close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

ump estestvoznanie 2015

код для вставкиСкачать
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования
«Санкт-Петербургский государственный университет
промышленных технологий и дизайна»
КОНЦЕПЦИИ СОВРЕМЕННОГО ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ
Учебное пособие
Для студентов, обучающихся по направлениям
42.03.01 Реклама и связи с общественностью
профиль «Реклама и связи с общественностью в коммерческом секторе»,
42.03.03 Издательское дело профиль «Книгоиздательское дело»
Санкт-Петербург
Санкт-Петербургский государственный университет
промышленных технологий и дизайна
2015
УДК 50(075.8)
ББК 20
Издание рекомендовано к публикации
на заседании кафедры Технологические машины и оборудование
протокол № 06 от 27.05.2014 г.
Составители: В. Н. Романенко, Г. В. Никитина
Концепции современного естествознания: учеб. пособие –
СПб.: СПбГУПТД, 2015. — 56 с.
УДК 50(075.8)
ББК 20
Учебное издание соответствует содержанию дисциплины Б1.Б.13
«Концепции современного естествознания» направления подготовки
42.03.01 Реклама и связи с общественностью профиль «Реклама и связи
с общественностью в коммерческом секторе» и содержанию дисциплины Б1.Б.15 «Концепции современного естествознания» направления
подготовки 42.03.03 Издательское дело профиль «Книгоиздательское
дело».
Учебное издание зарегистрировано
СПбГУПТД СЗИП
№ 68 от 16.12.2014
© СПбГУПТД, 2015
СОДЕРЖАНИЕ
Введение. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4
В. Н. Романенко
Методические указания для преподавания дисциплины . . . . . . . . . . . . . .
5
В. Н. Романенко
Методические указания для самостоятельной работы студентов . . . . . . .17
Романенко В. Н., Никитина Г. В.
Методическая разработка для изложения темы
«Коммуникация и понимание» . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .24
Словарь основных терминов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .34
Список крупнейших исследователейв области естественных наук,
с деятельностью которых должен быть знаком студент к моменту
зачета по дисциплине. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .46
Заключение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .52
Литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .53
ВВЕДЕНИЕ
Курс «Концепции современного естествознания» читается для студентов разных направлений: экономистов, журналистов, издателей и
т. д. Курс имеет общее ядро, которое описывает панораму современного естествознания, и оболочку, учитывающую специфику конкретной
специализации. Основной трудностью проведения занятий по этому
курсу со студентами следует считать необходимость нахождения так
называемой гуманитарной составляющей в таких математизированных разделах, как строение Вселенной, учение об атомной структуре
и ряде других. Правильное построение лекционного материала должно формировать и поддерживать познавательный интерес студентов.
Преподаватель должен все практические примеры увязывать с будущей
работой обучающихся. Для формирования активного отношения к предмету рекомендуется большое внимание уделять написанию рефератов,
темы которых самостоятельно выбираются студентами из предложенного преподавателем списка. Преподаватель должен поощрять студентов
к самостоятельному выбору тем. Такие темы обязательно должны быть
утверждены преподавателем. Примеры для практических занятий и лекционного курса должны периодически корректироваться.
4
В. Н. РОМАНЕНКО
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
К ПРЕПОДАВАНИЮ ДИСЦИПЛИНЫ
ФОРМИРОВАНИЕ ИНТЕРЕСА К ПРЕДМЕТУ
Основная задача преподавателя во время занятия дисциплиной должна обеспечить формирование стойкого интереса к предмету и понимание связи основных тем лекционного курса с их будущей профессией.
Интерес должен пониматься как «непосредственное эмоциональное
отношение к профессии, которое при благоприятных условиях переходит в направленность личности на конкретную профессиональную
деятельность, мотивы и цели которой совпадают». Это определение,
взятое нами из стандартного словаря, справедливо для любого вида профессиональной деятельности. Задача педагога стимулировать интерес
студента в конкретной предметной области.
