Karpenkov S. Conceitos de ciências naturais modernas (com
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100% +
Stiepan Karpenkov
Conceitos da ciência natural moderna
PREFÁCIO À DÉCIMA SEGUNDA EDIÇÃO
Dedicado aos jovens obcecados pela sede de conhecimento - fonte de harmonia e perfeição
O livro proposto, juntamente com outros livros do autor, recebeu um alto prêmio estadual - o Prêmio do Governo Federação Russa no campo da educação.
Mais de quinze anos passaram desde a primeira edição (1997) e demonstraram que este livro se revelou útil e interessante para um vasto leque de leitores e, sobretudo, para estudantes do ensino superior. instituições educacionais, incluindo especialistas certificados que decidiram obter um segundo ensino superior. Isso é evidenciado por suas múltiplas reimpressões.
O conteúdo do livro didático é de natureza interdisciplinar: abrange uma ampla gama de conhecimentos sobre a natureza que todos precisam pessoa educada. Tal conhecimento é um recurso básico para o desenvolvimento da sociedade, o poder criativo da humanidade e um meio eficaz de preservar Estado natural natureza.
Como resultado do estudo dos conceitos das ciências naturais modernas, o aluno deve saber:
– princípios básicos de conhecimento do mundo circundante;
– leis fundamentais da natureza;
– conceitos científicos naturais de desenvolvimento;
– fundamentos científicos naturais tecnologias modernas, energia e ecologia;
– formas de resolver problemas científicos naturais;
– apoiando-se no conhecimento científico natural, oriente as suas atividades práticas para a preservação da natureza e dos seus recursos mais ricos;
– fornecer toda a assistência possível na resolução de problemas científicos naturais;
tenha as habilidades:
– aplicação prática do conhecimento sobre a natureza como recurso básico para o desenvolvimento económico;
– organizar atividades de trabalho com uma combinação harmoniosa da natureza e do homem;
seja competente:
– na resolução de problemas práticos de preservação da biosfera e salvamento da vida na Terra.
Várias edições do livro proposto foram revisadas, complementadas e alteradas. Comparada com a primeira, a última edição é essencialmente Um livro novo com elementos didáticos que atendam aos padrões educacionais estaduais. Todos os seus capítulos incluem novas informações e as mais recentes conquistas científicas naturais.
O manual destina-se a estudantes de instituições de ensino superior que estudem nas áreas e especialidades de gestão, economia, direito, turismo, empreendedorismo, negócios, ecologia, sociologia, etc., cursos a tempo inteiro, nocturnos e por correspondência.
DO PREFÁCIO À SÉTIMA EDIÇÃO
À medida que novos materiais e informações foram acumulados, as edições subsequentes foram significativamente refinadas, complementadas e foram feitas correções e esclarecimentos. Ao finalizar, levamos em consideração muitos anos de experiência em palestras e regências aulas práticas estudantes de diversas especialidades. Como resultado, o livro didático foi melhorado e modificado: o número de capítulos foi reduzido de dezenove (na primeira edição) para onze (nas edições posteriores), informações desatualizadas foram substituídas por novas, algumas seções foram reescritas, etc. sétima edição foi revisada e corrigida.
Espalhados pelas páginas do livro estão grãos preciosos, coletados ao longo de milhares de anos por muitas gerações de naturalistas e contendo o que há de mais necessário, orientador, sem o qual é impossível iniciar qualquer trabalho criativo.
Os conceitos das ciências naturais modernas são o elo mais importante que conecta o conhecimento das ciências naturais e das humanidades e fortalece a base fundamental de todas as formas de educação.
EM mundo moderno As crises económicas, ambientais, espirituais e morais aproximam-se rapidamente. Uma saída para eles é bem possível se a vontade de verdade científico-natural e espiritual-moral despertar em cada pessoa que vive em nosso planeta e se cada pessoa der a sua própria, ainda que pequena, mas viável contribuição para a solução deste problema complexo e global. problema. Este livro o ajudará a encontrar seu próprio caminho para aprender a verdade.
Ao estudar os conceitos das ciências naturais modernas, é útil lembrar as instruções do publicitário russo D.I. Pisareva (1840-1868): “Devemos estudar na escola, mas devemos estudar ainda mais depois de terminarmos a escola.”
DO PREFÁCIO À QUINTA EDIÇÃO
A quinta edição proposta deste livro foi revisada e, em comparação com a anterior, contém novas informações sobre as últimas conquistas mais importantes no campo das ciências naturais.
O livro didático consiste em quatro partes. A Parte I substancia o significado prático das ciências naturais em sociedade moderna e são considerados os princípios básicos do conhecimento científico natural do mundo circundante. A Parte II descreve as leis e conceitos fundamentais das ciências naturais. A Parte III é dedicada aos conceitos científicos naturais do desenvolvimento de processos na natureza. A Parte IV examina os fundamentos científicos naturais das tecnologias modernas, energia e ecologia.
O material do livro didático é apresentado dentro de conceitos - ideias fundamentais e uma abordagem sistemática - e é apresentado de forma visual e acessível.
DO PREFÁCIO À PRIMEIRA EDIÇÃO
Na sociedade moderna, muita atenção é dada não apenas aos vários ramos das ciências naturais, mas também ao rápido desenvolvimento de tecnologias intensivas em ciência, energia e ecologia. Este livro é dedicado aos conceitos fundamentais das ciências naturais e aos fundamentos científicos naturais das tecnologias modernas, energia e ecologia.
É composto por cinco partes, que delineiam de forma consistente as principais questões previstas nas normas educacionais estaduais para o estudo da disciplina “Conceitos de ciências naturais modernas” em instituições de ensino superior.
O livro didático é escrito ao nível dos conceitos dos problemas das ciências naturais, ou seja, tendo em conta as ideias fundamentais e os sistemas de pontos de vista sobre as questões em estudo. Na apresentação do material são utilizados termos conhecidos e fórmulas matemáticas simples que refletem as leis fundamentais da natureza. A essência científica natural das questões abordadas é apresentada de forma acessível a uma ampla gama de leitores.
O livro é destinado a estudantes de instituições de ensino superior com cursos de período integral, noturno e por correspondência em economia, direito, filosofia e outras especialidades humanitárias.
INTRODUÇÃO
Finalmente, dou a mão à ciência verdadeiramente útil.
Horácio
Cada pessoa, desde muito cedo, é caracterizada pela curiosidade - um desejo natural de compreender o mundo que o rodeia. “A curiosidade é semelhante tanto a uma pessoa iluminada quanto a uma pessoa selvagem”, disse o notável historiador e escritor russo N.M. Karamzin (1766-1826). Com a idade, a curiosidade inconsciente transforma-se gradualmente em curiosidade - um desejo consciente de aprender as leis que regem a natureza, aprender a aplicá-las na sua atividade laboral, antecipando as suas possíveis consequências. As leis da natureza e os métodos de sua aplicação refletem a experiência concentrada da humanidade. Com base nisso, a pessoa consegue se proteger dos erros e fica mais fácil para ela atingir os objetivos desejados. A experiência concentrada da humanidade está na base de cada processo educacional.
A ciência natural é um sistema unificado de ciências sobre as leis, fenômenos e propriedades dos objetos naturais, incluindo muitos ramos - ciências naturais.
As conquistas mais importantes das ciências naturais constituem a base fundamental das modernas tecnologias de alta tecnologia para a produção de vários produtos, incluindo bens de uso diário. Para saber a que preço são oferecidos esses produtos - a componente mais importante da economia, quais as perspectivas de desenvolvimento de tecnologias modernas que estão intimamente relacionadas com os problemas económicos, sociais e políticos, são necessários conhecimentos fundamentais sobre a natureza - natural conhecimento científico. Em nossa época, o conhecimento científico natural tornou-se uma esfera de ação ativa e representa um recurso básico da economia, superando em importância os recursos materiais: capital, terra, trabalho, etc. vida, e uma pessoa altamente educada não pode distanciar-se dos conhecimentos fundamentais sobre o mundo que a rodeia sem correr o risco de ficar desamparada nas suas atividades profissionais. “Sem ciências naturais não há salvação para o homem moderno; sem esta alimentação saudável, sem esta educação rigorosa do pensamento com os factos, sem esta proximidade com a vida que nos rodeia”, o escritor e filósofo russo AI deu uma avaliação tão elevada do conhecimento das ciências naturais. Herzen (1812–1879).
