .................................. 279

7.7. L'évolution de la vie .................................................. ..................................................................... 283

7.8. Flore et faune .................................................. . .............. 294

7.9. L'homme est un phénomène de la nature ................................................ .. ......................... 302

7.10. Vie humaine ................................................ .................................. ................ ......... 310

7.11. Prolonger la durée de vie du corps ................................................ .................................................. 321

7.12. Formation de la noosphère .................................................. .................................. 327

Questions d'examen .................................................. ................................................ 328

PARTIE IV . BASES SCIENTIFIQUES NATURELLES DE LA TECHNOLOGIE MODERNE
NOLOGIE, ÉNERGIE ET ​​ÉCOLOGIE......................................................... ..... 329

8. Aspects des technologies liés aux sciences naturelles .................................. ..... ..... 331

8.1. Développement d'outils informatiques .................................................. .. 331

8.2. Moyens modernes d'accumulation d'informations .................................. 337

8.3. Les systèmes multimédias et le monde virtuel.................................................. ... 342

8.4. Technologies micro et nanoélectroniques .................................................. .................. .344

8.5. Technologie laser .................................................. .................................................................. ...... 352

8.6. Biotechnologies modernes .................................................. .............. ................. 359

8.7. Technologies génétiques .................................................. .................................................................. ......... 361

8.8. Le problème du clonage ....................................................... .................................................. 364

366

9. Problèmes scientifiques naturels de l'énergie moderne ....................................... 367

9.1. L'énergie est la source du bien-être ....................................... .... ............. 367

9.2. Conversion de l'énergie ................................................ .................................................. 369

9.3. Efficacité de la production et de la consommation d'énergie .................................................. .... 373

9.4. Centrales thermiques ............................................... .................................... 375

9.5. Accroître l'efficacité des systèmes énergétiques ................................................ ... 376

9.6. Sources d'énergie hydraulique et sources d'énergie géothermiques .................. 382

9.7. L'énergie solaire .................................................. . .................................... 387

9.8. L'énergie éolienne................................................ ....................................... 389

9.9. Pouvoir nucléaire................................................ ............................................... 392

9.10. Particularités de l'industrie électrique nationale .................................................. ..................... ...... 396

Questions d'examen .................................................. .................................... 398

10. Aspects naturels et scientifiques de l'écologie.......................................... 399

10.1. Catastrophes mondiales et évolution de la vie .................................................. .... 399

10.2. Prévention des catastrophes écologiques .................................................. 403

10.3. Catastrophes naturelles et climat ....................................................... .................. 405

10.4. Effet de serre et précipitations acides .................................................. ..... . 412

10.5. Préservation de la couche d'ozone ................................................ .................................................. 416

10.6. Les ressources en eau et leur conservation .................................................. .................. ......... . 420

10.7. Consommation d'énergie et cadre de vie ................................................ 422

10.8. Impact radioactif sur la biosphère.................................................. .. 425

10.9. Problèmes scientifiques naturels de la protection de l'environnement ....... 431
Questions d'examen .................................................. ................................................ 434

11. Harmonie de la nature et de l'homme .................................................................... 435

11.1. L'homme et la nature .................................................. .................................... 435

11.2. Préservation des ressources naturelles .................................................. .................. 436

11.3. Mise à niveau des systèmes d'alimentation ....................................... .................................... 438

11.4. Consommation d'énergie efficace .................................................. .................................... 439

11.5. Économiser les ressources matérielles ............................................... ................... ...... 444

11.6. Économiser les ressources sur le transport .................................................. ................ ...... 446

11.7. Villes et nature ....................................................... ............................. 451

11.8. Résoudre les problèmes de recyclage ....................................... ............................... 454

11.9. Technologies prometteuses et environnement .................................. 459

11.10. Mondialisation des processus biosphériques .................................................. .................. .460

Questions d'examen .................................................. .................................... 462

Conclusion................................................. .................................................. . ..... 464

Littérature................................................. .................................................. . ............... 465

Glossaire des termes particuliers .................................................. .................. ............................... . 466

Index des noms .................................................. .................................................. .................................. 479

Pour affiner les résultats de la recherche, vous pouvez affiner la requête en spécifiant les champs sur lesquels effectuer la recherche. La liste des champs est présentée ci-dessus. Par exemple:

Vous pouvez effectuer une recherche dans plusieurs champs à la fois :