Основой изложения любого курса должно быть введение новых
понятий. В любой области человеческого знания существуют определенные совокупности понятий. Они связаны между собой по смысловому, т. е. семантическому, признаку. В естествознании новые понятия
и термины вводятся чаще всего при помощи строгих математических
определений. В этом смысле дать определения понятия какой-либо физической величины — это указать способ ее измерения. Такая трактовка
определения математизированной терминологии восходит еще к трудам Д. И. Менделеева. Здесь новое понятие определяется посредством
некоторой операции, и в этом смысле такой подход следует считать
операционалистским.
Строгая логика требует вводить или определять сложные понятия на
основе все более и более простых. Эта цепочка определений рано или
поздно обрывается, когда исследователь начинает выходить за рамки изучаемой области. Преподаватель должен понимать, что в любой области
в соответствии с теоремой Геделя обязательно имеется не проверяемая
изнутри аксиоматика. В курсе же, который обычно дается студентам,
логическая цепочка определений просто обрывается. Оборванные логические цепи определений опираются на так называемую естественно-сложившуюся терминологию — ЕСТ (этот термин ввел Э. Б. Алаев).
Именно такая терминология обеспечивает используемый понятийный
аппарат необходимым лексическим фондом. Основные изучаемые в
курсе «Концепции современного естествознания» понятия относятся
5
как раз ЕСТ. Преподаватель должен в своей практике учитывать традиционные недостатки ЕСТ. Это:
1. Многозначность (полисемия). В этом случае один и тот же термин
используется для обозначения разных понятий.
2. Синонимия. В этом случае одному и тому же понятию соответствует несколько терминов. Это характерно, в первую очередь, для понятий,
которые используются в разных областях знания. В этом случае студент
часто не может распознать ситуацию, когда за различием терминологии
по существу скрывается одно и то же понятие.
3. Отсутствие фиксированных значений, т. е. четких определений,
которые свойственны математизированным отраслям знания. Это приводит к тому, что один и тот же термин используется в различающихся
друг от друга смыслах. В силу этого обстоятельства, на занятиях по
концепции современного естествознания часто приходится детально
обсуждать мнения и высказывания из разных учебных пособий и на
основе их анализа строить общее представление о понятии, которое, как
обычно ожидается, должно обладать достаточной полнотой описания.
4. Неточность в использовании терминов, задающая часто неправильную ориентацию. При этом в материалах Интернета нередки случаи, когда использование термина на самом деле противоречит обозначаемому им понятию.
5. Громоздкость многих терминов и, как следствие, сложность их
произношения.
6. Недетерминированность рядов важных научных понятий.
Отсутствие четких терминов часто приводит к появлению сложных,
неудобочитаемых фразеологических выражений, которые в разных случаях выглядят по-разному. Для педагогики и психологии использование сложных фразеологических конструкций является традиционной
сложностью, которая связана с использованием ЕСТ.
7. Отсутствие систематичности, четких рядов определений и понятий
при анализе совокупности явлений.
8. Нарушение норм и правил русского языка. Особенно широко
этот недостаток стал проявляться в последние годы, в связи с широким
использованием англоязычной по своему происхождению лексики.
9. Отсутствие при использовании русскоязычных определений соответствующих иноязычных терминов.
Практика любой науки, особенно ярко проявляемая в области гуманитарных знаний, формирует на основе ЕСТ некоторую замкнутую понятийно-терминологическую систему, которую сам Э. Б. Алаев обозначает как ПТС. Таким образом, ПТС – это вся совокупность применяемых в данной области понятий и отвечающих им терминов. Обычно они
связаны между собой общим исходным базисным понятием (аксиомой).
Иногда это понятие называют конфигуратором. Отметим, что ПТС — это
совокупность понятий, а отнюдь не терминов. Все ПТС иерархичны.
Разные ПТС связаны между собой промежуточными системами, каждая
из которых соответствует определенным уровням обобщения или, на6
оборот, детализации научных знаний и представлений. На основе этой
концепции возникает то, что принято называть обобщенной терминологией. Для облегчения работы преподавателя и помощи студентам на
кафедре имеется список терминов (понятий), которые используются
в курсе. Студент должен иметь возможность ознакомиться со всеми
этими понятиями и во время рубежных проверок показать умение использовать не менее 50% из них в своих ответах.
ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ИССЛЕДОВАНИЮ
ПОЗНАВАТЕЛЬНОГО ИНТЕРЕСА СТУДЕНТОВ К ЗАНЯТИЯМ
В последние годы количество студентов даже младших курсов, которые сдают рефераты, контрольные задания и отчеты по лабораторному
практикуму, оформленные на компьютерах, резко увеличилось. Сейчас
практически 100 % заданий выполняются на компьютерах. В 2005 г. это
число заданий, выполненных на компьютерах, не превышало 95 %. Из
117 изученных в 2005 г. на кафедре рефератов только 9 было написано
от руки. Рефераты и различные другие задания, как оформленные как в
электронном виде, так и сданные на бумажной основе, следует использовать для контроля за педагогическим процессом. Можно проконтролировать два важных фактора. Первый — изучить статистику ошибок,
второй – рассмотреть статистику выбранных тем рефератов. В первом
случае речь идет о характере усвоения материала, а во втором – о контроле за интересами учащихся. Результаты должны учитываться при корректировке программ и конкретных учебных материалов. Необходимо
отметить, что тщательный контроль сданных материалов позволяет
сделать выводы об освоении студентами и основных навыков работы на
персональном компьютере, и поиска информации в Интернете.
Приведем конкретный пример из первого исследования, которое
выполнялось в 2005 г. Речь будет идти только о дисциплине «Концепции
современного естествознания», хотя в том же году проводились исследования рефератов и по курсу «Общая физика» (студенты-экономисты).
Как известно, в Интернете имеется большое количество адресов ресурсов с готовыми рефератами, решениями задач и подобными материалами. Авторы исследования случайным образом выбрали 7 наиболее
известных адресов с такими материалами и выяснили, что по курсу
«Концепции современного естествознания» готовых рефератов, а значит
и доступных по цене материалов, практически не существует. Таким
образом, частота выбора тем определяется только двумя факторами:
познавательными интересами студентов и наличием в сети нужных ресурсов. Из 116 рефератов по курсу 16 рефератов (9,4 % от общего числа)
было посвящено строению Солнечной системы или ее возникновению,
11 рефератов (6,5 %) было посвящено эволюции звезд. Два реферата
были посвящены истории возникновения Земли. Из других тем наибольшим успехом пользовались темы «Ноосфера» (11 рефератов; 6,7 %)
и «История календаря» (10 рефератов; 5,3 %). Нетрудно заметить, что эти
7
темы связаны неким общим стержнем и им посвящено большое количество сетевых ресурсов. В сумме количество рефератов, темы которых
были выбраны более чем 7 студентами, составляло несколько более 30 %.
На выбор тем влияли и обстоятельства школьного обучения. Так,
теме «Эволюция животного мира» было посвящено 6 рефератов. Все авторы их в последующих беседах сказали, что на выбор ими темы повлияли хорошие учителя в школе. Изучая источники работ (адреса ресурсов
Интернета), можно было легко убедиться, что разные студенты часто
пользовались одними и теми же источниками. Так в теме, посвященной
истории планетных систем, в 7 работах использовались одни и те же ресурсы. В теме «История календаря» один и тот же ресурс использовался
8 раз из 10. В 6 случаях это был единственный ресурс, использованный
авторами рефератов.
Анализ оформления рефератов показал, что студенты умеют находить нужные им ресурсы, перепечатывать их и переносить в текст рисунки. Однако с задачей переноса рисунка в другое место текста, изменения
его масштаба или замены подрисуночной подписи они не справляются.
С большим трудом они справляются как с текстологической, так и с
технической задачами объединения в единый текст отрывков из нескольких ресурсов. Ряд студентов вклеивали в текст реферата отдельно
перепечатанные или перерисованные от руки рисунки. В рефератах
по физике ряд студентов использовал сканированные тексты из различных учебников. При этом задача представления материала единым
шрифтом или изменения номеров рисунков по сравнению с исходным
текстом была для них абсолютна непосильна. Как известно, при выводе
на печать сетевых материалов в верхней и в нижней частях страницы,
распечатываются адрес ресурса, его название и номер страницы. Есть
простейшие приемы удаления этих записей. Однако, студенты первого курса дневного отделения с этой задачей не справлялись, даже если
на консультациях им в общих чертах говорилось о том, как это можно
сделать. Поэтому в их рефератах четко определялось то, откуда взяты
ими материалы и, главное, какую часть работу они смогли выполнить
самостоятельно. В то же время заочники третьего года обучения, имевшие большой опыт практической работы, с задачей удаления сведений
о ресурсе в процессе распечатки справлялись без всяких затруднений.