Se apresentarmos detalhadamente o conhecimento científico natural acumulado em todos os ramos das ciências naturais, obteremos um volume enorme, talvez necessário, mas de pouca utilidade mesmo para especialistas em ciências naturais, para não falar de especialistas em humanidades e socioeconômicos. Campos. A tarefa da apresentação é ainda mais complicada pelo facto de a sua forma dever ser acessível aos estudantes cujo futuro atividade profissional não tem relação direta com as ciências naturais. Para resolver este problema, é necessário um princípio filosófico generalizante. A sua essência reside na apresentação do conhecimento científico natural no quadro de conceitos - ideias fundamentais e uma abordagem sistemática. O princípio conceitual permite que os alunos adquiram conhecimentos fundamentais e abrangentes sobre a natureza e, com base neles, estudem mais profundamente disciplinas altamente especializadas.
Meios modernos as ciências naturais oferecem a oportunidade de explorar muitos processos muito complexos ao nível dos núcleos atômicos, átomos, moléculas, células, e depois sintetizar substâncias com propriedades incomuns que antes não existiam na natureza, e a partir delas produzir novos materiais para diversas máquinas, dispositivos, produtos, etc. estão sendo desenvolvidas pesquisas, plantas cultivadas de alto rendimento, meios altamente eficazes de tratamento de doenças, etc.
Qualquer direção promissora da atividade humana está direta ou indiretamente ligada a uma nova base material e novas tecnologias, e o conhecimento de sua essência científica natural é a chave para o sucesso. Sem conhecimentos fundamentais sobre a natureza, podem surgir ideias erradas. opinião pública, levando a uma decisão tendenciosa, como aconteceu, por exemplo, com o anúncio infundado de uma moratória temporária (1975-1985) sobre a engenharia genética. Consequentemente, o conhecimento científico natural é necessário não apenas para especialistas altamente qualificados, mas também para qualquer pessoa instruída, independentemente do seu ramo de atividade.
Em busca de valores materiais, a humanidade moderna já ultrapassou o estado estável da biosfera, que inclui todos os seres vivos juntamente com o seu habitat. Isso significa que com a invasão da civilização já foi perturbado o equilíbrio estável da natureza, que há muito garante a circulação das substâncias. Isto é recordado pela frequência crescente de fenómenos naturais destrutivos ao longo da última década: furacões, tornados, inundações, terramotos, secas, que causam enormes danos materiais e são acompanhados por um número crescente de vítimas humanas.
Transformar uma sociedade de consumo moderna numa sociedade espiritualmente desenvolvida e iluminada é uma tarefa extremamente difícil. Só pode ser resolvido desenvolvendo todo o sistema educativo através das forças comuns de pessoas educadas, para quem a estrela-guia não é o luxo, nem o lucro e outros ídolos sedutores, mas o reino do bem, da liberdade e da verdade. O nobre mas espinhoso caminho para tal reino começa com a educação para o amor na primeira infância, quando é lançada uma base espiritual e moral para a aquisição de conhecimento em todos os níveis de educação, e continua ao longo da vida de cada pessoa.
O conhecimento não vem por si só. Você precisa trabalhar muito, estudar muito. “Devemos aprender sem vergonha e ensinar sem restrições”, disse o famoso pensador Basílio, o Grande (c. 330-379) nos tempos antigos, e somente neste caso podemos esperar sucesso.
PARTE I CIÊNCIA NATURAL E O MUNDO MODERNO
Aprenda, meu filho: a ciência reduz nossas experiências de vida que flui rapidamente...
COMO. Púchkin
Para nós, a ciência natural é a única alavanca capaz de virar o mundo inteiro para o sol.
M. Gorki
Como resultado do estudo da Parte I, o aluno deverá saber:
– objeto e objeto de estudo da disciplina “Conceitos de ciências naturais modernas”;
– problemas científicos naturais modernos;
– disposições básicas do conhecimento científico natural;
– aplicar os seus conhecimentos na resolução de problemas de conservação da natureza;
tenha as habilidades:
– atitude cuidadosa para com a natureza em qualquer atividade humana prática.
1. CIÊNCIA NATURAL E MEIO AMBIENTE
1.1. Conhecimento científico e educaçãoHistória do desenvolvimento do conhecimento sobre a natureza. Ao longo da história do desenvolvimento da sociedade, a base da educação tem sido o conhecimento sobre a natureza, o conhecimento sobre o homem e o conhecimento sobre a sociedade. Obviamente, esses três componentes da educação estão interligados: a natureza deu origem ao homem e as pessoas constituem a sociedade. De acordo com o notável historiador russo V.O. Klyuchevsky (1841–1911), “a personalidade humana, a sociedade humana e a natureza do país são as três principais forças que constroem a sociedade humana... O ideal da educação histórica do povo consiste no desenvolvimento completo e harmonioso de todos elementos da sociedade e numa proporção tal que cada elemento se desenvolva e atue na medida do seu significado normal na composição social, sem se degradar e sem oprimir os outros”.
A longa história do desenvolvimento da civilização mostra que os elementos nomeados dos sistemas educacionais de diferentes formas e conteúdos nem sempre estiveram em completa harmonia e formaram uma unidade harmoniosa. Assim, nos tempos antigos, o conhecimento sobre a natureza - o conhecimento científico natural - era de natureza descritiva, especulativa e filosófica natural. A atenção principal foi dada ao conhecimento sobre o homem.
O antigo pensador grego Sócrates (c. 470-399 aC) acreditava que a principal função do conhecimento é o autoconhecimento e o crescimento intelectual, moral e espiritual de uma pessoa. Seu contemporâneo, o antigo filósofo grego Protágoras (c. 480-410 aC), argumentou que o propósito do conhecimento é tornar a atividade humana mais bem-sucedida e frutífera. No entanto, ambos os filósofos não acreditavam que o conhecimento fosse um caminho direto para competências e habilidades. Naquela época, era possível dominar um ofício específico com um mestre ou adquirindo experiência própria. Até o início do século XVIII. V língua Inglesa o conceito de “ofício” foi expresso pela palavra mistério, que significa sacramento, e não apenas porque aqueles que possuíam o segredo de um determinado ofício juraram não revelar os segredos, mas também porque o ofício era inacessível a uma pessoa que tinha não foi treinado por um mestre e não o adotou na experiência prática.
Na Rússia já no século XIV. Surgiu uma comunidade única de artesãos livres, conhecida como “artel”. Ao contrário de comunidades semelhantes no Ocidente, o artel em solo russo não era apenas e não tanto uma associação comercial de artesãos de perfil restrito no sentido moderno, mas sim uma comunidade de irmãos crentes que professavam a Ortodoxia e observavam as leis de liberdade e justiça. . Sendo uma forma única de trabalho social, o artel estabelecia as regras de vida e influenciava o caráter e o comportamento de cada um, recompensando os seus feitos e os da família envolvente. Os méritos de uma pessoa eram avaliados, em primeiro lugar, por pertencer a uma ou outra família de mestres.
O nascimento da tecnologia. Com o desenvolvimento do conhecimento científico natural, quando, a partir do século XVIII. As primeiras leis fundamentais da natureza foram descobertas com sua posterior aplicação prática, e surgiu o conceito de “tecnologia”. Vem das palavras techne – arte, artesanato e logos – conceito, ensino, que juntas significam conhecimento organizado, sistematizado, proposital.
Instituições educacionais foram criadas para estudar tecnologia. A primeira delas, a Escola de Pontes e Estradas, foi fundada na França em 1747; foi seguida pela Escola de Agricultura em 1770 e pela Escola de Mineração em 1776 (ambas na Alemanha). Em 1794, uma instituição de ensino superior foi inaugurada na França - a Universidade Politécnica. Foi a primeira universidade técnica a formar engenheiros. Em instituições de ensino superior fundadas anteriormente, por exemplo, na mais antiga Universidade de Bolonha da Europa, inaugurada em 1088 na Itália, estudavam-se ciências não técnicas e não naturais: matemática, lógica, filosofia, etc. ramo sistematizado do conhecimento científico.
A entrada na ciência e na compreensão da tecnologia na Rússia foi determinada pelas peculiaridades de sua natureza e vida econômica, juntamente com o caráter e a mente dos Grandes Russos, que, segundo V.O. Klyuchevsky, “eles pensam e agem enquanto andam; Parece que você pode criar uma estrada secundária tortuosa e mais tortuosa da Grande Rússia? Era como se uma cobra tivesse passado por ali. Mas tente seguir em frente: você só vai se perder e acabar no mesmo caminho sinuoso.” E, ao mesmo tempo, “nem um único povo na Europa é capaz de um trabalho tão intenso durante um curto período de tempo que um grão-russo possa desenvolver-se”.