Opérateurs logiques

L'opérateur par défaut est ET.
Opérateur ET signifie que le document doit correspondre à tous les éléments du groupe :

Recherche & Développement

Opérateur OU signifie que le document doit correspondre à l'une des valeurs du groupe :

étude OU développement

Opérateur NE PAS exclut les documents contenant cet élément :

étude NE PAS développement

Type de recherche

Lors de la rédaction d'une requête, vous pouvez spécifier la manière dont la phrase sera recherchée. Quatre méthodes sont supportées : recherche basée sur la morphologie, sans morphologie, recherche d'un préfixe, recherche d'une phrase.
Par défaut, la recherche est basée sur la morphologie.
Pour rechercher sans morphologie, il suffit de mettre le signe "dollar" avant les mots dans la phrase :

$ étude $ développement

Pour rechercher un préfixe, vous devez mettre un astérisque après la requête :

étude *

Pour rechercher une expression, vous devez placer la requête entre guillemets :

" Recherche et développement "

Rechercher par synonymes

Pour inclure des synonymes d'un mot dans les résultats de la recherche, mettez un dièse " # " devant un mot ou devant une expression entre parenthèses.
Lorsqu'il est appliqué à un mot, jusqu'à trois synonymes seront trouvés pour celui-ci.
Lorsqu'il est appliqué à une expression entre parenthèses, un synonyme sera ajouté à chaque mot s'il en existe un.
Non compatible avec les recherches sans morphologie, par préfixe ou par phrase.

# étude

regroupement

Les parenthèses sont utilisées pour regrouper les expressions de recherche. Cela vous permet de contrôler la logique booléenne de la requête.
Par exemple, il faut faire une requête : trouver des documents dont l'auteur est Ivanov ou Petrov, et dont le titre contient les mots recherche ou développement :

Recherche de mot approximative

Pour une recherche approximative, il faut mettre un tilde " ~ " à la fin d'un mot dans une phrase. Par exemple :

brome ~

La recherche trouvera des mots tels que "brome", "rhum", "prom", etc.
Vous pouvez éventuellement spécifier le nombre maximal de modifications possibles : 0, 1 ou 2. Par exemple :

brome ~1

La valeur par défaut est 2 éditions.

Critère de proximité

Pour rechercher par proximité, il faut mettre un tilde " ~ " à la fin d'une phrase. Par exemple, pour rechercher des documents contenant les mots recherche et développement à moins de 2 mots, utilisez la requête suivante :

" Recherche & Développement "~2

Pertinence des expressions

Pour modifier la pertinence des expressions individuelles dans la recherche, utilisez le signe " ^ " à la fin d'une expression, puis indiquer le niveau de pertinence de cette expression par rapport aux autres.
Plus le niveau est élevé, plus l'expression donnée est pertinente.
Par exemple, dans cette expression, le mot « recherche » est quatre fois plus pertinent que le mot « développement » :

étude ^4 développement

Par défaut, le niveau est 1. Les valeurs valides sont un nombre réel positif.

Rechercher dans un intervalle

Pour spécifier l'intervalle dans lequel la valeur d'un champ doit être, vous devez spécifier les valeurs limites entre parenthèses, séparées par l'opérateur À.
Un tri lexicographique sera effectué.

Une telle requête renverra des résultats avec l'auteur commençant par Ivanov et se terminant par Petrov, mais Ivanov et Petrov ne seront pas inclus dans le résultat.
Pour inclure une valeur dans un intervalle, utilisez des crochets. Utilisez des accolades pour échapper une valeur.

Tous les livres de l'auteur: Karpenkov S. (2)

Karpenkov S. Concepts des sciences naturelles modernes: Manuel pour les universités