Эти студенты легко справлялись и с форматированием текста. В то же
время для студентов-дневников первого года обучения эта задача чаще
всего оказывалась непосильной.
Исследования того типа, что описаны выше, рекомендуется повторять раз в два-три года с целью корректировки учебного процесса.
ЭЛАСТИЧНОСТЬ УЧЕБНОГО ПРОЦЕССА
КАК ОСНОВА ДЛЯ ЕГО КОРРЕКТИРОВКИ
Педагогический процесс взаимодействует с окружением и, как следствие, является открытой системой. С этих позиций организация процес8
са преподавания должна отвечать двум противоречивым требованиям.
С одной стороны, процесс преподавания доложен быть устойчивым, т. е.
сохранять наиболее важное ядро, вне зависимости от случайных внешних
изменений. С другой стороны, этот процесс должен быть чувствительным к принципиальным изменениям научных, технических и гуманитарных знаний. Правильное соотношение устойчивости и чувствительности
определяет качество педагогической системы в целом. Реакция различных объектов и сложных систем на внешние воздействия изучается во
многих разделах науки и техники. Количественно эта реакция описывается такими понятиями, как, например жесткость. В экономике для
тех же самых целей используется понятие эластичности. При этом под
эластичностью понимается изменение численной характеристики какого-либо показателя, например спроса или предложения, под действием
изменения другого показателя. Таким воздействующим показателем
могут быть цена, доход и т. д. Иными словами, эластичность определяется соответствующими частными производными. Эластичность,
определяемую через производные, в экономике называют точечной.
Изменение аргументов, т. е. тех экономических факторов, которые воздействуют на другие, в реальных обстоятельствах происходит в течение
определенного времени. По этой причине эластичность в экономике
предпочитают выражать, заменяя дифференциалы конечными разностями. Определяемую таким способом эластичность называют дуговой.
Педагогика по ряду своих особенностей ближе к экономике, чем
к техническим и естественным наукам. Организация педагогического
процесса не позволяет проводить его непрерывную оценку. Поэтому,
говоря о реакции педагогического процесса на изменение условий,
разумнее пользоваться экономической терминологией и опираться на
термин эластичность. При этом все оценки должны делаться на основании вычисления конечных разностей. Это означает, что в педагогике
разумно говорить о дуговой эластичности. Поскольку речь о точечной
эластичности далее идти не будет, мы будем просто говорить об эластичности педагогического процесса.
Итак, под эластичностью Ej педагогического процесса по параметру
qJ мы будем понимать выражение типа:
Ej =
P
 q
 % Pi 
 % q
j
=
2
i
2
j


 Pi1
.
 q 1j
(1)
Здесь через Pi обозначен один из изменяющихся параметров педагогического процесса. Верхние индексы 2 и 1 отвечают двум разным моментам времени, в которые производится измерение (оценка) параметра
Pi. Учитывая то, что Ej предпочтительно выражать в процентах, в ряде
случаев в правую часть этого выражения вводят множитель qj/Pi. Такая
эластичность меняется от нуля до 1 (100 %). Величина введенной таким
образом эластичности зависит от разницы оценок в моменты времени
t2 и t1, в которые производятся измерения. В педагогике эти моменты
9
определяются достаточно четко — интервалы измерения, кратные половине года или году, задаются самой организацией педагогического процесса. Таким образом, для оценки педагогической эластичности нужно
выбрать показатели качества процесса обучения Pi и проследить, как на
них воздействуют различные внешние обстоятельства, которые вводятся
посредством qJ . Если само измерение величин qj производится через интервалы времени, определяющие структуру педагогического процесса,
то сами требования к qj меняются в связи с изменением внешних требований, задаваемых профессией обучаемого. Эти требования, конечно,
должны периодически пересматриваться. В зависимости от ситуации
этот пересмотр может производиться через разные промежутки времени.