Nas poucas crônicas e códigos encontrados na Rússia Antiga, foram descritos fenômenos naturais: eclipses solares e lunares, auroras boreais, movimento de cometas e queda de meteoritos, trovoadas, tempestades, inundações; foram fornecidas informações técnicas sobre os tipos e desenhos de armas, a construção de fortalezas e igrejas, a fundição de sinos e canhões, mecanismos de relógio, a construção de pontes, etc. Além disso, os fenómenos astronómicos foram observados com “grande precisão”. O tempo nos trouxe o nome do primeiro cientista, astrônomo e matemático russo Kirik de Novgorod, que em 1136 escreveu um tratado científico “O ensino de dizer a um homem o número de todos os anos”, que não tem análogo em russo antigo, bizantino , ou literatura eslava do sul. A fragmentação feudal, a invasão tártaro-mongol e outros fatores dificultaram o desenvolvimento da cultura, da ciência e da educação na Rússia. Se na Europa, após a invenção da impressão por I. Gutenberg (1399-1468), as gráficas se multiplicaram e os livros foram impressos em latim, então na Rússia daquela época acabava de se estabelecer sua própria impressão de livros, fundada por Ivan Fedorov (c. 1510–1583), que publicou em 1564... o primeiro livro impresso russo "Apóstolo". Uma mudança radical no desenvolvimento da ciência, da educação e da cultura na Rússia ocorreu sob Pedro I (1672-1725).
À medida que o conhecimento científico natural se desenvolveu no Ocidente, e principalmente na Grã-Bretanha, as invenções começaram a ser introduzidas e o ofício dos artesãos deixou de ser um sacramento e um segredo. A ascensão à tecnologia a partir do artesanato foi muito facilitada pela publicação da primeira Enciclopédia, compilada em 1751-1780. Denis Diderot (1713-1784), Jean D'Alembert (1717-1783), etc. Nesta obra maior e fundamental, foram apresentadas informações sobre diversos tipos de artesanato de forma organizada e sistematizada, o que possibilitou a obtenção de conhecimentos especializados sem sendo contratados como aprendizes. Os artigos científicos para a Enciclopédia foram escritos por cientistas destacados da época - Voltaire (1694-1778), Rousseau (1712-1778), etc.
As primeiras escolas técnicas e a Enciclopédia resolveram o problema mais importante para o desenvolvimento da ciência e da tecnologia - reuniram, sistematizaram e disponibilizaram ao público conhecimentos, habilidades e segredos de diversos ofícios, anteriormente transmitidos oralmente de geração em geração durante muitos séculos. e até milênios. Experiência prática transformaram-se em conhecimento profissional, a formação prática em livros didáticos, os segredos em metodologia e as ações concretas em ciências aplicadas. Tudo isso contribuiu para o desenvolvimento da ciência, da tecnologia e da produção industrial.
Universalidade da educação.“Três caminhos levam ao conhecimento: o caminho da reflexão é o caminho mais nobre, o caminho da imitação é o caminho mais fácil, o caminho da experiência é o mais amargo”, disse o antigo pensador chinês Confúcio (c. 551-479 aC). Sem dúvida foi assim que todos os ramos do conhecimento sempre se desenvolveram. No entanto, se na antiguidade prevalecia o caminho da reflexão, então nos últimos séculos a experiência, a experimentação e a prática tornaram-se decisivas - a forma mais difícil mas eficaz de compreender o mundo que nos rodeia, conduzindo ao desenvolvimento do conhecimento científico natural, e com eles ciências especializadas e ramificadas para alcançar resultados específicos que sejam úteis não apenas para o próprio indivíduo, mas também para a sociedade. O que hoje é considerado conhecimento verdadeiro prova constantemente seu significado prático e é testado pela experiência na prática.
Na visão generalizada moderna, conhecimento é informação que tem valor prático. EM Ultimamente em muitos países houve uma transição para uma economia baseada no movimento não apenas de recursos tradicionais recursos materiais e bens, mas também novas ideias e conhecimentos industriais que constituem os recursos de informação. Neste caso, a tecnologia da informação desempenha um papel decisivo. Graças à sua implementação, por exemplo, nos Estados Unidos, o aumento anual do produto interno bruto é superior a 30%, ou cerca de 600 mil milhões de dólares, e em termos deste indicador, a indústria da informação está à frente das indústrias da aviação e automóvel.
No entanto, uma abordagem assistemática ao consumo massivo de informação e ao seu excesso dá origem ao caos informativo, que depende de muitos factores e, sobretudo, do sistema educativo. O desejo de uma especialização estreita ditada pela época, múltiplas disciplinas nas escolas secundárias e superiores, supersaturação currículos, o vício em informática e outras “inovações” fazem com que não só professores e professores, mas também seus alunos - futuros especialistas em diversas áreas - como os construtores da Torre de Babel, deixem de se entender. Ao mesmo tempo, a universalidade e a amplitude da educação perdem-se gradualmente. A redundância, a estruturação excessiva da informação e, junto com eles, o caos informacional desencorajam o conhecimento e, como consequência, causam pânico e geram ignorância. “Uma sociedade movida pelo pânico afasta-se do conhecimento e procura a salvação na ignorância”, observou com razão o escritor russo M.E. Saltykov-Shchedrin (1826–1889). Com a perda da universalidade e da amplitude da educação, perde-se a oportunidade de adquirir conhecimentos práticos necessários ao desenvolvimento de novas tecnologias.
No século passado, o isolamento dos conhecimentos das ciências naturais e das humanidades começou a manifestar-se de forma palpável e clara, e formou-se entre eles um enorme fosso, ao qual ainda na década de 50 do século XX. chamou a atenção do escritor inglês Charles Snow (1905–1980). Na sua opinião, a sociedade não pode sobreviver sem o conhecimento da casa em que vive, ou sem o conhecimento do mundo que nos rodeia - sem o conhecimento científico natural. No entanto, esse conhecimento praticamente significativo na educação nacional nas últimas décadas não tem recebido a devida atenção por parte do Estado, que por omissão dá preferência à educação massiva em artes liberais. Qualquer sociedade, isolando-se do conhecimento científico natural, não pode coordenar as suas ações com as leis fundamentais da natureza e, principalmente, se perder as suas orientações espirituais e morais. Este pensamento pode ser continuado com as palavras de Sua Santidade o Patriarca Aleixo II de Moscovo e de toda a Rússia (1929-2008): “Estou convencido: não importa o quanto a humanidade tenha crescido ao longo do século passado aos seus próprios olhos, ela precisa sente-se na carteira da escola novamente. Precisamos aprender novamente o que as pessoas perderam ao longo dos anos. própria força e orgulho - aprender a humildade, a capacidade de limitar asceticamente os próprios desejos, a obediência à vontade de Deus e um modo de vida moral. Caso contrário, todas as conquistas da ciência e da tecnologia voltarão o seu poder contra nós, e a Torre de Babel do poder humano cairá, enterrando os seus construtores sob os escombros. O trabalho mais difícil para cada um de nós não será externo, mas interno. O Evangelho nos aconselha a olhar primeiro para dentro de nós mesmos”.
Muitos investigadores, tanto na Rússia como noutros países, compreenderam a necessidade da universalidade e da fundamentalidade da educação moderna, baseada no conhecimento sobre a natureza, o homem e a sociedade. Eles vieram de maneiras diferentes e por motivos diferentes. E propõem resolver este problema de diferentes maneiras: alguns vêem a solução na humanitarização das ciências naturais e Educação técnica, e outros - a necessidade de ensinar fundamentos de ciências naturais para estudantes de humanidades e especialidades. Ao mesmo tempo, ambos chegam a uma opinião comum: o objetivo de estudar todas as disciplinas é o mesmo - garantir o futuro da existência humana na biosfera. No entanto, um objetivo claramente definido não determina os meios para alcançá-lo. Na verdade, a quantidade de informações necessárias para estudar é extremamente grande. Surge uma questão completamente legítima: é possível estudá-lo? E depois outra pergunta: como estudar isso? Acontece que isso é possível se você usar um princípio conceitual que permita estudar o assunto dentro da estrutura de ideias fundamentais e de uma abordagem sistemática. Este princípio fundamental da educação não é apenas um tema de discussão, mas também um guia de ação na apresentação do assunto em estudo.
A educação na virada do milênio. Em conexão com o crescente impacto antropogênico na biosfera e a exacerbação do problema ambiental, a educação moderna em ciências naturais está se tornando um meio eficaz de adquirir conhecimento não apenas para resolver muitos problemas científicos e tecnológicos, mas também para proteger o meio ambiente, a fim de salvar vida em nosso planeta.
