Файл: Тесты с ответами по естествознанию.doc

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 01.01.2020

Просмотров: 26215

Скачиваний: 394

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

СОДЕРЖАНИЕ

Предисловие

РАЗДЕЛ I

Теоретико-концептуальный и естественноисторический

1. Принципы, методы и философские концепции науки и естественнонаучного познания

1.1. Определение науки и естествознания как отрасли науки

1.2. Наука и ненаука. Принципы или критерии научности

1.3. Структура, эмпирический и теоретический уровни и цель естественнонаучного познания

1.4. Методы научного познания

1.5. Философия науки и динамика научного познания в концепциях К. Поппера, Т. Куна и И. Лакатоса

1.6. Основные этапы развития научной рациональности (науки) - классический, неклассический и постнеклассический

2. Генезис основных концептуальных понятий современного естествознания античными и средневековыми цивилизациями.

2.1. Роль и значение мифов в становлении науки и естествознания

2.2. Античные ближневосточные цивилизации

2.3. Античная Эллада (Древняя Греция)

2.4. Античный Рим

2.5. Античный Китай

2.6. Античная Индия

2.7. Арабское средневековье

2.8. Древняя Месоамерика — естествознание народа майя

2.9. Древние и средневековые Византия и Русь

2.10. Западноевропейское средневековье

2.11. Эпоха Возрождения

3. Концепции и принципы классического физического – механистического и термодинамического естествознания

3.1. Объекты физического познания и структура физических наук

3.2. Концепции предклассического механистического естествознания

3.3. Ньютоновы принципы классического механистического естествознания

3.4. Энергия, теплота, закон сохранения энергии и первое начало (принцип) термодинамики

3.5. Понятие качества энергии, энтропия, второе начало (принцип) термодинамики и принцип минимума производства энтропии

4. Концепции и принципы неклассического - полевого, квантового и квантово-полевого физического естествознания

4.1. Электромагнитное поле фарадея-Максвелла, электромагнитное взаимодействие и принципы специальной теории относительности - теории пространства-времени Эйнштейна и Минковского

4.2. Поле всемирного тяготения, гравитационное взаимодействие и постулаты общей теории относительности Эйнштейна - теории пространства, времени, материи, тяготения и движения

4.3. Концепции и принципы квантового естествознания

4.4. Квантово-полевой микромир сильного и слабого взаимодействий, принципы квантовой хромодинамики и систематики элементарных частиц

5. Фундаментальные принципы и обобщенные положения современного физического естествознания

5.1. Концепции пространство и время

5.2. Принципы относительности движения — классический, релятивистский и к средствам наблюдения

5.3. Концепции корпускулярности, континуальности и корпускулярно-волнового дуализма

5.4. Концепции симметрии, инвариантности и законы сохранения

5.5. Концепции физического вакуума

5.6. Основополагающие принципы и понятия физического естествознания

5.7. Физическое естествознание как целостная система знаний

6. Космологические и космогонические концепции естествознания о Вселенной

6.1. Вселенная как понятие и объект познания

6.2. Планеты, звезды, галактики и их структуры во Вселенной

6.3. Начало космологии, фридмановские космологические модели, разбегание галактик и расширение Вселенной

6.4. Космогоническая гипотеза Леметра, гипотеза Гамова «горячей сингулярности», «большой взрыв» и ранние эпохи образования Вселенной

6..5. Реликтовое излучение Гамова

6.6. Космологический Горизонт и крупномасштабная (ячеистая) структура Вселенной

7. Естествознание о Земле и планетах Солнечной системы

7.1. Планетная космогония

7.2. Геосферы и эволюция Земли

7.3. Геохронологическая и стратиграфическая шкалы

7.4. Географическая оболочка Земли

8. Концепции и принципы химического естествознания

8.1. Эволюция звезд, происхождение химических элементов и планетная химическая эволюция

8.2. Донаучный этап химии — ремесленная химия и алхимия античности и средневековья