Так, известный психолог Adrian Farnham при обсуждении требований,
предъявляемых к медицинским работникам, отмечал, что пересмотр
профессиональных требований в зависимости от обстоятельств должен
производиться через промежутки времени от 12 месяцев до 5 лет.
При всей внешней простоте задачи изучения Pi, ее решение носит
особые черты, которые свойственны именно педагогике. Рассмотрим
это подробнее. Качество процесса обучения определяется значениями
величин Pi . Существует ряд показателей, которые можно использовать
качестве Pi. Это могут быть показатели тестирования, результаты различных опросов, анализ ошибок и многое иное. При оперировании
этими величинами всегда используются усредненные значения Pi , которые вычисляются через индивидуальные показатели pki. Здесь k – номер обследуемого учащегося. При общем числе обследуемых N имеем:
Pi =
(Σik pki )
N
.
(2)
Естественно, что для общей характеристики качества обучения
должна использоваться P – сумма всех Pi, которым могут приписываться разные веса.
Также как и в экономике, желательная эластичность Ej в разных
случаях может быть разной. При этом различие в требованиях к эластичности разных показателей процесса обучения более наглядны, чем
в экономической теории. Это связано, в частности, с тем, что результатом обучения должны быть знания, умения и навыки. На каждом этапе
обучения и практической деятельности все они легко разделяются на
три иерархические ступени: базовую, профессиональную и высшую.
Высшая степень творческих умений связана с развитием логики мышления. Она описывает такие свойства индивидуума, как умение делать
гипотезы, обобщать и т. д. По отношению к педагогическому процессу
требования к показателям, которые характеризуют эту ступень умений, легко определить. В идеале в процессе обучения соответствующие
умения, знания и навыки должны сформироваться и закрепиться как
можно быстрее. После этого никакие изменения внешних параметров
не должны влиять на эти умения, которые составляют основной твор10
ческий потенциал личности (Ej = 0). Иными словами, эластичность
показателей, характеризующих эту ступень, должна быть близкой к
нулю — предельно жесткие показатели. Наоборот, показатели, которые
характеризуют профессиональный уровень, должны реагировать на
изменения внешних параметров. Вопрос при этом сводится к поиску
оптимального значения Ej. В отношении показателей, относящихся к
базовому уровню, вопрос более сложен. Рассмотрим это на примерах.
Начиная со школьных лет, человеку необходимо уметь производить
вычисления и решать элементарные задачи. В случае если необходимо
провести простейшие вычисления, обычно интересуются результатом.
Поэтому умение, скажем, перемножить два числа должно оставаться
неизменным при изменении внешних обстоятельств. Соответственно
никакой эластичности тут не требуется, если соответствующее умение
(показатель Pi ) уже достигнуто. Иными словами, при максимальном
значении Pi =1 величина эластичности должна быть равна нулю. Для
школьника младших классов умение умножать относится к профессиональному уровню. С годами оно опускается на базовый уровень.
Тем не менее, это умение опирается на более низкие в структурном
отношении умения. Действительно, умножать можно карандашом на
бумаге или же используя калькулятор. Это разные умения, и в жизни
одно из них постепенно вытесняет другое — хорошо известно, что пользование калькулятором ухудшает навыки устного счета и полностью
вытесняет такие, например, умения, как извлечь квадратный корень
прямыми вычислениями. Сказанное говорит о том, что эластичность
по отношению к разным уровням иерархии умений базовой и частично
профессиональной ступеней может быть разной. Это с несомненностью
отражается и в требованиях, которые предъявляются к эластичности
различных элементов педагогического процесса.