Ao longo de muitos séculos, o sistema educativo foi constantemente melhorado e no nosso tempo permite-nos obter um volume de conhecimento significativamente maior num período de tempo mais curto e em constante crescimento. Se na década de 1870 o volume de conhecimento de toda a humanidade dobrava aproximadamente por década, na década de 1980 - em 5 anos, na década de 1990 - a cada ano, então no início deste século esse período foi reduzido para vários meses.
O desenvolvimento da educação é a tarefa mais importante de qualquer Estado e da humanidade como um todo. Em muitos países, as autoridades esclarecidas compreendem que investir recursos financeiros na educação – potencial intelectual – é um tipo de investimento lucrativo. No entanto, o sistema educativo em países diferentes financiado de forma diferente. Por exemplo, o custo anual de formação de um aluno é de 18,57 mil dólares nos EUA, 11,60 mil na Dinamarca, 6,03 mil na Espanha e apenas 5,30 mil dólares no México.
O rápido crescimento do volume de novos conhecimentos, sujeito a um padrão exponencial, exige aumentar a eficácia da formação e aumentar a sua duração. Actualmente, a duração média da educação é de 15 anos na Europa, 14 anos na América do Norte, América do Sul– 13 anos, na Ásia – 9,2 anos, em África – 7 anos e em todo o mundo – uma média de 10 anos. Espera-se que nas próximas décadas a duração da formação exigida para um especialista altamente qualificado se aproxime dos 18 anos. Apesar da ampla difusão da educação, esta não abrange toda a população do globo, mesmo no nível primário. Segundo as estatísticas da ONU, hoje cerca de 3,5 mil milhões de pessoas no mundo sabem ler e escrever, o que é cerca de 3 vezes mais do que há 40 anos. Ao mesmo tempo, aproximadamente 900 milhões de adultos não sabem ler nem escrever, dois terços dos quais são mulheres. A taxa de analfabetismo adulto em muitos países em desenvolvimento é superior a 50%: na Nigéria - 80%, no Mali - 73%, no Iraque, Etiópia e Bangladesh - 60%, no Paquistão - 58%.
Todos os anos, desde 1990, o número de crianças matriculadas na escola em todo o mundo aumentou cerca de 10 milhões, e hoje existem cerca de 700 milhões. Ao mesmo tempo, mais de 100 milhões de crianças em idade escolar não têm a oportunidade de sentar-se numa sala de aula. carteira escolar. A oferta de ensino primário universal é uma das prioridades estabelecidas na Declaração do Milénio das Nações Unidas.
Os problemas da educação foram discutidos em 2006 na cimeira do G8 em São Petersburgo, onde foram tomadas decisões sobre a cooperação internacional destinada a melhorar a qualidade Educação nacional e sua acessibilidade ao público em geral.
Somente através de um sistema educativo perfeito, incluindo a educação espiritual e moral, a sociedade moderna será capaz de preservar o ambiente natural e garantir o desenvolvimento da civilização.
Os frutos da educação doméstica. Sem mergulhar na selva da história Educação russa, pode-se afirmar inequivocamente que sempre foram feitas tentativas de reformar o sistema educativo, embora isso nem sempre fosse necessário. Não houve necessidade urgente de reformar a educação nas últimas décadas. Afinal, apesar de todas as deficiências da estrutura social anterior e do utopismo da ideologia comunista, no passado recente, o nosso país tinha um sistema educativo que permitia a todos receber bons conhecimentos.
As reformas precipitadas e fracassadas que começaram no nosso país na década de 1990 e continuam até hoje sob o signo da democratização, da liberalização, da humanização e de outras modernizações, levaram não apenas ao empobrecimento maciço do povo russo e ao enriquecimento de um pequeno grupo de empresários livres de consciência, mas também a uma queda acentuada do nível de educação, que agora é, por orientação de funcionários ministeriais, denominado qualidade da educação. Ao mesmo tempo, a política de educação de qualidade transformou-se numa política de completa ilusão. Como resultado, o conhecimento tornou-se desvalorizado. Professores e professores perderam respeito e honra. Seus salários caíram drasticamente. Estão a florescer várias formas de serviços “educacionais” pagos, sob o pretexto dos quais muitos dirigentes das chamadas instituições educativas ganham dinheiro e os professores recebem salários escassos. Os alunos pararam de ouvir os professores e os pais, e os alunos pararam de ouvir os professores. Às vezes são cometidos crimes terríveis: professores e educadores, que se esforçam para dar o que há de mais precioso - o conhecimento, tornam-se vítimas da agressão de seus alunos mal comportados.
O precioso tempo dos jovens passou a ser consumido por diversos filmes e produções que mostram relacionamentos íntimos, jogos de computador e, principalmente, a Internet com serviços sedutores inesgotáveis. As crianças começaram a demonstrar mais ativamente suas habilidades ocultas de escrever e desenhar nas fachadas das casas, nas paredes das escolas e nas carteiras. Algumas escolas e universidades tornaram-se antros para viciados em drogas. Fumar e até mesmo álcool estão na moda e as crianças são apresentadas a eles na primeira infância. E o resultado, como dizem, não demorou a chegar: muita diversão passou a ser disponibilizada para crianças e adolescentes, onde sob o pretexto recreação cultural a juventude está intoxicada e, neste ambiente turvo, muitos bandidos estão a ganhar um bom dinheiro organizando reuniões onde todos os meios são bons: poderosos equipamentos de áudio e vídeo, drogas e álcool.
A julgar pela definição de educação dada na Lei da Federação Russa “Sobre a Educação” (educação é educação e formação no interesse do indivíduo, da sociedade e do Estado), o processo educativo inclui uma componente importante - a educação. Uma boa educação só pode crescer em solo fértil com orientações espirituais e morais fortalecidas pela educação.
Conceitos da ciência natural moderna. Karpenkov S. Kh.
6ª ed., revisada. e adicional - M.: Mais alto. escola, 2003. - 488 p.
O livro foi escrito de acordo com os Padrões Educacionais Estaduais (Padrões Educacionais Estaduais 2000). Descreve as questões do conhecimento científico natural do mundo circundante, conceitos fundamentais, princípios e leis da natureza, considera problemas reais as ciências naturais modernas relacionadas ao estudo dos processos naturais e propriedades da matéria no nível molecular, refletem os aspectos científicos naturais da energia, ecologia e destacam as conquistas mais importantes das ciências naturais que fundamentam as modernas tecnologias de alta tecnologia.
Projetado para estudantes de instituições de ensino superior. Pode ser interessante e útil para uma ampla gama de leitores.
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PREFÁCIO À SEXTA EDIÇÃO
A primeira edição do livro proposto foi publicada em 1997. Foi um dos primeiros livros didáticos dedicados à disciplina “Conceitos de ciências naturais modernas”, estudada por alunos de instituições de ensino superior nas áreas socioeconômica e humanitária.
À medida que novos materiais e informações foram acumulados, as edições subsequentes foram significativamente refinadas, complementadas e foram feitas correções e esclarecimentos. Na finalização levamos em consideração muitos anos de experiência ministrando e ministrando aulas práticas em Universidade Estadual gerenciamento. Como resultado, o livro didático foi melhorado e modificado: o número de capítulos foi reduzido de dezenove (na primeira edição) para onze (nas edições posteriores), informações desatualizadas foram substituídas por novas, algumas seções foram reescritas, etc. sexta edição foi significativamente revisada e corrigida.
O livro proposto apresenta conhecimentos fundamentais das ciências naturais de uma forma concisa e acessível, ou seja, conhecimento sobre a natureza que toda pessoa educada necessita não só para contar os segredos, o poder e a beleza da natureza, mas também para entender o que precisa ser feito para preservar o meio ambiente e viver em harmonia com a natureza.
Ao estudar os conceitos das ciências naturais modernas, é útil lembrar as instruções do publicitário russo D.I. Pisareva (1840-1868): “Devemos estudar na escola, mas devemos estudar ainda mais depois de sair da escola”.
O livro é destinado a estudantes de instituições de ensino superior de cursos de período integral, noturno e por correspondência nas áreas de economia, direito, gestão, filosofia, sociologia, ecologia, gestão, marketing, merchandising, turismo, negócios, finanças, empreendedorismo, etc.