Présentation.. 4
PARTIE I. LES SCIENCES NATURELLES ET LE MONDE MODERNE.. 6
Chapitre I. SCIENCES NATURELLES ET ENVIRONNEMENT 6
1.1. Le rôle des sciences naturelles dans la formation des connaissances professionnelles 6
1.2. Les sciences naturelles dans un monde en mutation... 10
1.3. Problèmes fondamentaux et appliqués des sciences naturelles... 12
1.4. Sciences naturelles et mathématiques... 14
1.5. Développement des sciences naturelles et tendances anti-scientifiques 16
1.6. Sciences naturelles et morale ... 19
1.7. Image rationnelle et réelle du monde.. 22
1.8. Sciences naturelles et connaissances religieuses. 24
Questions d'essai. 28
Chapitre II. CONNAISSANCE NATURELLE ET SCIENTIFIQUE DE L'ENVIRONNEMENT 29
2.1. La connaissance scientifique naturelle est le processus de compréhension de la vérité... 29
2.2. Formes de connaissances en sciences naturelles. 32
2.4. Découverte scientifique et preuve 41
2.5. Expérience - la base des sciences naturelles 44
2.6. Moyens modernes de recherche en sciences naturelles... 49
2.7. Les réalisations les plus importantes des sciences naturelles modernes 52
Questions d'essai. 55
PARTIE II. LOIS ET CONCEPTS FONDAMENTAUX DES SCIENCES NATURELLES. 56
Chapitre 3. PRINCIPES ET LOIS FONDAMENTAUX... 56
3.1. La physique est une branche fondamentale des sciences naturelles. 56
3.2. Le concept d'atomisme et l'universalité des lois physiques. 61
3.3. Interactions fondamentales. 63
3.4. Concepts de matière, de mouvement, d'espace et de temps.. 66
3.5. Le principe de relativité et d'invariance ... 69
3.6. Propriétés de l'espace, du temps et des lois de conservation 71
3.7. Les lois fondamentales de Newton 73
3.8. Propriétés statistiques et thermodynamiques des macrosystèmes 75
3.9. Lois thermodynamiques. 78
3.10. Concept électromagnétique 80
3.11. Propriétés corpusculaires de la lumière. 83
Questions d'essai. 87
Chapitre 4. NIVEAUX ATOMIQUES ET NUCLÉONAUX D'ORGANISATION DE LA MATIÈRE... 87
4.1. L'évolution des idées sur la structure des atomes ... 87
4.2. Les postulats de Bohr.. 89
4.3. Propriétés corpusculaires des microparticules. 90
4.4. Caractère probabiliste des microprocessus.. 92
4.5. Particules élémentaires 93
4.6. La structure du noyau atomique ... 95
4.7. Procédés nucléaires 97
4.8. Perspectives de développement de la physique du microcosme... 100
Questions de sécurité ... 103
PARTIE III. CONCEPTS NATURELS-SCIENTIFIQUES DU DEVELOPPEMENT 103
Chapitre 5. CONCEPTS DE DEVELOPPEMENT ET D'EVOLUTION DE L'UNIVERS. 103
5.1. L'essence du concept de développement.. 103
5.2. Évolution de l'Univers.. 106
5.3. Structure de l'Univers.. 109
5.4. Moyens d'observation des objets de l'Univers.. 111
5.5. Le problème de la recherche de civilisations extraterrestres.. 113
5.6. Le système solaire fait partie de l'univers. 114
5.7. Planète Terre système solaire 118
Questions de sécurité .. 123
Chapitre 6. ÉVOLUTION DES CONNAISSANCES EN SCIENCES NATURELLES SUR LA SUBSTANCE 123
6.1. Développement des connaissances chimiques. 123
6.2. Gestion des procédés chimiques. 127
6.3. La synthèse substances chimiques... 128
6.4. catalyse moderne. 131
6.5. Formation de substances terrestres et extraterrestres.. 135
6.6. Ressources naturelles de matières premières 136
6.7. Matières premières biologiques 141
6.8. Nouveaux éléments chimiques et isotopes... 146
6.9. Des procédés chimiques prometteurs. 149
6.10. Synthétiques 153
6.11. Des matériaux traditionnels aux nouvelles propriétés 158
6.12. Matériaux prometteurs... 162
Questions de sécurité ... 171
Chapitre 7. NIVEAU BIOSPHÉRIQUE D'ORGANISATION DE LA MATIÈRE 172
7.1. Systèmes vitaux fondamentaux. 172
7.2. Équilibre des processus biochimiques. 173
7.3. Porteur d'informations génétiques. 174
7.4. Propriétés génétiques 176
7.5. Les protéines sont la base des systèmes vivants. 179
7.6. La structure et les types de cellules. 181
7.7. L'idée moderne de l'origine de la vie ... 183
7.8. Contexte de l'idée évolutive 187
7.9. L'évolution de la vie. 189
7.10. Vie végétale et animale... 197
7.11. L'homme est un phénomène de la nature. 203
7.12. Soutien à la vie humaine 206
7.13. Prolonger la vie du corps 213
7.14. Formation de la noosphère. 217
Questions de sécurité ... 218
PARTIE IV. BASES NATURELLES-SCIENTIFIQUES DES TECHNOLOGIES MODERNES, DE L'ÉNERGIE ET ​​DE L'ÉCOLOGIE. 219
Chapitre 8. CONCEPTS DE DÉVELOPPEMENT DES TECHNOLOGIES MODERNES ET DE L'ÉNERGIE. 219
1.1. Développement des moyens techniques de l'informatique 219
8.2. Moyens modernes d'accumulation d'informations 223
8.3. Systèmes multimédias et monde virtuel... 228
8.4. Technologies micro et nanoélectroniques 230
8.5. Technologies laser.. 236
8. 6. Biotechnologies modernes 241
8.7. Technologies génétiques.. 242
8. 8. Problèmes de clonage... 244
Questions de sécurité ... 245
Chapitre 9. PROBLÈMES NATURELS ET SCIENTIFIQUES DE L'ÉNERGIE.
9.1. Idée moderne de l'énergie.. 246
9. 2. Conversion et consommation d'énergie.. 248
9.3. Efficacité de la production et de la consommation d'énergie 250
9.4. Centrales thermiques .. 251
9.5. ... 255
9.7 Énergie solaire... 258
9.8 Énergie éolienne 260
9.9. Pouvoir nucléaire. 262
9.10. Caractéristiques du développement de l'énergie domestique 266
9.11. Énergie des océans 267
9.12. L'énergie du futur. 269
Questions de sécurité ... 269
Chapitre 10. ASPECTS NATURELS ET SCIENTIFIQUES DE L'ÉCOLOGIE.. 270
10.1. Catastrophes mondiales et évolution de la vie... 270
10.2. Biosphère et prévention des catastrophes écologiques.. 272
10.Z. Catastrophes naturelles et climat. 275
10.4. Effet de serre et précipitations acides 279
10.5. Préservation de la couche d'ozone.. 281
10.6. Ressources en eau et problèmes de leur conservation.. 283
10.7. La consommation d'énergie et notre habitat. 285
10.8. Impact radioactif sur la biosphère 286
10.9. Problèmes scientifiques naturels de la protection de l'environnement.. 291
Questions de sécurité ... 292
Chapitre 11. HARMONIE DES ACTIVITÉS DE TRAVAIL DES PERSONNES ET DE LA NATURE
11.1. Modernisation du système énergétique 293
11.2. Industrie, transports et environnement 294
11.3. Villes et nature... 297
11.4. Résoudre les problèmes de recyclage.. 300
11.5. Perspective matériaux, technologies et environnement.. 304
Questions de sécurité ... 306
Conclusion.. 307
Glossaire des termes particuliers... 307
Index des noms ... 317