Требования к педагогическому процессу распадаются на группы,
которые связаны с уровнями знаний, навыков и умений. В основном
эти требования связаны с профессиональным и базовым уровнями. Это
не означает, что в педагогическом процессе не уделяется внимания требованиям к характеристикам личности, связанным с высшим уровнем
иерархии. Наоборот, одна из основных задач процесса обучения состоит
в активном формировании и совершенствовании умений логически
мыслить, строить гипотезы и т. д. Однако основной особенностью этих
характеристик личности можно считать их универсальность и синтетичность. Именно эта особенность характеристик высшего уровня
делает их слабо чувствительными к изменениям условий практической
работы выпускника учебного заведения. Эти умения напрямую слабо
связаны и с изменениями в технической стороне процесса обучения,
хотя и зависят от методики проведения занятий.
Требования к педагогическому процессу, которые отражаются в qj,
задаются и определяются разными способами. Задание списка умений
содержится в стандартах (Образовательные стандарты РФ) и различного
рода рекомендациях (см. например, Computer Literacy: Informational
11
Literacy). Более строгое и детализированное выделение требований к
педагогическому процессу требует специальных процедур. На нашей
кафедре используется методика последовательных экспертных опросов. Латвийские исследователи с этой целью использовали интервью
и другие способы обсуждения проблемы.
Иногда для выявления требований используют анализ сетевых баз
данных. В большинстве случаев, однако, указаний на используемый
способ выявления, Pi не дается. Часто чисто профессиональные требования сочетаются с психологическими характеристиками личности, так
называемые стандарты KSAO (Knowledge, Skills, Abilities, Other). В сумме
их называют компетенциями. В этих случаях тестирование свойств проводится по специальным методикам, которые мы здесь не затрагиваем.
Объяснение этому достаточно просто. Стандарты KSAO затрагивают
личностные свойства. Поэтому соответствующие тесты, определяющие так называемую профессиональную компетентность испытуемого,
носят индивидуальный характер. Их интересно связать с соционическими характеристиками личности. Величины же Pi используются для
оценки качества педагогического процесса. Они имеют усредненный
характер. Роль индивидуальности обучаемого может здесь проявиться
лишь при проверке согласованности результатов, например с помощью
коэффициента конкордации.Иными словами, KSAO позволяет определить профессиональную компетентность, т. е. способность будущего
или действующего специалиста использовать свои профессиональные
умения и навыки. Это обозначается как KS. KS интересны для оценки
профессиональной подготовки личности. Они определяются через pi.
Для оценки качества обучения в целом они интереса не представляют.
Эти величины нужны только для нахождения групповых показателей
Pi. Именно они и характеризуют качество процесса обучения в целом.
Зависимость Pi от психологических характеристик обучаемых связана,
главным образом, с процессом формирования групп для обучения.
Есть два типа параметров qj, которые влияют на показатели Pi.
Один тип связан с изменением самих профессиональных требований.
Например, в связи с введением компьютеров практически во все профессиональные требования в последние годы вошли различные варианты компьютерной грамотности. Этот тип параметров можно считать
внешними. В то же время внедрение в учебный процесс компьютерной
техники, например использование специальных типов презентаций,
влияет на процесс освоения материала и тем самым сказывается на
Pi. Этот тип параметров можно считать внутренними. Естественно,
эластичность педагогического процесса по отношению к изменению
внешних и внутренних параметров определяется хотя и схожими, но все
же разными закономерностями. Это обязательно должно учитываться
в реальных исследованиях. Последнее замечание очень существенно,
так как на примере компьютерной техники видно, что одни и те же
новшества, например использование стандартных программ для по12
строения диаграмм, может одновременно влиять и на внутренние, и
на внешние параметры.
Наиболее просто изучить изменение внешних требования к различным группам специальностей. Недавно на кафедре были изучены 20
наиболее важных общих требований базового уровня, которые предъявляются к будущим специалистам с высшим образованием. Эти данные
были получены в начале 90-х гг. прошлого века. Примерно через 15 лет
был проведен повторный экспертный опрос преподавателей. Во всех
опросах определялись не только требования к профессиональным умениям, но и производилось их ранжирование по степени значимости.