Prefácio................................................. ....... ........................................... ............. .................. 8
Introdução................................................. ....... ........................................... ............. ........... 9
PARTE I. CIÊNCIA NATURAL E O MUNDO MODERNO............................ 11
1. As ciências naturais e o mundo que nos rodeia.......................................... ........... .................... 13
1.1. Conhecimento científico natural e educação moderna................................ 13
1.2. O papel das ciências naturais na formação do conhecimento profissional. . 18
1.3. O conhecimento científico natural e a esfera da gestão......................................... .......... .23
1.4. Problemas fundamentais e aplicados das ciências naturais.......................... 27
1.5. Ciências e matemática................................................. .................. .................... 31
1.6. Desenvolvimento das ciências naturais e tendências pseudocientíficas.....................35
1.7. Ciências naturais e moralidade................................................... ...... ............ 42
1.8. Princípios racionais e irracionais de conhecimento.......................... 46
56
2. Conhecimento científico natural do mundo circundante.......................................... ........... 57
2.1. O processo de conhecimento científico natural......................................... ..................... 57
2.2. Formas de conhecimento científico natural............................................. .................... ... 62
2.3. Métodos e técnicas de pesquisa em ciências naturais.......................... 70
2.4. Descoberta e prova científica.................................... ................... .................... 77
2.5. A experiência é a base da ciência natural......................................... ......... ... 82
2.6. Meios modernos de pesquisa em ciências naturais......................... 85
2.7. As conquistas mais importantes da ciência natural moderna..................................... .......... 90
Perguntas de controle.................................................. ........................................ 93
PAPEL II. LEIS E CONCEITOS FUNDAMENTAIS DA CIÊNCIA NATURAL
3. Princípios e leis fundamentais......................................... ........ ...................... 97
3.1. A física é um ramo fundamental das ciências naturais......................................... .......... 97
3.2. Matéria e movimento, tempo e espaço......................................... ......... 104
3.3. Conceito de atomismo. Discreto e continuidade da matéria. . . 108
3.4. Interações fundamentais......................... ,...................... ......... POR
3.5. O princípio da relatividade.................................. ................................... 116
3.6. Propriedades do espaço-tempo e leis de conservação.......................... 118
3.7. Leis fundamentais de Newton................................................... ..... ......... 122
3.8. Propriedades estatísticas e termodinâmicas de macrossistemas.... 125
3.9. Leis termodinâmicas................................................ ............................ 129
3.10.Conceito eletromagnético............................................. ...... ............................... 134
3.11. Propriedades de onda de partículas da luz.......................................... .......... ... 138
Perguntas de controle.................................................. ........................................... 143
4. Níveis atômicos a nucleons da estrutura materna.......................... 144
4.1. Estrutura atômica................................................ ................................... 144
4.2. Propriedades das ondas corpusculares das micropartículas..................................... ........ 147
4.3. Natureza probabilística dos microprocessos............................................. ...... ...... 150
4.4. Sistemas nucleares modernos................................................... .......... ............... 153
4.5. Processos nucleares.................................................. ........ .......................................... .156
4.6. Partículas elementares.................................................. ........................... 164
4.7. Perspectivas para o desenvolvimento da física dos micromundos......................................... ....................... ........ 166
169
PARTE III . CONCEITOS CIENTÍFICOS NATURAIS DE DESENVOLVIMENTO. . . 171
5. O conceito de desenvolvimento e evolução do Universo......................................... ............. ............. 173
5.1. A essência do conceito de desenvolvimento......................................... ............. ........................... 173
5.2. Evolução do Universo.................................................. ..... ........................... 176
5.3. Estrutura do Universo.................................................. ..... .................................... 182
5.4. Meios de observação de objetos no Universo......................................... ......... 185
5.5. O problema da busca por civilizações extraterrestres......................................... ......... ........ 188
5.6. O sistema solar faz parte do Universo......................................... ......... ............. 190
5.7. Terra - planeta do sistema solar......................................... ......... ....... 195
Perguntas de controle.................................................. ........................................... 202
6. Conhecimento das ciências naturais Ó substância .................................................... 203
6.1. Desenvolvimento do conhecimento químico.................................... .......... ............... 203
6.2. Síntese de produtos químicos................................................. .......... ................... 207
6.3. Catálise moderna.................................................. ... ........................... 212
6.4. Formação de substâncias terrestres e extraterrestres......................................... ........ 218
6.5. Reservas naturais de matérias-primas............................................. ...................... ........................ 220
6.6. Matérias-primas orgânicas................................................ .... ........................... 227
6.7. Novos elementos químicos............................................... .......... ........................... 234
6.8. Processos químicos promissores................................................. .................... ... 238
6.9. Materiais modernos.................................................. ........ ........................ 243
6.10. Materiais promissores.................................................. ........ .................... 252
Perguntas de controle.................................................. ........................................ 261
7. Nível da Biosfera organizações matéria........................................ 262
7.1. A origem da matéria viva............................................. ...................... ................... 262
7.2. Portador de informação genética................................................. ..... ............. 264
7.3. Estrutura e funções das proteínas............................................. ..... ............... 269
7.4. Estrutura e tipos de células............................................. ....... ................... 271
7.5. Origem da vida.................................................. .... ........................... 275
7.6. Pré-requisitos para a ideia evolucionária..................................... ...... ......... 279
7.7. Evolução da vida.................................................. .... ............ ........................ 283
7.8. Flora e fauna.................................................. .............. 294
7.9. O homem é um fenômeno da natureza......................................... ....... ........................... 302
7.10. Suporte à vida humana................................................. .......... ........................... 310
7.11. Prolongando a vida do corpo......................................... ............. ........................... 321
7.12. Formação da noosfera................................................... ..... .................... 327
Perguntas de controle.................................................. ........................................... 328
PARTE IV . FUNDAMENTOS CIENTÍFICOS NATURAIS DA TECNOLOGIA MODERNA
NOLOGIA, ENERGIA E ECOLOGIA..................................
329
8. Aspectos científicos naturais da tecnologia......................................... ......... ..... 331
8.1. Desenvolvimento de ferramentas de tecnologia da informação................................... ..... 331
8.2. Meios modernos de armazenamento de informações .................................. 337
8.3. Sistemas multimídia e o mundo virtual......................................... ........ 342
8.4. Tecnologias micro e nanoeletrônicas................................... ............... .344
8.5. Tecnologias laser.................................................. .................................... 352
8.6. Biotecnologias modernas................................................... ........ ................. 359
8.7. Tecnologias genéticas................................................ ........ .......................................... .361
8.8. O problema da clonagem................................................... ..... ................................... 364
366
9. Problemas científicos naturais da energia moderna................................... 367
9.1. A energia é uma fonte de bem-estar......................................... ....................... ............. 367
9.2. Conversão de energia................................................ ...................... 369
9.3. Eficiência da produção e consumo de energia......................................... ........ 373
9.4. Usinas térmicas............................................... .... ........................... 375
9.5. Aumentando a eficiência dos sistemas de energia.......................................... ....... 376
9.6. Fontes hidrelétricas e fontes de energia geotérmica.....................382
9.7. Energia solar................................................ ........ ................................... 387
9.8. Energia eólica................................................ ........................................ 389
9.9. Poder nuclear................................................ .................................... 392
9.10. Peculiaridades da energia doméstica......................................... ..................... ....... 396
Perguntas de controle.................................................. ................................... 398
10. Aspectos científicos naturais da ecologia.......................................... 399
10.1. Catástrofes globais e a evolução da vida......................................... ......... 399
10.2. Prevenir um desastre ambiental................................................... ...... 403
10.3. Desastres naturais e clima............................................. ................... ............ 405
10.4. Efeito estufa e precipitação ácida............................................. ..... 412
10.5. Preservação da camada de ozônio............................................. ...................... ........................... 416
10.6. Recursos hídricos e sua conservação............................................. .................... ......... . 420
10.7. Consumo de energia e nosso meio ambiente.................................. .... 422
10.8. Impacto radioativo na biosfera............................................. ....... 425
10.9.
Problemas científicos naturais de proteção ambiental....... 431
Perguntas de controle.................................................. ........................................... 434
11. Harmonia da natureza e do homem .................................................................... 435
11.1. O ser humano e a natureza.................................................. ................................... 435
11.2. Conservação dos recursos naturais................................................. ..................... ........ 436
11.3. Atualização dos sistemas energéticos................................................ ................. ........................... 438
11.4. Consumo eficiente de energia................................................. .................... ..... 439
11.5. Economizando recursos materiais................................................. .................... ...... 444
11.6. Economizando recursos no transporte......................................... ..................... ....... 446
11.7. Cidades e natureza.................................................. .......... ............................ 451
11.8. Resolvendo problemas de reciclagem................................................... .................... ............... 454
11.9. Tecnologias avançadas e o meio ambiente................................. 459
11.10. Globalização dos processos da biosfera............................................. .....................460
Perguntas de controle.................................................. ................................... 462
Conclusão................................................. .................................................. ...... ....... 464
Literatura................................................. .................................................. ...... ................ 465
Glossário de termos especiais............................................. ........... ........................... . 466
Índice de nomes............................................... .... ............................................... .......... .......... 479
Para restringir os resultados da pesquisa, você pode refinar sua consulta especificando os campos a serem pesquisados. A lista de campos é apresentada acima. Por exemplo:
Você pode pesquisar em vários campos ao mesmo tempo:
Operadores lógicos
O operador padrão é E.
