Контрольная работа по естествознанию

1. История естествознания берет свое начало в глубокой древности, когда человек в процессе общественно-трудовой деятельности по изысканию средств существования расширял свои представления об окружающем мире, Это были отрывочные сведения о полезных растениях, о животных как объекте охоты или представляющих опасность. Эти сведения расширялись в связи с приручением, а затем одомашниванием животных и развитием земледелия.

Первые систематизированные знания об окружающем мире формировались в Древней Греции и Древнем Риме. Уже в те далекие времена складывалось представление о материальности мира и его развитии. Античные мыслители VI—V вв. до н. э. считали основой всего сущего воду (Фалес), апейрон — беспредельную материю (Анаксимандр), воздух (Анаксимен), нус — легчайшее из всех вещей (Анаксагор), огонь (Гераклит), атом (Левкишт, Демокрит). Эта первостихия, как они полагали, материальна, вещественна, вечна, из wee все возникает и все состоит.

Эмпедокл (490—430 до н. э.) все разнообразие природы сводил к четырем вечным, неуничтожимым «корням вещей» — огню, воздуху, воде и земле, которые, соединяясь в различных сочетаниях и соотношениях, дают начало телам природы. Утверждая, что живое образовалось из неживого под действием естественных причин, Эмпедокл не мог согласиться, что путем самозарождения возникли сразу сложные существа. Он считал, что сначала образовались части, сложного, которые затем случайно соединялись «кто с кем повстречался». Это приводило к появлению как гармоничных, так и уродливых форм. Последние были нежизнеспособными и вымирали. Организмы с удачными сочетаниями продолжали свой род размножением. Как видим, уже Эмпедокл высказал мысль об этапности развития сложного и выживаемости и размножении более приспособленных существ.

Аристотель — «всеобъемлющая голова» среди греческих философов, по определению Ф. Энгельса, заслуженно считается основателем античного естествознания.

Аристотель (384—322 до н. э.) — древнегреческий философ, ученый-энциклопедист, учился у Платона в Афинах, был воспитателем Александра Македонского. В 355 основал Ликей, или перипатетическую школу, с натуралистическим уклоном. Автор многих работ по физике и литературе, политике и логике, философии и биологии, в том числе «История животных», «О частях животных», «О возникновении животных». Основатель зоологии, разработал первую классификацию животных, которой зоологи пользовались почти до XVIII в., проводил первые наблюдения и описал зародышевое развитие цыпленка, пчел, высказал мысль об общности строения животных и о коррелятивной связи органов, заложил основы морфологии, эмбриологии и др. Работы гениального мыслителя представляют значительный прогресс в науке античности. Аристотель пытался разместить все тела природы в определенном порядке от простых к сложным и разработал представление о иерархии форм, о градации. Весь животный мир он разделил на животных с кровью (позвоночных) и животных без крови (беспозвоночных). Эти группы затем с учетом родства были разбиты на ряд более мелких подразделений. Он исследовал строение, функцию многих животных и их органов, развитие животных; допускал возможность образования новых форм животных путем гибридизации; близкие виды объединял в роды; указывал на зависимость животных от условий среды обитания. Его ученик и последователь — философ-энциклопедист Теофраст (370—285 до н. э.) является создателем древнегреческой ботаники, основы которой изложены в его трудах «История растений», «О возникновении растений», «О причинах растений». Он описал строение основных органов и выделил основные внутренние части растений; отмечал, что растения питаются посредством корней и листьев, выделил основные группы растений: деревья, кусты, полукустарники и травы; наземные и водные формы; листопадные, вечнозеленые и др., привел сведения о распространении  и практическом значении различных растений. У Теофраста имеются указания об изменчивости растений под воздействием различных условий и возможности их перерождения (например, пырея в пшеницу).

Развитие древнегреческой медицины связано с именем Гиппократа (460—377 до н. э.), в трудах которого содержится наиболее полный для того времени свод знаний и учений в области медицины, а также анатомии, физиологии, эмбриологии. Гиппократ и его последователи развивали представление а естественных причинах болезней, зависящих от внешних условий, состояния организма, образа жизни. Гиппократ учил, что распознавание болезней и их лечение должны быть основаны на непосредственном наблюдении больного, на обобщениях опыта.

Среди мыслителей Древнего Рима следует назвать прежде всего философа-материалиста Тита Лукреция Кара (95—55 до н. э.) — последователя Демокрита (460—370 до н. э.) и Эпикура (342—270 до н. э.). В поэме «О природе вещей» Лукреций Кар излагает основы атомистического учения и подчеркивает, что из движения атомов в пространстве возникают все явления и состояния природы, что «вещам невозможно из ничего возникнуть и, родившись, в ничто превращаться». Он отмечал, что живые существа самопроизвольно возникли из земли под влиянием влаги и солнечного тепла, причем негармоничные, неприспособленные особи погибали, а те, что могли нормально существовать — размножались. Лукреций Кар высказывал положение об изменяемости живых существ под влиянием естественных причин.