CONCEPTS MODERNE SCIENCES NATURELLES

deuxième édition,
corrigé et complété

maison d'édition
"Projet Académique" 2000

UDC50
Bbc 20
K 26

REVISEURS :

Département de philosophie de l'Académie financière
sous le gouvernement de la Fédération de Russie
(chef de département prof. M.V. Vagliano)
et lauréat du prix d'État de l'URSS
dans le domaine de la science et de la technologie, Dr. tech. Les sciences,
prof. VIRGINIE. Chakhnov

Karpenkov S.Kh.
K26 Concepts des sciences naturelles modernes : un manuel pour les universités. - M. : Projet Académique, 2000. Éd. 2e, rév. et supplémentaire - 639 p.

ISBN 5-8291-0085-1

Le manuel est rédigé conformément à la norme éducative de l'État. Il décrit les principes fondamentaux, les lois, les concepts et les réalisations les plus importantes des sciences naturelles, ainsi que les fondements des sciences naturelles des technologies modernes, de l'énergie et de l'écologie.
Pour les étudiants universitaires. Il peut être intéressant et utile à un large éventail de lecteurs.

UDC50
Bbc 20

ISBN 5-8291-0085-1

Karpenkov S.Kh, 2000
Projet académique, original-
mise en page, conception, 2000

Dédié à tous ceux qui
Je voudrais dire des secrets
puissance et beautéla nature

Avant-propos

Dans la société moderne, une grande attention est accordée non seulement aux diverses branches des sciences naturelles, mais également à l'évolution rapide de la haute technologie, de l'énergie et de l'écologie. Ce manuel est consacré aux concepts fondamentaux des sciences naturelles et aux fondements scientifiques naturels des technologies modernes, de l'énergie et de l'écologie.
Le manuel se compose de quatre parties. Dans la première partie, l'importance pratique des sciences naturelles dans la société moderne est étayée et les principales dispositions de la connaissance scientifique naturelle du monde environnant sont examinées. La deuxième partie décrit les lois fondamentales et les concepts des sciences naturelles. La troisième partie est consacrée aux concepts des sciences naturelles du développement des processus dans la nature. La quatrième partie traite des fondements scientifiques naturels des technologies modernes, de l'énergie et de l'écologie.
Le matériel du manuel est présenté au niveau des concepts, c'est-à-dire en tenant compte des idées fondamentales et des systèmes de vues sur les questions de sciences naturelles à l'examen. Lors de la présentation du matériel, des expressions mathématiques simples, des formules et des termes connus des écoliers ont été utilisés. L'essence scientifique naturelle des questions à l'étude est présentée sous une forme visuelle et accessible pour un diplômé du secondaire.
Le manuel est écrit en fonction du contenu aides à l'enseignement l'auteur: "Concepts de base des sciences naturelles modernes" (UNITI, 1998) et "Concepts des sciences naturelles modernes: Practicum" (UNITI, 1998), ainsi que la prise en compte des corrections, modifications et ajouts au matériel présenté dans l'auteur manuel publié précédemment "Concepts of modern natural science" (UNITI, 1997).
L'auteur exprime sa gratitude aux collègues et aux relecteurs dont les commentaires et les suggestions ont contribué à améliorer la qualité du livre.
Lors de l'étude des concepts des sciences naturelles modernes, il est utile de se rappeler le sage avertissement du publiciste russe Dmitry Pisarev (1840-1868): "Vous devez étudier à l'école, mais vous devez encore étudier beaucoup plus après avoir quitté l'école."
Le livre est destiné aux étudiants des établissements d'enseignement supérieur des cours à temps plein, du soir et par correspondance d'économie, de droit, de philosophie, ainsi que des spécialités et spécialisations de la gestion, de la sociologie, de la technologie, de la gestion, du marketing, de la science des produits de base, du tourisme, des affaires, finance, entrepreneuriat, etc.