Operador E significa que o documento deve corresponder a todos os elementos do grupo:
Pesquisa e desenvolvimento
Operador OU significa que o documento deve corresponder a um dos valores do grupo:
estudar OU desenvolvimento
Operador NÃO exclui documentos que contenham este elemento:
estudar NÃO desenvolvimento
Tipo de busca
Ao escrever uma consulta, você pode especificar o método pelo qual a frase será pesquisada. São suportados quatro métodos: pesquisa tendo em conta a morfologia, sem morfologia, pesquisa por prefixo, pesquisa por frase.
Por padrão, a pesquisa é realizada levando em consideração a morfologia.
Para pesquisar sem morfologia, basta colocar um cifrão antes das palavras da frase:
$ estudar $ desenvolvimento
Para procurar um prefixo, você precisa colocar um asterisco após a consulta:
estudar *
Para pesquisar uma frase, você precisa colocar a consulta entre aspas duplas:
" pesquisa e desenvolvimento "
Pesquisar por sinônimos
Para incluir sinônimos de uma palavra nos resultados da pesquisa, você precisa colocar um hash " #
" antes de uma palavra ou antes de uma expressão entre parênteses.
Quando aplicado a uma palavra, serão encontrados até três sinônimos para ela.
Quando aplicado a uma expressão entre parênteses, um sinônimo será adicionado a cada palavra, se for encontrado.
Não é compatível com pesquisa sem morfologia, pesquisa por prefixo ou pesquisa por frase.
# estudar
Agrupamento
Para agrupar frases de pesquisa, você precisa usar colchetes. Isso permite controlar a lógica booleana da solicitação.
Por exemplo, você precisa fazer uma solicitação: encontre documentos cujo autor seja Ivanov ou Petrov, e o título contenha as palavras pesquisa ou desenvolvimento:
Pesquisa de palavras aproximada
Para uma pesquisa aproximada você precisa colocar um til " ~ " no final de uma palavra de uma frase. Por exemplo:
bromo ~
Na busca serão encontradas palavras como “bromo”, “rum”, “industrial”, etc.
Além disso, você pode especificar o número máximo de edições possíveis: 0, 1 ou 2. Por exemplo:
bromo ~1
Por padrão, são permitidas 2 edições.
Critério de proximidade
Para pesquisar por critério de proximidade, é necessário colocar um til " ~ " no final da frase. Por exemplo, para encontrar documentos com as palavras pesquisa e desenvolvimento dentro de 2 palavras, use a seguinte consulta:
" Pesquisa e desenvolvimento "~2
Relevância das expressões
Para alterar a relevância de expressões individuais na pesquisa, use o sinal " ^
" ao final da expressão, seguido do nível de relevância dessa expressão em relação às demais.
Quanto maior o nível, mais relevante é a expressão.
Por exemplo, nesta expressão, a palavra “investigação” é quatro vezes mais relevante que a palavra “desenvolvimento”:
estudar ^4 desenvolvimento
Por padrão, o nível é 1. Os valores válidos são um número real positivo.
Pesquisar dentro de um intervalo
Para indicar o intervalo em que o valor de um campo deve estar localizado, deve-se indicar os valores limites entre parênteses, separados pelo operador PARA.
A classificação lexicográfica será realizada.
Essa consulta retornará resultados com um autor começando em Ivanov e terminando em Petrov, mas Ivanov e Petrov não serão incluídos no resultado.
Para incluir um valor em um intervalo, use colchetes. Para excluir um valor, use chaves.
Todos os livros do autor: Karpenkov S. (2)
Karpenkov S. Conceitos de ciências naturais modernas: livro didático para universidades
Introdução... 4
PARTE I. CIÊNCIA NATURAL E O MUNDO MODERNO.. 6
Capítulo I. CIÊNCIA NATURAL E MEIO AMBIENTE 6
1.1. O papel das ciências naturais na formação do conhecimento profissional 6
1.2. Ciências naturais num mundo em mudança... 10
1.3. Problemas fundamentais e aplicados das ciências naturais... 12
1.4. Ciências e matemática... 14
1.5. Desenvolvimento das ciências naturais e tendências anticientíficas 16
1.6. Ciência natural e moralidade... 19
1.7. Imagem racional e real do mundo.. 22
1.8. Conhecimento científico e religioso natural. 24
Perguntas de controle. 28
Capítulo II. CONHECIMENTO CIENTÍFICO NATURAL DO MUNDO 29
2.1. O conhecimento científico natural é o processo de compreensão da verdade... 29
2.2. Formas de conhecimento científico natural. 32
2.4. Descoberta científica e prova 41
2.5. Experimento - a base das ciências naturais 44
2.6. Meios modernos de pesquisa em ciências naturais... 49
2.7. As conquistas mais importantes da ciência natural moderna 52
Perguntas de controle. 55
PARTE II. LEIS E CONCEITOS FUNDAMENTAIS DA CIÊNCIA NATURAL. 56
Capítulo 3. PRINCÍPIOS E LEIS FUNDAMENTAIS... 56
3.1. A física é um ramo fundamental das ciências naturais.. 56
3.2. O conceito de atomismo e a universalidade das leis físicas. 61
3.3. Interações fundamentais. 63
3.4. Conceitos de matéria, movimento, espaço e tempo... 66
3.5. O princípio da relatividade e invariância... 69
3.6. Propriedades do espaço, tempo e leis de conservação 71
3.7. Leis fundamentais de Newton 73
3.8. Propriedades estatísticas e termodinâmicas de macrossistemas 75
3.9. Leis termodinâmicas. 78
3.10. Conceito eletromagnético 80
3.11. Propriedades de ondas de partículas da luz. 83
Perguntas de controle. 87
Capítulo 4. NÍVEIS ATÔMICOS E NUCLEÔNICOS DE ORGANIZAÇÃO DA MATÉRIA... 87
4.1. A evolução das ideias sobre a estrutura dos átomos... 87
4.2. Postulados de Bohr... 89
4.3. Propriedades de onda corpuscular de micropartículas. 90
4.4. Natureza probabilística dos microprocessos... 92
4.5. Partículas elementares 93
4.6. Estrutura do núcleo atômico... 95
4.7. Processos nucleares 97
4.8. Perspectivas para o desenvolvimento da física dos micromundos... 100
Perguntas do teste... 103
PARTE III. CONCEITOS CIENTÍFICOS NATURAIS DE DESENVOLVIMENTO 103
Capítulo 5. CONCEITOS DE DESENVOLVIMENTO E EVOLUÇÃO DO UNIVERSO. 103
5.1. A essência do conceito de desenvolvimento.. 103
5.2. Evolução do Universo.. 106
5.3. Estrutura do Universo... 109
5.4. Meios de observar objetos do Universo.. 111
5.5. O problema da busca por civilizações extraterrestres... 113
5.6. O sistema solar faz parte do Universo.. 114
5.7. Planeta Terra sistema solar 118
Perguntas do teste .. 123
Capítulo 6. EVOLUÇÃO DO CONHECIMENTO CIENTÍFICO NATURAL SOBRE A MATÉRIA 123
6.1. Desenvolvimento do conhecimento químico. 123
6.2. Controle de processos químicos. 127
6.3. Síntese substancias químicas... 128
6.4. Catálise moderna. 131
6.5. Formação de substâncias terrestres e extraterrestres... 135
6.6. Reservas naturais de matérias-primas 136
6.7. Matérias-primas orgânicas 141
6.8. Novos elementos químicos e isótopos... 146
6.9. Processos químicos promissores.. 149
6.10. Materiais sintéticos 153
6.11. Materiais tradicionais com novas propriedades 158
6.12. Materiais avançados... 162
Perguntas do teste... 171
Capítulo 7. NÍVEL DE ORGANIZAÇÃO DA MATÉRIA DA BIOSFERA 172
7.1. Sistemas fundamentais de vida. 172
7.2. Equilíbrio dos processos bioquímicos. 173
7.3. Portador de informação genética. 174
7.4. Propriedades genéticas 176
7.5. As proteínas são a base dos sistemas vivos. 179
7.6. Estrutura e tipos de células. 181
7.7. Ideia moderna da origem da vida... 183
7.8. Pré-requisitos para a ideia evolutiva 187
7.9. A Evolução da Vida. 189
7.10. Flora e fauna... 197
7.11. O homem é um fenômeno da natureza. 203
