Эволюционное естествознание

КОНЦЕПЦИИ 
СОВРЕМЕННОГО 
ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ

 

© В.Лукьянец

Эволюционное  естествознание

 

v. 1.0

3

 

Цель:

 

Сформировать  представления о принципах синергетики  и универсального эволюционизма  как диалектических принципах  развития в приложении к неживой  и живой природе на примере:

• эволюции Вселенной ее составляющих;
• биологической эволюции;
• эволюции информационных моделей в социуме.

4

 

Структура  дидактической единицы 
ЭВОЛЮЦИОННОЕ ЕСТЕСТВОЗНАНИЕ

 

•  Космология
• Космогония. Геологическая эволюция
• Происхождение жизни
• Биологический эволюционизм
• История жизни на Земле и методы исследования эволюции
• Генетика и эволюция

5

 

Антропный  принцип («слабая» формулировка)

 

«А любовь  она и есть только то, что  кажется»

 

 

Наша эпоха  представляет собой

эпоху существования  наблюдателя

 

6

 

•  Законы природы и вся Вселенная устроены так, как будто они были специально созданы для появления человека

 

Антропный  принцип («сильная» формулировка)

 

•  Факт существования во Вселенной сложно устроенного наблюдателя накладывает сильные ограничения на ее параметры

7

 

•  Природа – причина самое себя.

Спиноза

 

Антропный  принцип – Самоорганизация –  Эволюция

 

•  суть антропного принципа – коэволюция, синергия в космических сценариях

 

•  в широком смысле признаки жизни присущи любым эволюционным процессам 

 

•  Принципы самоорганизации позволяют преодолеть дуализм природы и культуры (материальной и духовной) – в их основе лежит единый эволюционный процесс, начавшийся с рождением Вселенной

8

 

Космология

 

Вселенная  через 380 тыс. лет после Большого  Взрыва

 

•  Космология изучает строение и эволюцию Вселенной как единого целого, наиболее общие законы ее развития

 

Современная  картина распределения галактик, наблюдаемая с Земли

9

 

 

 

 

01. Космология

 

1) Космология  – наука о строении и эволюции  Вселенной

 

•  Видимая Вселенная, доступная современным астрономическим методам исследования, обозначается термином Метагалактика

 

Объект изучения  космологии

 

 

•  Философские предпосылки
• Законы физики
• Данные астрономических наблюдений

 

Основания  космологии

 

10

 

01. Космология

 

•  Все точки и направления во Вселенной равноправны

 

2) Однородность  и изотропность Вселенной

 

Модели однородной  изотропной Вселенной

 

•  Вселенная конечна и не безгранична

 

•  Бесконечная, безграничная Вселенная

 

•  Кривизна пространства положительна

 

•  Кривизна пространства отрицательна (либо «нуль»)

 

Закрытая

 

Открытая

 

По современным  данным, Вселенная расширяется и  это расширение будет продолжаться  впредь, приводя к ее постепенному  разрежению и остыванию

11

 

01. Космология

 

3) Методы изучения  химического состава Вселенной

 

•  Спектральный анализ в оптическом диапазоне длин волн
• Наблюдения с помощью радиотелескопов
• Наблюдения в ультрафиолетовом и рентгеновском диапазонах длин волн

12

 

01. Космология

 

4) Химический  состав межзвездной среды

 

•  Водород, в т.ч. молекулярный – 67%
• Гелий – 28%
• Углерод, Азот, Кислород и др. элементы – 5%

 

Молекулярные  структуры:

• Вода
• Аммиак
• Формальдегид
• Этиловый спирт
• Аминокислота глицин и др.

(всего не  менее 13 веществ)

13

 

01. Космология

 

5) Источники  химических элементов во Вселенной

 

•  Первичный нуклеосинтез – дейтерий, гелий, литий, бериллий
• Термоядерные реакции в недрах первичных звезд – элементы тяжелее водорода вплоть до железа
• Взрыв звезды и сброс ее оболочки

14

 

01. Космология

 

6) Проявление  эффектов общей теории относительности  для модели стационарной Вселенной

 

•  Гравитационное искривление пространства
• Гравитационное замедление времени

 

•  Наиболее ярко эффекты общей теории относительности проявляются на примере «черных дыр» и связанных с этими объектами представлениями: гравитационный радиус, гравитационные волны

15

 

01. Космология

 

7) Модель нестационарной  Вселенной Эйнштейна - Фридмана

 

•  Вселенная, заполненная тяготеющим веществом, должна либо расширяться, либо сжиматься, либо пульсировать

 

•  Модель расширяющейся Вселенной наблюдательно подтверждается открытием Э.Хаббла, установившим пропорциональность между скоростью разбегания галактик и расстоянием до них

 

Критическая  плотность Вселенной составляет 10-29 г/см3

 

•  Если средняя плотность меньше критической – Вселенная будет расширяться 

 

•  Если средняя плотность больше критической – расширение Вселенной должно смениться сжатием

16

 

01. Космология

 

8) Модель горячей  Вселенной Г.А.Гамова

 

•  Модель горячей Вселенной положила начало релятивистской астрофизике, в которой, наряду с законами тяготения, применяются законы термодинамики, данные ядерной физики и физики элементарных частиц

 

•  Экспериментальным подтверждением модели горячей Вселенной служит реликтовое излучение, экспериментально обнаруженное в 1965 г. Л.Пензиасом и Р.Вильсоном на длине волны 7,35 см. Излучение сохранилось до наших дней как реликт от эпохи рекомбинации протонов и электронов и образования нейтральных атомов водорода и гелия. Температура реликтового излучения составляет около 3 K.

17

 

01. Космология

 

9) Большой Взрыв  – Начало Вселенной

 

• 13,7 млрд. лет назад (погрешность измерений – не более 1%) вследствие гигантской флуктуации была нарушена симметрия физического вакуума, что привело к порождению горячей асимметричной наблюдаемой Вселенной (Метагалактики)

 

• 4% Вселенной состоит из атомов с известными свойствами, такими, как электромагнетизм и гравитация
• 23% Вселенной состоят из невидимой субстанции, названной "темной материей»
• 73% Вселенной составляет так называемая "темная энергия"

18

 

01. Космология

 

10) Четыре этапа  эволюции Вселенной

 

• «адронная эра» - начальная фаза, характеризующаяся высокой температурой и плотностью вещества, состоящего из элементарных частиц адронов
• «лептонная эра» - характеризуется снижением энергии частиц и температуры вещества, состоящего из элементарных частиц лептонов: адроны распадаются в мюоны и мюонные нейтрино – образуется «нейтринное море»
• «фотонная эра» - характеризуется дальнейшим снижением температуры, аннигиляцией частиц и античастиц, отделением вещества от антивещества
• «звездная эра» - эпоха преобладания частиц

19

 

Эволюция жизни  на Земле 
(веер альтернатив и точки бифуркации)

 

 

 

1

 

 

 

2

 

 

 

3

 

 

 

4

 

 

 

5

 

 

 

6

 

 

 

7

 

 

 

8

 

 

 

9

 

01.01. Место дисциплины "Концепции современного естествознания" в системе современной науки

Дисциплина "Концепции  современного естествознания" является  продуктом междисциплинарного синтеза  на основе комплексного историко-философского  и эволюционно-синергетического  подхода к современному естествознанию.

Естествознание –  неотъемлемая и важная часть  духовной культуры человечества. Знание его современных фундаментальных  научных положений, мировоззренческих  и методологических выводов является  необходимым элементом общекультурной  подготовки специалистов в любой  области деятельности.

 

 

 

10