CONCEPTS DES SCIENCES NATURELLES MODERNES

Enfin, je donne un coup de main à une science vraiment utile.
Horace

Introduction

Toute personne a de la curiosité à un très jeune âge - un désir naturel de connaître le monde qui l'entoure. "La curiosité s'apparente à une personne, à la fois éclairée et sauvage", a déclaré l'éminent historien et écrivain russe Nikolai Karamzin (1766-1826). Avec l'âge, le désir inconscient de connaître le monde qui nous entoure se transforme progressivement en une forme consciente de curiosité - le désir de connaître les lois qui régissent la nature et comment les appliquer, permettant à une personne de prévoir les conséquences possibles de ses actes. Les lois de la nature et les méthodes de leur application sont l'expérience concentrée de l'humanité, qui constitue la base de l'activité pratique de l'homme, capable de le protéger d'éventuelles erreurs et échecs et d'aider à atteindre les objectifs souhaités. L'expérience concentrée de l'humanité est la base fondamentale et nécessaire de tout processus éducatif: une personne doit savoir comment fonctionne le système le plus complexe - la nature de la Terre est sa seule maison, à laquelle il doit sa naissance et une partie dont il est lui-même .
Les sciences naturelles sont la science des phénomènes et des lois de la nature. Les sciences naturelles modernes comprennent de nombreuses branches des sciences naturelles : physique, chimie, biologie, ainsi que de nombreuses branches connexes, telles que chimie physique, biophysique, biochimie et bien d'autres. Les sciences naturelles touchent à un large éventail de questions sur les manifestations nombreuses et multilatérales des propriétés des objets de la nature, qui peuvent être considérées comme un tout.
Si nous exposons en détail tout le matériel scientifique accumulé sur une longue période de temps dans toutes les branches des sciences naturelles, nous obtenons alors un volume énorme, peut-être nécessaire, mais de peu d'utilité même pour les spécialistes étroits des sciences naturelles, sans parler spécialistes des sciences humaines. La tâche de présenter le matériel des sciences naturelles est encore compliquée par le fait que sa forme doit être accessible aux futurs spécialistes, pour qui les sciences naturelles ne sont pas une discipline qui forme des connaissances professionnelles.
Pour résoudre ce problème, une approche philosophique généralisante est nécessaire, prenant en compte des méthodes didactiques avancées basées sur les schémas d'acquisition de connaissances et l'acquisition de compétences et de capacités. L'essence de cette approche réside dans la présentation du matériel des sciences naturelles au niveau des concepts - idées fondamentales et systèmes de vues. L'approche conceptuelle systématique est utile non seulement pour comprendre le développement des sciences naturelles elles-mêmes et les phénomènes et lois de la nature qu'elles étudient, mais également pour se familiariser avec les réalisations les plus importantes des sciences naturelles, sur la base desquelles les sciences modernes à forte intensité des technologies sont développées avec succès qui contribuent à améliorer la qualité des produits et attitude prudenteà la nature.
De nombreuses réalisations des sciences naturelles modernes, qui constituent la base des technologies à forte intensité scientifique, sont associées à une étude approfondie des objets et des phénomènes naturels. Avec l'implication des moyens techniques d'expérimentation modernes, c'est précisément une telle étude qui a permis non seulement de créer des matériaux super résistants, supraconducteurs et de nombreux autres matériaux aux propriétés inhabituelles, mais aussi de jeter un regard neuf sur processus biologiques se produisant à l'intérieur de la cellule et même à l'intérieur de la molécule. La plupart des branches des sciences naturelles modernes sont d'une manière ou d'une autre liées à l'étude moléculaire de certains objets, qui réunit de nombreux scientifiques de la nature impliqués dans des problèmes hautement spécialisés. Les résultats de ce type de recherche sont le développement et la production de nouveaux produits de haute qualité, et surtout de biens de consommation. Afin de savoir à quel prix ces produits sont donnés - la composante la plus importante de l'économie, quelles sont les perspectives de développement de technologies modernes à forte intensité scientifique étroitement liées aux problèmes économiques, sociaux, politiques et autres, les sciences naturelles fondamentales des connaissances sont nécessaires, y compris une compréhension conceptuelle générale des processus moléculaires, sur lesquels reposent les réalisations les plus importantes des sciences naturelles modernes.