8.3. Главная задача химии и основные этапы ее развития

8.4. Концепции химии об элементах и периодический закон Менделеева химических элементов

8.5. Концепции структуры химических соединений (структурной химии)

8.6. Концепции и законы химических процессов (реакций)

8.7. Концепции и принципы эволюционной химии и самоорганизации эволюционных химических систем

9. Концепции и принципы биологического естествознания

9.1. Объекты биологического познания и структура биологических наук

9.2. Гипотезы возникновения жизни и генетического кода

9.3. Концепции начала и эволюции жизни

9.4. Системная иерархия организации живых организмов и их сообществ

9.5. Экосистемы, экология и взаимоотношения живых существ

9.6. Основные концепции этологии

9.7. Энергетические и энтропийные процессы (энергетика) жизни

10. Концепции и гипотезы естествознания о человеке

10.1. Теическая гипотеза происхождения человека (творение Бога)

10.2. Эволюционные концепции происхождения человека

10.3. Мутационные гипотезы происхождения человека

10.4. Концепции этнологии

10.5. Теория пассионарности Л. Н. Гумилева

10.6. Совместная эволюция человека и биосферы

11. Антропный принцип и мега-история Вселенной

11.1. О понятии мега-истории Вселенной

11.2. Предыстория антропного принципа

11.3. Этапы и процессы панкосмогенеза

11.4. О базовых параметрах Вселенной и Галактики (Млечного Пути)

11.5. Тонкая согласованность физических законов и мировых констант

11.6. Магия (мистика) больших чисел

11.7. Слабая формулировка антропного принципа

11.8. Сильная и сверхсильная формулировки антропного принципа

11.9. О кризисе планетарного цикла мега-истории Вселенной

12. Концепции постнеклассического естествознания и теорий самоорганизации

12.1. Возникновение и становление концепций постнеклассического естествознания

12.2. Динамика возникновения диссипативных структур

12.3. Устойчивость структур и механизм их эволюции

12.4. Механизмы потери устойчивости структур, катастрофы, бифуркации, математическая теория катастроф и прогнозы будущего

12.5. Природные диссипативные структуры (стихии)

12.6. Фракталы, сети и сетевые структуры природы и общества

12.7. Фундаментальные концепции постнеклассического естествознания

12.8. К проблеме постнеклассического межкультурного диалога естественных и гуманитарных наук

13. Математика и естественнонаучная реальность мира

13.1. Математизация как принцип целостности естествознания

13.2. Математика, математическая истина и теория познания

13.3. Непостижимая эффективность математики

Заключение

РАЗДЕЛ II

Список тем рефератов

Темы рефератов «Образы природы античного, раннего (средневековья и эпохи Возрождения) и классического (эпохи Нового времени) естествознания» (1 семестр)

Темы рефератов по разделу «Концепции естествознания Новейшего времени» (2 семестр)

Тематика рефератов «Биографические очерки и творчество великих ученых»

РАЗДЕЛ III. Контрольно-аттестационный

Тесты к главе 1

Принципы, методы, философские концепции науки и естественнонаучного познания

Тесты к главе 2

Генезис основных концептуальных понятий современного естествознания в античных и средневековых цивилизациях

Тесты к главам 3, 4 и 5

Концепции и принципы классического и неклассического физического естествознания

Тесты к главам 6 и 7

Космологические и космогонические концепции и гипотезы естествознания о Вселенной, о Земле и планетах Солнечной системы

Тесты к главе 8

Концепции и принципы химического естествознания

Тесты к главе 9

Концепции и принципы биологического естествознания

Тесты к главам 10 и 11

Концепции естествознания о человеке, антропный принцип и Мега-история Вселенной

Тесты к главе 12

Концепции постнеклассического естествознания и теории самоорганизации

Тесты к главе 13

Математика и естественнонаучная реальность мира

Ключи к тестам

ЛИТЕРАТУРА

Пассионарность имеет еще одно качество, которое чрезвычайно важно: она ЗАРАЗИТЕЛЬНА! Пассионарность ведет себя, как электричество при индуцировании соседнего тела: «Это еще Толстой отметил в «Войне и мире», что когда в цепи солдат кто-то крикнет: «Ура!», то цепь бросается вперед, а когда крикнут: «Отрезаны!», то все бегут назад» — писал Гумилев.