На основании собственных наблюдений и данных 146 римских и 327 иностранных авторов (около 2 тыс. томов) Гай Плиний Старший (23—79) подготовил 37-томную «Естественную историю», в которой приводит сведения по ботанике, зоологии, физиологии, медицине, географии, минералогии и др.

Известные исследования в области медицины, анатомии и физиологии II в. принадлежат крупному древнеримскому врачу и естествоиспытателю Клавдию Галену (130—200), который анатомировал трупы; делал вскрытия животных, в том числе обезьян, ставил опыты с целью познания строения и функции основных систем организма Гален впервые обнаружил центробежные и центростремительные нервные волокна; указывал на связь между строением и функцией органа, между организацией животного и образом жизни, но объяснял это как проявление божественного разума.

Греко-римская философия и естествознание пришли к важным обобщениям, основными из которых являются следующие:

1. Античные мыслители  отстаивали мысль о материальности  мира и его развитии, о единстве  природы и естественном возникновении  живых существ путем саморождения.

2. Они распространяли  идею об изменяемости и преобразовании одних форм живых существ в другие.

3. Сделали попытку дать  естественное объяснение целесообразности, гармоничности как результату  браковки дисгармоничных особей.

4. Разрабатывали представление  о градации, т. е. иерархии форм в виде восходящего ряда природных тел от простого к сложному. Хотя этот усложняющийся ряд трактовался с позиций телеологии — идеалистического учения, согласно которому всякое развитие является осуществлением заранее предусмотренных целей, однако аристотелевская иерархия форм наводила на мысль о последовательности, преемственности органических форм, постепенном усложнении их организации.

5. Античные мыслители  развивали идею о единстве  строения организмов, коррелятивной  связи их частей, что имело  важное значение для обоснования взгляда на природу как на единое целое.

Важнейшие обобщения античности далее разрабатывались уже в XVI—XVIII вв. на новом фактическом материале. Они сыграли положительную роль в развитии идеи Эволюции.

2. Понятие Пространства

Пространство. По общепринятому мнению наша Вселенная является следствием Большого Взрыва, в результате которого возникло пространство. Сам по себе Большой Взрыв является процессом, событием. Если это так, только одновременно с началом процессов появляется пространство, и не раньше.

Начавшееся расширение привело к снижению температуры и давления, конденсации, и появлению привычного нам вещества. Взаимодействие частичек вещества между собой явились причиной самоорганизации, и усложнения, что в конечном счете привело к сегодняшнему состоянию мира. Процессы на этом не остановились, они продолжаются, и мы ныне находимся только на определенном этапе развития Вселенной. То первоначальное расширение, по наблюдательным данным, продолжается и сейчас, что приводит к еще большему раздуванию нашей Вселенной. Таким образом, получается, что всеобщее, глобальное пространство внутри Вселенной тесно связано с процессами, которые в ней идут.

Примерно, то же самое наблюдается и в Солнечной системе. Пространство внутри нее зависит от происходящих в ней процессов, и внутренней конфигурации, которая нам более-менее известна. Девять планет хороводят вокруг Солнца, и у каждой есть своя орбита. Т.е. Солнечная система имеет определенную структуру. Есть гравитационные и электромагнитные взаимодействия, как с Солнцем, так и между планетами. Движение планет и взаимодействия это – процесс. А что они находятся на какой-то момент на определенном расстояние друг от друга, и от Солнца, это – структура, конфигурация. Вот эти, процесс и конфигурация будут определять параметры и характеристики пространства Солнечной системы. Как нетрудно видеть, оно не остается постоянным. Изменение параметров взаимодействия планет между собой, так и Солнцем приведут к изменению и пространства. Т. е., пространство сам по себе не может изменяться. Изменение пространства последует только после изменения параметров взаимодействий.

На тесную взаимосвязь пространства с процессами указывают и куда более простые вещи. Например, рост кристалла. Он, поглощая из окружающей среды необходимый материал, увеличивается в размере. Процессы идущие внутри кристалла увеличивают пространство, занимаемое кристаллом, а не наоборот. Так же происходит рост живого организма. Биохимические процессы определяют характеристики внутреннего пространства и его рост.

Если нагреть, или охладить металлическую проволоку, то под действием внешних условий изменятся параметры взаимодействий внутренних структур, поэтому межатомные расстояния станут иными, и он изменит длину. Тут мы опять видим зависимость пространства от внутренних процессов. Отсюда хочется сделать вывод, что пространство не является первичной сущностью и неразрывно связано с процессами.