Les moyens modernes des sciences naturelles - la science des lois fondamentales, des phénomènes naturels et des diverses propriétés des objets naturels - permettent d'étudier bon nombre des processus les plus complexes au niveau des noyaux, des atomes, des molécules et des cellules. Les fruits de la compréhension de la vraie connaissance de la nature à un niveau aussi profond sont connus de toute personne éduquée. Matériaux synthétiques et composites, enzymes artificielles, cristaux artificiels - tous ces éléments ne sont pas seulement de véritables objets de développement des scientifiques naturels, mais également des produits de consommation de diverses industries qui produisent une large gamme de biens de consommation. A cet égard, l'étude des problèmes des sciences naturelles au niveau moléculaire dans le cadre des idées fondamentales - concepts - est sans aucun doute pertinente, utile et nécessaire pour les futurs spécialistes hautement qualifiés des sciences naturelles et techniques, ainsi que pour ceux dont les activités professionnelles sont sans rapport direct avec les sciences naturelles, c'est-à-dire pour les futurs économistes, spécialistes de la gestion, marchands, juristes, sociologues, psychologues, journalistes, managers, etc.
Récemment, de plus en plus souvent, ils ne parlent pas de l'interaction chimique des substances et d'une augmentation de leur activité chimique, mais de la modification de la structure d'une molécule, de la rupture de la chaîne de molécules, de l'interaction des faisceaux moléculaires, de la connexion de fragments des molécules d'ADN, etc. Dans le lexique des spécialistes et des commentateurs scientifiques - Les journalistes utilisent de plus en plus les mots « molécule », « structure moléculaire », etc. Et cela signifie que le niveau moderne des sciences naturelles reflète une compréhension des phénomènes qui se produisent dans nature, ainsi que les processus observés en laboratoire, en tenant compte de la structure et du comportement de chaque molécule. C'est grâce à cette compréhension que des substances qui n'existaient pas auparavant dans la nature avec des propriétés fondamentalement nouvelles sont synthétisées, et de nouvelles machines, appareils, produits, etc. sont créés à partir d'eux, des variétés de haute qualité sont cultivées plantes cultivées, sont en cours d'élaboration moyens efficaces et remèdes contre les maladies, etc.
À première vue, il peut sembler que ce type de connaissances n'est pas du tout nécessaire, par exemple, à un futur spécialiste de la gestion ou à un journaliste. En réalité, sans eux, un spécialiste de la gestion ne pourra pas choisir une direction prometteuse de son activité, car toute entreprise est en quelque sorte liée à une nouvelle base matérielle et à de nouvelles technologies. Par conséquent, un spécialiste de la gestion, s'il est un vrai spécialiste, doit avoir des connaissances approfondies et complètes. On peut dire la même chose d'un journaliste : sans une compréhension approfondie du problème commenté, un journaliste n'est pas en mesure de transmettre correctement et sous une forme populaire les réalisations scientifiques les plus importantes à un large éventail de lecteurs. Sans les connaissances nécessaires, un journaliste peut faussement orienter l'opinion publique et provoquer une décision biaisée, comme cela s'est produit, par exemple, avec l'annonce déraisonnable d'un moratoire temporaire sur le génie génétique (1975-1985).
Il faut dire que la connaissance des sciences naturelles avec une compréhension conceptuelle des réalisations les plus importantes des sciences naturelles modernes est nécessaire non seulement aux futurs économistes, avocats, gestionnaires, entrepreneurs et autres spécialistes hautement qualifiés, mais aussi à toute personne instruite, quel que soit son type de son activité.
La connaissance ne vient pas d'elle-même. Il faut travailler dur, étudier assidûment, comprendre la liberté comme une nécessité consciente. «Il faut apprendre sans honte et enseigner sans être avare», disait le célèbre penseur Basile le Grand (vers 330-379) dans les temps anciens, et ce n'est que dans ce cas que l'on peut espérer réussir.