Несомненно, что подавляющее число поступков, совершаемых людьми, диктуется инстинктом самосохранения, либо личного, либо видового. Последнее проявляется в стремлении к размножению и воспитанию потомства. Однако пассионарность имеет обратный вектор, ибо заставляет людей жертвовать собой и своим потомством, которое либо не рождается, либо находится в полном пренебрежении ради иллюзорных вожделений: честолюбия, тщеславия, гордости, алчности, ревности и прочих страстей. Следовательно, можно рассматривать пассионарность как антиинстинкт, или инстинкт с обратным знаком.

Как инстинктивные, так и пассионарные импульсы регулируются в эмоциональной сфере. Но ведь психическая деятельность охватывает и сознание. Значит, следует отыскать в области сознания такое деление импульсов, которое можно было бы сопоставить с описанным выше. Иными словами, все импульсы должны быть разделены на два разряда: 1) импульсы, направленные к сохранению жизни, 2) импульсы, направленные к принесению жизни в жертву идеалу — далекому прогнозу, часто иллюзорному. Для удобства отсчета обозначают импульсы «жизнеутверждающие» знаком плюс, а импульсы «жертвенные» — знаком минус. Тогда эти параметры можно развернуть в плоскостную проекцию, похожую на систему декартовых координат. Положительным импульсом сознания будет только безудержный эгоизм, требующий для осуществления себя как цели наличие рассудка и воли. Под рассудком понимают способность выбора реакции при условиях, допускающих это, а под волей — способность производить поступки согласно сделанному выбору. «Разумному эгоизму» противостоит группа импульсов с обратным вектором. «Она всем хорошо известна, как, впрочем, и пассионарность, но также никогда не выделялась в единый разряд», — отмечал Л. Гумилев. У всех людей имеется искреннее влечение к истине, к красоте и справедливости. Это влечение существенно варьируется в силе импульса и всегда ограничивается постоянно действующим «разумным эгоизмом», но в ряде случаев оказывается более мощным и приводит к гибели не менее неуклонно, чем пассионарность.

Из сказанного, конечно, не следует, что все положения теории Л. Н. Гумилева будут приняты научной общественностью. Остаются спорными вопросы происхождения пассионарности и понятий «пассионарный перегрев», «пассионарный генофонд» и некоторые другие.

Стоит отметить, что, обсуждая все это, Гумилев выступает как ученый с оригинальными, напрочь лишенными стереотипности и казенщины идеями. И это именно сейчас, когда этнография и история нуждаются в таком подходе. Не слепое ли следование канонам привело к тому, что отдельные положения исторической науки нуждаются в пересмотре? Книги Гумилева актуальны на сегодняшний день потому, что, вскрывая генетические корни этногенеза, автор рассматривает этнос как природное явление, анализирует нравственные болезни этносов, возникшие на почве социальных явлений, показывает губительные последствия борьбы человека с ландшафтами, аналогичные по своим масштабам современным. И этого не следует забывать, оценивая современное состояний окружающей среды и биосферы.






10.6. Совместная эволюция человека и биосферы


Еще раз зададимся вопросом: так что же такое человек? Поисками предков современного человека, поисками разных «недостающих звеньев» в цепочке от обезьяны к человеку ученые занимаются давно. Мы знаем питекантропов, синантропов, австралопитеков, зинджантропов, неандертальцев. Возраст «первочеловека» отодвигался чуть ли не до 3 миллионов лет, а ответвление наших предков от предков современных обезьян — до 15 миллионов лет.