7.12. Suporte à vida humana 206
7.13. Prolongando a vida do corpo 213
7.14. Formação da noosfera. 217
Perguntas do teste ... 218
PARTE IV. FUNDAMENTOS CIENTÍFICOS NATURAIS DA TECNOLOGIA MODERNA, ENERGIA E ECOLOGIA. 219
Capítulo 8. CONCEITOS DE DESENVOLVIMENTO DE TECNOLOGIAS E ENERGIA MODERNAS. 219
1.1. Desenvolvimento de meios técnicos de tecnologia da informação 219
8.2. Meios modernos de armazenamento de informações 223
8.3. Sistemas multimídia e mundo virtual... 228
8.4. Tecnologias micro e nanoeletrônicas 230
8.5. Tecnologias laser.. 236
8. 6. Biotecnologias modernas 241
8.7. Tecnologias genéticas.. 242
8. 8. Problemas de clonagem... 244
Perguntas do teste ... 245
Capítulo 9. PROBLEMAS CIENTÍFICOS NATURAIS DE ENERGIA.. 246
9.1. Ideia moderna de energia.. 246
9. 2. Conversão e consumo de energia... 248
9.3. Eficiência de produção e consumo de energia 250
9.4. Usinas termelétricas.. 251
9.5. ... 255
9.7 Energia solar... 258
9.8 Energia eólica 260
9.9. Poder nuclear. 262
9.10. Características do desenvolvimento da energia doméstica 266
9.11. Energia do Oceano Mundial 267
9.12. Energia do futuro. 269
Perguntas do teste ... 269
Capítulo 10. ASPECTOS CIENTÍFICOS NATURAIS DA ECOLOGIA.. 270
10.1. Desastres globais e a evolução da vida... 270
10.2. Biosfera e prevenção de desastres ambientais.. 272
10.Z. Desastres naturais e clima. 275
10.4. Efeito estufa e precipitação ácida 279
10.5. Preservação da camada de ozônio... 281
10.6. Recursos hídricos e problemas de sua conservação.. 283
10.7. Consumo de energia e nosso habitat. 285
10.8. Impacto radioativo na biosfera 286
10.9. Problemas científicos naturais de proteção ambiental.. 291
Perguntas do teste... 292
Capítulo 11. HARMONIA DA ATIVIDADE DE TRABALHO DAS PESSOAS E DA NATUREZA.. 293
11.1. Atualização do Sistema de Energia 293
11.2. Indústria, transporte motorizado e ambiente 294
11.3. Cidades e natureza... 297
11.4. Resolvendo problemas de reciclagem.. 300
11.5. Materiais avançados, tecnologias e meio ambiente.. 304
Perguntas do teste ... 306
Conclusão.. 307
Dicionário de termos especiais... 307
Índice de nomes ... 317
CONCEITOS MODERNO CIÊNCIA NATURAL
Segunda edição,
corrigido e ampliado
editora
“Projeto Acadêmico” 2000
UDC50
BBK 20
K 26
REVISORES:
Departamento de Filosofia da Academia Financeira
sob o governo da Federação Russa
(chefe do departamento prof. M. V. Vagliano)
e laureado com o Prêmio Estadual da URSS
em Ciência e Tecnologia, Doutor em Engenharia. ciências,
prof. V.A. Shakhnov
Karpenkov S. Kh.
K26 Conceitos de ciências naturais modernas: livro didático para universidades. - M.: Projeto Acadêmico, 2000. Ed. 2º, rev. e adicional - 639 pág.
ISBN 5-8291-0085-1
O livro didático é escrito de acordo com o padrão educacional estadual. Ele descreve os princípios fundamentais, leis, conceitos e conquistas mais importantes das ciências naturais, e também destaca os fundamentos científicos naturais das tecnologias modernas, energia e ecologia.
Para estudantes universitários. Pode ser interessante e útil para uma ampla gama de leitores.
UDC50
BBK 20
ISBN 5-8291-0085-1
Karpenkov S. Kh, 2000
Projeto Acadêmico, original
layout, design, 2000
Dedicado a todos aqueles que
Eu gostaria de contar segredos,
poder e belezanatureza
Prefácio
Na sociedade moderna, muita atenção é dada não apenas aos vários ramos das ciências naturais, mas também ao rápido desenvolvimento de tecnologias intensivas em ciência, energia e ecologia. Este livro é dedicado aos conceitos fundamentais das ciências naturais e aos fundamentos científicos naturais das tecnologias modernas, energia e ecologia.
O livro didático consiste em quatro partes. A Parte I fundamenta o significado prático das ciências naturais na sociedade moderna e examina os princípios básicos do conhecimento científico natural do mundo circundante. A Parte II descreve as leis e conceitos fundamentais das ciências naturais. A Parte III é dedicada aos conceitos científicos naturais do desenvolvimento de processos na natureza. A Parte IV examina os fundamentos científicos naturais das tecnologias modernas, energia e ecologia.
O material do livro didático é apresentado no nível conceitual, ou seja, tendo em conta as ideias fundamentais e sistemas de pontos de vista sobre as questões científicas naturais em consideração. Na apresentação do material são utilizadas expressões matemáticas simples, fórmulas e termos conhecidos dos escolares. A essência científica natural das questões em consideração é apresentada de forma visual e acessível para um graduado do ensino médio.
O livro é escrito de acordo com o conteúdo material didáctico autor: “Conceitos básicos de ciências naturais modernas” (UNITY, 1998) e “Conceitos de ciências naturais modernas: Workshop” (UNITY, 1998), - além de levar em consideração correções, alterações e acréscimos ao material apresentado no autor livro publicado anteriormente “Concepts of modern natural science” (UNITY, 1997).
O autor agradece aos colegas e revisores, cujos comentários e sugestões contribuíram para melhorar a qualidade do livro.
Ao estudar os conceitos das ciências naturais modernas, é útil lembrar a sábia advertência do publicitário russo Dmitry Pisarev (1840-1868): “Você precisa aprender na escola, mas precisa aprender ainda mais depois de sair da escola”.
O livro é destinado a estudantes de instituições de ensino superior em tempo integral, noturno e por correspondência em economia, direito, filosofia, bem como especialidades e especializações em gestão, sociologia, tecnologia, gestão, marketing, ciência de commodities, turismo, negócios, finanças, empreendedorismo, etc.
CONCEITOS DE CIÊNCIA NATURAL MODERNA
Finalmente, estou dando a mão à ciência verdadeiramente útil.
Horácio
Introdução
Qualquer pessoa, mesmo desde muito jovem, desenvolve curiosidade - um desejo natural de compreender o mundo ao seu redor. “A curiosidade é semelhante ao homem, tanto o esclarecido como o selvagem”, disse o notável historiador e escritor russo Nikolai Karamzin (1766-1826). Com a idade, o desejo inconsciente de compreender o mundo que nos rodeia transforma-se gradualmente numa forma consciente de curiosidade - o desejo de conhecer as leis que regem a natureza e como aplicá-las, permitindo à pessoa prever as possíveis consequências dos seus actos. As leis sobre a natureza e os métodos de sua aplicação são a experiência concentrada da humanidade, constituindo o suporte da atividade humana prática, capaz de protegê-la de possíveis erros e fracassos e ajudar a alcançar os objetivos desejados. A experiência concentrada da humanidade é a base fundamental e necessária de qualquer processo educativo: uma pessoa deve saber como funciona o sistema mais complexo - a natureza da Terra - a sua única casa, à qual deve o seu nascimento e da qual ele próprio é membro. papel.
A ciência natural é a ciência dos fenômenos e das leis da natureza. As ciências naturais modernas incluem muitos ramos das ciências naturais: física, química, biologia, bem como vários campos relacionados, como química Física, biofísica, bioquímica e muitos outros. A ciência natural aborda uma ampla gama de questões sobre as numerosas e multifacetadas manifestações das propriedades dos objetos naturais, que podem ser consideradas como um todo único.