Так что же мы называем пространством?

• во-первых, это расстояния между реальными объектами (межатомные, межмолекулярные, межпланетные, межзвездные и др);
• во-вторых, это создаваемые реальными объектами вокруг себя особые зоны, градиенты параметров (поля) - (электрические, магнитные, гравитационные и др.).

Иными словами, пространство = расстояние + поле. Если это так, то понятие пространства является вторичным по отношению к расстояние+поле, базируется на них, и является лишь более высоким уровнем абстракции (обобщением) этих понятий. Так как расстояние+поле создаются материей, то соответственно, без реальных объектов сам по себе пространства не существует. В дальнейшем под пространством будем понимать совокупность расстояние+поле.

Сложные конфигурации полей, которые окружают атомов, молекул, планет, звезд, и др., если посмотреть глазами геометра, действительно будут казаться переплетенными, искривленными. Наверное, отсюда в общей теории относительности (ОТО) термин "искривление пространства". Только ОТО это трактует чуть иначе. Неявно подразумевается наличие "чего-то" которое искривляется под действием масс. Чем массивнее тело, тем сильнее искривление. При нашем подходе сам по себе этого "чего-то" нет. Есть расстояния, есть источники полей. Чем массивное тело, тем интенсивнее вокруг него поле.

Из повседневного опыта мы знаем, что окружающий мир имеет три измерения: все предметы имеют длину, ширину и высоту. Вернее, три взаимо перпендикулярных направления. Такое восприятие внешнего мира связано, во-первых, с объемным зрением человека, и во-вторых, с устройством вестибулярного аппарата. Который находится во внутреннем ухе, и состоит из трех взаимо перпендикулярных полукружных каналов. Они определяют ориентацию головы в пространстве, и мы узнаем, в каком положение находимся. Почему же природа выбрала именно три полукружных канала? Почему не пять, или не десять? Может природа "знает" больше нас, и не зря выбрала три направления, и пространство действительно имеет три измерения? Просто природа выбрала самое минимальное, самое необходимое - три.

А в самом деле пространство... просто сферично, и не имеет размерностей. Вернее, не представляет собой отдельной сущности и соответственно никаких свойств и размерностей. "Свойство сферичности" связано с геометрической формой природных тел. В природе есть некая универсальная закономерность стремления к равновесии, когда тело (материя) самопроизвольно переходит в состояние с наименьшей энергией. Такое состояние является наиболее вероятным и наиболее устойчивым. Из всех геометрических фигур, сфера (шар) имеет минимальную площадь поверхности при равных объемах. Поэтому сфера - это результат стремления к равновесии, результат минимизации энергетического состояния. Отсюда, подавляющее большинство природных объектов самопроизвольно принимают сферическую форму (планеты, звезды, квазары). И как результат - их поля тоже в первом приближении сферичны.

Поэтому споры о том, что имеет ли наше пространство 3-х, 4-х, 5-ти или 11-ти измерений, или же в каких координатах лучше описывать окружающий мир, мне кажется, относится лишь к области чистой математики. Это вопрос удобства, наглядности, и попытки максимального приближения к реальности. Обычно применяемые координаты с тремя измерениями (X, Y, Z) довольно хорошо описывают динамику природных явлений и этого вполне достаточно. Но из этого не следует, что наше пространство имеет только три измерения. Просто оно не представляет собой особой сущности, и не может иметь какую либо размерность. Таким же успехом можно сказать, что пространство имеет 5, 20, или же 360 измерений. Большой ошибки не будет. Просто его "свойства" связаны с реальными телами и их формами, как источников разного рода полей, через которые происходят взаимодействия. А взаимодействия в свою очередь определяют расстояния между ними.

Хорошо скажут некоторые, пусть пространство не представляет собой отдельной сущности. Но ведь мы его ощущаем? Нет. Ощущение пространства дают относительность масштабов, размеров (соотношение объекты/наблюдатель). Например, с точки зрения наблюдателя с размером 1,5 м, внутри маленького железного шарика нет пространства (он для него сплошной), но с точки зрения наблюдателя с размером молекулы (10-8 м), будет довольно много пространства. Если для первого наблюдателя шарик очень плотный объект, то для второго, объект довольно разреженный. Если для первого - молекулы (атомы) сильно прижаты друг другу, то для второго - между молекулами существует довольно большие расстояния. Таким образом, как видим, пространство понятие относительное. И ощущение пространства (расстояние+поле) зависит от размеров самого наблюдателя.

Когда заходит разговор о пространстве, почему-то считаем, что в нашем мире пространство это одно что-то глобальное, всеобъемлющее.