Однако последние исследования (с 1987 г. и позднее), основанные на изучении генетического материала (ДНК митохондрий клетки), показали, что род человеческий, по-видимому, начался всего лишь примерно 200 тысяч лет назад от общей праматери. Все люди генетически практически тождественны, а такие «предки», как неандерталец и синантроп, оказались тупиковой ветвью генеалогического древа, не приведшей к человеку разумному. Все указывает, что человека породила некая единственная эпохальная мутация, запустившая механизм нового мышления, которая произошла не очень давно.

Мышление выделило человека из остальной живой природы. Человек — это живой организм, впервые осознавший сам себя, свою самоидентичность и отличие от всего остального мира. Животное находится в гармонии с окружающим миром, и эта гармония устанавливается на инстинктивном уровне, животное автоматически встраивается в естественную сбалансированную систему. Человек же, осознав самого себя, оказался в изоляции, и ему пришлось заново, сознательно, «строить мир», чтобы найти свое место в нем и снова соединиться с ним. В результате человек создал новый уровень организации, называемый человеческим обществом, занялся познанием мира и самопознанием и начал покорять и переделывать природу, создавать техносферу.

Что ждет человека дальше? Ответ затрагивает два аспекта: что ждет человека как отдельный уникальный биологический вид и что ждет человека как компонент биосферы? Или, если переиначить — что ждет биосферу после того, как главным ее компонентом стал человек?

Как считают некоторые биологи и антропологи, биологическая эволюция человека прекратилась, так как, создав себе искусственно стабилизированную среду, человек исключил фактор естественного отбора, что мы уже упоминали несколько выше. Но так считают не все. Многие полагают, что нет достаточных оснований для такого вывода, а для экспериментальной проверки срок пока слишком мал. Имеют основания и пессимистические прогнозы физического вырождения человечества, так как успехи медицины сейчас позволяют выживать слишком многим дефектным особям, которые нормально должны были погибнуть, не дав потомства.

Есть и оптимистические прогнозы. Да, человек выделился из природы, нарушил естественные механизмы регуляции здоровья и процветания вида, но он если еще не научился, то научится компенсировать эти потери и достигнет лучших результатов, чем неразумная природа. Здоровью человека больше всего вредят чрезмерные стрессы, связанные с ускоренным ритмом жизни и скученностью, и гиподинамия. Отсутствие физических нагрузок приводит к очень большому разбалансу в функционировании организма. Инфаркты и инсульты как результат детрени-рованности и переедания. Авитаминозы, так как потребность в еде уменьшается и человек вынужденно недобирает витамины: либо он должен сильно переедать и жиреть, либо жить с авитаминозом, так как концентрация витаминов в продуктах питания невелика. Например, суточная доза витамина В1 содержится в 900 граммах ржаного хлеба (одного из самых богатых этим витамином продукта), а сейчас человек съедает в день едвали одну десятую этого количества.


Человек борется со всеми этими витаминными таблетками и физкультурой, но эффект невелик. Психология человека весьма стабильна и плохо перестраивается. Однако, несмотря на все это, сам человек может и не дожить до момента своей полной физической деградации, так как гораздо быстрее деградирует среда его обитания и это может оказаться фатальным. К счастью, человечество начинает проникаться сознанием возможности и даже близости крупнейшей, глобальной, т. е. всемирной экологической катастрофы (что-то сродни библейскому потопу), вызванной его собственной деятельностью, и это вселяет надежду, что ее удастся избежать. В чем же суть надвигающейся и возможно неминуемой катастрофы?

Выделившись из остальной природы, благодаря своему разуму, человек стал переделывать окружающую среду, приспосабливая ее к своим нуждам. В результате численность человечества перестала регулироваться естественными процессами и начала неудержимо расти. Одновременно росла и интенсивность воздействия на природу каждого индивидуума. Животное извлекало из окружающей среды пищу и очень быстро возвращало все взятое, причем там же, где оно было взято, поддерживая баланс вещества. Человек извлекал гораздо больше, чем необходимо для пропитания, и возвращал изъятое в радикально преобразованном виде и обычно не там, где брал.