Se apresentarmos detalhadamente todo o material científico acumulado ao longo de um longo período de tempo em todos os ramos das ciências naturais, obteremos um volume enorme, talvez necessário, mas de pouca utilidade mesmo para especialistas restritos em ciências naturais, para não falar de especialistas nas humanidades. A tarefa de apresentar material de ciências naturais é ainda mais complicada pelo fato de que sua forma deve ser acessível a futuros especialistas para os quais as ciências naturais não são uma disciplina formadora de conhecimento profissional.
Para resolver este problema, é necessária uma abordagem filosófica generalizante, tendo em conta métodos didáticos avançados baseados nas leis do domínio do conhecimento e da aquisição de competências. A essência desta abordagem reside na apresentação do material científico natural ao nível dos conceitos - ideias fundamentais e sistemas de crenças. A abordagem de sistemas conceituais é útil não apenas para compreender o desenvolvimento da própria ciência natural e os fenômenos e leis da natureza que ela estuda, mas também para conhecer as conquistas mais importantes das ciências naturais, com base nas quais modernas tecnologias de alta tecnologia estão se desenvolvendo com sucesso, ajudando a melhorar a qualidade dos produtos e atitude cuidadosa para a natureza.
Muitas conquistas das ciências naturais modernas, que constituem a base das tecnologias de alta tecnologia, estão associadas a um estudo abrangente de objetos e fenômenos naturais. Com a utilização de modernos meios técnicos de experimentação, foi precisamente este estudo que permitiu não só criar materiais ultrafortes, supercondutores e muitos outros com propriedades inusitadas, mas também dar uma nova olhada em processos biológicos, ocorrendo dentro de uma célula e até mesmo dentro de uma molécula. A maioria dos ramos das ciências naturais modernas está, de uma forma ou de outra, ligada ao estudo molecular de certos objetos, o que une muitos cientistas naturais que lidam com problemas altamente especializados. Os resultados deste tipo de investigação são o desenvolvimento e a produção de novos produtos de elevada qualidade e, sobretudo, de bens de consumo. Para saber a que preço são fornecidos esses produtos - a componente mais importante da economia, quais são as perspectivas para o desenvolvimento de tecnologias modernas de alta tecnologia que estão intimamente relacionadas com problemas económicos, sociais, políticos e outros, precisamos de princípios fundamentais conhecimento das ciências naturais, incluindo uma compreensão conceitual geral dos processos moleculares nos quais se baseiam as conquistas mais importantes das ciências naturais modernas.
Os meios modernos das ciências naturais - a ciência das leis fundamentais, dos fenômenos naturais e de várias propriedades dos objetos naturais - tornam possível estudar muitos processos complexos ao nível dos núcleos, átomos, moléculas e células. Os frutos da compreensão do verdadeiro conhecimento sobre a natureza em um nível tão profundo são conhecidos por todas as pessoas instruídas. Materiais sintéticos e compósitos, enzimas artificiais, cristais artificiais - todos estes não são apenas objetos reais de desenvolvimento por cientistas naturais, mas também produtos de consumo de diversas indústrias que produzem uma ampla gama de bens de uso diário. Neste sentido, o estudo dos problemas científicos naturais a nível molecular no quadro de ideias fundamentais - conceitos - é sem dúvida relevante, útil e necessário para futuros especialistas altamente qualificados em ciências naturais e tecnologia, bem como para aqueles cujo as atividades profissionais não estão diretamente relacionadas às ciências naturais, ou seja, para futuros economistas, especialistas em gestão, especialistas em commodities, advogados, sociólogos, psicólogos, jornalistas, gestores, etc.
Ultimamente, as pessoas falam cada vez mais não sobre a interação química de substâncias e o aumento de sua atividade química, mas sobre a mudança na estrutura da molécula, a quebra da cadeia de moléculas, a interação de feixes moleculares, a conexão de fragmentos de moléculas de DNA, etc. vocabulário de especialistas e comentaristas científicos - Os jornalistas usam cada vez mais as palavras “molécula”, “estrutura molecular”, etc. Isso significa que o nível moderno das ciências naturais reflete uma compreensão dos fenômenos que ocorrem na natureza, bem como dos processos observados em laboratórios, levando em consideração a estrutura e o comportamento de cada molécula. É graças a esse entendimento que são sintetizadas substâncias que antes não existiam na natureza com propriedades fundamentalmente novas, e a partir delas são criadas novas máquinas, dispositivos, produtos, etc., são cultivadas variedades de alta qualidade. plantas cultivadas, estão sendo desenvolvidos maneiras eficazes e meios de tratar doenças, etc.
À primeira vista, pode parecer que este tipo de conhecimento não seja de todo necessário, por exemplo, para um futuro especialista em gestão ou jornalista. Na realidade, sem eles, um especialista em gestão não poderá escolher um rumo promissor para a sua atividade, porque qualquer negócio está de uma forma ou de outra ligado a uma nova base material e a novas tecnologias. Conseqüentemente, um especialista em gestão, se for um verdadeiro especialista, deve ter conhecimentos profundos e abrangentes. O mesmo pode ser dito de um jornalista: sem uma compreensão profunda do problema comentado, um jornalista não é capaz de transmitir de forma correta e popular as mais importantes conquistas das ciências naturais a uma ampla gama de leitores. Sem o conhecimento necessário, um jornalista pode desorientar a opinião pública e provocar uma decisão tendenciosa, como aconteceu, por exemplo, com o anúncio infundado de uma moratória temporária à engenharia genética (1975 - 1985).
Deve-se dizer que o conhecimento científico natural com uma compreensão conceitual das conquistas mais importantes das ciências naturais modernas é necessário não apenas para futuros economistas, advogados, gestores, empresários e outros especialistas altamente qualificados, mas também para qualquer pessoa instruída, independentemente de sua tipo de atividade.
O conhecimento não vem por si só. Você precisa trabalhar muito, estudar com afinco, entendendo a liberdade como uma necessidade consciente. “Você deve aprender sem se envergonhar e ensinar sem ser mesquinho”, disse nos tempos antigos o famoso pensador Basílio, o Grande (c. 330-379), e somente neste caso se pode esperar sucesso.
Conclusão
A natureza como objeto de estudo das ciências naturais é complexa e diversa em suas manifestações: está em constante mudança e em constante movimento. O círculo de conhecimento sobre o assunto está se tornando mais amplo, e a área onde ele se conecta com o campo ilimitado da ignorância se transforma em um enorme anel embaçado, pontilhado de ideias científicas - as sementes das ciências naturais. Alguns deles, com seus brotos, entrarão no círculo do conhecimento clássico e darão vida a novas ideias, novos conceitos científicos naturais, enquanto outros permanecerão apenas na história do desenvolvimento da ciência. Eles serão então substituídos por outros mais avançados. Esta é a dialética do desenvolvimento do conhecimento científico natural do mundo circundante.
Pode-se falar sobre a natureza como um assunto das ciências naturais em linguagem estritamente científica. Você também pode dizer palavras simples sobre isso que carregam um significado profundo, como fez o pensador e cientista natural alemão Johann Goethe:
"Natureza! Cercados e engolfados por ela, não podemos sair dela nem penetrar mais fundo nela... Ela nos captura no turbilhão de sua dança e corre conosco até que, cansados, caímos de suas mãos.
Ela sempre conversa conosco, mas não revela seus segredos. Nós o influenciamos constantemente, mas não temos poder sobre ele.
Ela é a única artista: a partir da substância mais simples cria as obras mais opostas, sem o menor esforço, com a maior perfeição, e coloca uma espécie de manta delicada sobre tudo. Ela pensava constantemente e pensa constantemente, mas não como pessoa, mas como natureza. Ela tem seu próprio significado abrangente...
Não há número para seus filhos. Ela é igualmente generosa com todos, mas tem favoritos, aos quais esbanja muito e muito se sacrifica. Ela esconde grandes coisas sob seu disfarce.
A vida é sua melhor invenção; a morte é para ela um meio para uma vida maior.
Ela envolve uma pessoa com trevas e a leva em direção à luz. Cada ato dela é bom, pois tudo é necessário; ela hesita em ser abordada; ela está com pressa para que eles não se cansem dela.
Ela não tem fala nem linguagem, mas cria milhares de línguas e corações com os quais fala e sente. Sua coroa é o amor. O amor apenas aproxima alguém dele. Com um toque dos lábios na taça do amor ela redime uma vida inteira de sofrimento.
Ela é severa e mansa, amorosa e assustadora, fraca e onipotente. Você não pode arrancar dela uma declaração de amor, você não pode arrancar um presente dela, a menos que ela o dê voluntariamente. Do jeito que ela cria, você pode criar para sempre.”
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