Conclusion

La nature en tant qu'objet d'étude des sciences naturelles est complexe et diverse dans ses manifestations : elle change constamment et est en mouvement constant. Le cercle de la connaissance à ce sujet s'élargit et la zone de sa conjugaison avec le champ illimité de l'ignorance se transforme en un immense anneau flou parsemé d'idées scientifiques - les grains des sciences naturelles. Certains d'entre eux, avec leurs germes, vont percer dans le cercle des connaissances classiques et donner vie à de nouvelles idées, de nouveaux concepts scientifiques naturels, tandis que d'autres ne resteront que dans l'histoire du développement de la science. Ils seront alors remplacés par de meilleurs. Telle est la dialectique du développement de la connaissance naturalo-scientifique du monde environnant.
On peut parler de la nature en tant que sujet des sciences naturelles dans un langage scientifique strict. Vous pouvez aussi dire à son sujet des mots simples qui ont un sens profond, comme l'a fait le penseur et naturaliste allemand Johann Goethe :
"La nature! Entouré et englouti par lui, nous ne pouvons ni en sortir ni y pénétrer plus avant... Elle nous capture dans le tourbillon de sa danse et se précipite avec nous jusqu'à ce que, las, nous lui échappions des mains.
Elle nous parle toujours, mais ne révèle pas ses secrets. Nous agissons constamment en conséquence, mais nous n'avons aucun pouvoir sur elle.
Elle est la seule artiste : à partir de la substance la plus simple, elle crée les œuvres les plus opposées, sans le moindre effort, avec la plus grande perfection, et pose sur tout une sorte de voile délicat. Elle a constamment pensé et pense constamment, mais pas comme une personne, mais comme la nature, elle a sa propre signification globale ...
Il n'y a pas de nombre de ses enfants. Elle est également généreuse envers tout le monde, mais elle a des favoris, à qui elle gaspille beaucoup, sacrifie beaucoup. Elle prend les grands sous sa protection.
La vie est sa meilleure invention ; la mort est pour elle le moyen d'une vie meilleure.
Elle entoure l'homme de ténèbres et le pousse vers la lumière. Chacun de ses actes est bon, car tout est nécessaire ; elle tarde à être poursuivie ; elle se hâte de peur d'être rassasiée.
Elle n'a ni discours ni langage, mais elle crée des milliers de langues et de cœurs avec lesquels elle parle et ressent. Sa couronne est l'amour. L'amour ne s'approche que d'elle. D'un contact de ses lèvres avec la coupe d'amour, elle expie toute une vie de souffrance.
Elle est dure et douce, aime et terrifie, faible et toute-puissante. Ne lui arrachez pas une déclaration d'amour, ne lui attirez pas de cadeau, à moins qu'elle ne le donne volontairement. Comme elle crée, vous pouvez donc créer pour toujours.
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