Чтобы прокормиться, человеку пришлось вывести особые высокопроизводительные сорта растений и породы животных, создать отличные от естественных так называемые культурные ландшафты и сообщества живых существ. Продукция этих сообществ изымалась безвозвратно, а обеднение среды полезными компонентами компенсировалось искусственно и неполноценно. В результате уже с древних времен стали возникать локальные кризисы производства продуктов питания, такие как гибель древней цивилизации Двуречья в результате снижения плодородия орошаемых земель. В начале XIX века английский ученый Томас Мальтус пришел к выводу, что вообще возможности Земли ограничены, и рост производства продуктов питания должен отставать от роста населения, если последний не ограничивается войнами и эпидемиями.

Потребность в продовольствии заставляла человека осваивать все новые и новые территории, преобразуя природу, но все яснее становилось, что неограниченный рост населения Земли неминуемо должен привести к кризису связанному с массовым голодом. А еще позже, во второй половине XX века стало ясно, что при современном способе существования человечества наибольшую опасность представляет собой не угроза голода, а угроза отравления всего живого продуктами человеческой деятельности.

Прежде всего человек обратил внимание на явные случаи губительного воздействия промышленности на его жизнь и природу. Загрязнение атмосферы дымом, оксидами серы, азота, ядовитыми органическими молекулами при сжигании топлива. Загрязнение водоемов жидкими отходами производства, делающими воду непригодной для питья и губительной для большинства живых организмов. Загрязнение воды и воздуха радиоактивными отходами. Оксиды серы и азота в угольном и мазутном дыме, расворяясь в атмосферной влаге породили кислотные дожди, угнетающие и губящие растительность на огромных территориях. Катастрофически разрастающиеся свалки бытовых отходов, которые при возгорании выделяют огромное количество самых разнообразных ядов и, прежде всего, чрезвычайно ядовитые и очень стойкие диоксины. Нефть, вытекающая при авариях танкеров, покрывает губительной пленкой огромные площади океанов.


Все эти загрязнения либо вообще отсутствовали в «доиндустриальной» природе либо образовывались в количествах на много порядков меньших, чем сейчас. Человек может «задохнуться в собственных отбросах». Однако отбросы, химические и радиоактивные загрязнения не являются столь страшными сами по себе, они не являются непреодолимым злом. Дело в том, что от любого загрязнителя можно избавиться и проблема это чисто экономическая. Например, вредоноснейшие оксиды серы и азота могут быть полностью извлечены из дыма и использованы для получения различных полезных продуктов, при этом станут не нужны многие предприятия по переработке серных руд и по связыванию азота из воздуха. Просто это пока слишком дорого, и соответствующая необходимость еще недостаточно осознана обществом. То же можно сказать и обо всех других отходах. Автомобили можно перевести на электричество или на водородное топливо, дающее на выхлопе чистую воду, и т. д. Все это в принципе доступно уже сейчас, но требует очень больших затрат.

Возникает впечатление, что по мере роста общественного сознания и общественного богатства можно будет все технологии сделать «чистыми» и спасти окружающую среду. Однако это не так. Чистые технологии требуют не только больше денег, они требуют также больше энергии. Потребность в энергии не зависит от воли человека и уровня организации производства — она определяется законами природы. Повышение экологической чистоты производства энергии требует дополнительного ее расхода «на собственные нужды», понижает эффективный КПД энергетического предприятия и, таким образом, неминуемо увеличивает то загрязнение, от которого невозможно избавиться — тепловое. За совершенство структуры надо платить ростом диссипации, снижением качества энергии, ростом количества рассеянного тепла, которое может привести к перегреву окружающей среды. Законы термодинамики неумолимы.

Часто видят выход в использовании так называемых альтернативных источников энергии. К ним относят энергию ветра, волн, приливов, тепловую энергию океанической воды и земных недр (геотермальную), солнечное излучение. Иногда и ядерную энергию, но ее уже чаще считают одним из традиционных источников. Из перечисленных видов энергии геотермальная черпается из запасов тепла в недрах Земли, энергия приливов — из кинетической энергии вращения Земли, в обоих случаях тепло добавляется в географическую оболочку так же, как и при сжигании ископаемого химического или ядерного топлива. Преимущество лишь в отсутствии химических и радиоактивных отходов (хотя в геотермальной энергетике на поверхность выводятся высокоминерализованные термальные воды, основательно загрязняющие окружающую среду если не принимать специальных мер). Остальные виды энергии имеют источником солнечное излучение, приходящее на Землю, и дополнительного тепла в географическую оболочку не вносят.


Все эти источники используются уже сейчас, но только в опытном порядке и в так называемой малой энергетике, то есть как автономные источники энергии малой мощности, работающие в особых условиях (на таежной метеостанции, космическом корабле и т. д.). Заменить традиционные источники в большой энергетике они пока не могут и, по-видимому, не смогут никогда. Их главные недостатки — неравомерность поступления и очень низкая плотность потока энергии при низком ее качестве. Неравномерность поступления требует использования аккумулирующих систем огромной емкости. Низкая плотность потока и низкое качество энергии приводит к очень большим размерам и материалоемкости энергетических станций и низкому КПД. Такие станции занимают большие площади, а их строительство требует создание целой индустрии, которая также наносит вред природе.

Хороший пример производства «чистой» и «даровой» энергии (так считалось, когда они строились) — это наши гидростанции на Волге. Никаких вредных выбросов, вечный, даровой, возобновляемый источник энергии вложил деньги (хотя и большие), построил, а потом стриги, в этом убеждали себя и народ строители. Теперь ясно, что затопление и подтопление сельскохозяйственных землель, уменьшение во много раз стада осетровых рыб и ряд других негативных последствий принесли убытки, во много раз превосходящие стоимость всей электроэнергии. Потеря высокопродуктивных пойменных земель потребовала освоения под сельское хозяйство новых территорий и, соответственно, дальнейшего сокращения сбалансированных биоценозов. Цепочку неблагоприятных следствий можно тянуть очень далеко.

Но воздействие человека на биосферу не ограничивается прямыми загрязнениями, оно гораздо сложнее.

Мы говорили, что биосфера представляет собой целостную сбалансированную саморегулирующуюся систему. Эта система поддерживает стабильные условия своего существования, сглаживая, демпфируя все неблагоприятные внешние воздействия, нарушающие стабильность. Для этого необходимо, чтобы способность биосферы к компенсации неблагоприятных воздействий превосходила максимально возможную их интенсивность. Что для этого нужно?

Биосфера потребляет разнообразные химические вещества на строительство своих организмов и возвращает их обратно при разложении этих организмов. Этот круговорот лучше всего проиллюстрировать на примере основного элемента жизни — углерода. Баланс его может быть подсчитан. Ежегодно поступает в биосферу и изымается из нее 1011 тонн. Баланс сходится с точностью 10-4. Кроме того, в результате геологических процессов в биосферу поступает ежегодно дополнительно 107 тонн неорганического углерода. Как показывает изучение состава пузырьков воздуха, захороненных в кернах полярных ледников, содержание СО2 в атмосфере было неизменным последние 10 тысяч лет, а запас органического углерода, накопленный в захороненном виде в биосфере, соответствует его дополнительному притоку из глубин Земли за 100 тысяч лет. То есть биосфера (точнее, биота — сбалансированная совокупность организмов, способная компенсировать нарушения баланса в биосфере — домашние животные и культурные растения не отвечают этому условию) с высокой точностью и надежностью компенсировала этот поток и его случайные флуктуации, поддерживая состав атмосферы. (Кстати, поддерживается и содержание кислорода, который изымается геохимическими процессами).