Повторный опрос показал, что общий набор базовых требований к
инженерам за 15 лет практически не изменился. В то же время произошло существенное изменение рангов требований: на первые позиции по значимости переместились требования владения компьютером. В последующие годы в связи с бурным внедрением в практику
информационных технологий в списках профессиональных умений и
навыков стало появляться все больше требований, в той или иной мере
связанных с компьютером. Более того, появились и принципиально
новые наборы профессиональных умений, которые ориентированы на
специалистов в информационных технологиях. Имеется много других
схожих материалов.
Динамика изменений учебного процесса сейчас весьма интенсивна,
и отследить ее очень непросто. Имеется и другая особенность, которая
связана с этим процессом. Она связана с тем, что в этом случае одновременно меняются требования и к будущим специалистам, и к преподавателям. Многократно отмечалось, что активность использования
новых информационных технологий связана с возрастом. Молодежь
быстрее привыкает пользоваться Интернетом, электронной почтой и
т. д. В то же время, как показывает опыт, эти умения во многом поверхностны. Опытные преподаватели осваивают информационные технологии медленнее и реже, но намного основательнее, чем обучающиеся.
Эти обстоятельства нужно учитывать в практической работе, так как
студенты очень остро реагируют на слабое владение преподавателями
информационной техникой.
Для реальной педагогической практики, однако, более актуально
изучение динамики возникновения и изменения тех профессиональных
требований к компетенциями, которые связаны с общими особенностями современного состояния мирового социума.
ПОЛНОТА ОПИСАНИЯ ПОНЯТИЙ
При изучении любого понятие исследователь опирается на факты,
которые относятся к этому понятию. Факты в принципе могут быть
разной значимости, или, более строго, они могут быть простыми и
сложными. Сложный факт может быть разбит на более простые факты
13
или свойства, которые характеризуют понятие. Простой факт — это
уже некий предел. Его дальнейшее дробление уже невозможно, так как
получаемые сведения больше не будут характеризовать изучаемое понятие. С точки зрения информационных представлений минимальное
количество информации о предмете — это единица двоичной информации, т.е. 1 бит, или же его аналог один простой факт. Чем большее число
фактов, связанных с тем или иным изучаемым понятием попадает в
поле зрения обучающегося, тем больше полнота представлений об этом
понятии. Это и есть то, что называют полнотой представления. Однако
полнота представления никак не пропорциональна количеству простых
фактов, которые уже известны студенту. Каждый новый факт поступает
к нему, когда на основе предыдущих найденных фактов представление
о понятии хотя бы частично уже сформировано. Естественно, новый
факт должен описывать понятие в неком ранее не затрагивавшемся
аспекте. Однако это изменение представления о понятии уже меньше,
чем при поступлении предыдущего факта. Это не значит, что новый
простой факт несет меньше информации о понятии. Его «взнос» на
самом деле зависит от очередности его поступления в поле зрения обучающегося. Чем раньше студент ознакомился с конкретным фактом,
тем больший вклад в полноту описания дает этот факт. Для описания
роли поступления новой информации на полноту описания необходимо провести операцию, которую в математике и физике называют
нормированием. Это означает, что необходимо выбрать шкалу для измерения полноты описания. Ее мы обозначим буквой П.
Выберем эту шкалу таким образом, чтобы П=1 для случая, когда
наше представление о понятии полностью описывает его со всех сторон. Естественно, что такое значение П в принципе недостижимо —
о любом понятии можно всегда дополнительно узнать еще что-то новое. Величина П поэтому может приближаться к единице достаточно
близко, но никогда не достигать ее. Второе существенное значение П=0
мы выберем для ситуации, когда о понятии нам совершенно ничего не
известно. Это тоже некая идеализация. Если понятие уже введено, то
что-либо, самое минимальное, мы о нем все же знаем. Таким образов
величина П=0 также не достижима, как и П=1. В основной, промежуточной между П=0 и П=1 области зависимость величины полноты
описания Пj количества поступившей информации или от числа простых фактов, которое мы обозначим, как I описывается формулой:
П = 1 – b/I.
(1)
Величина b характеризует порог семантической чувствительности.
Иными словами, она характеризует чувствительность рецепторного
фильтра. Для вербальной информации эта величина говорит о том,
какое количество информации в простом факте «заставляет» обратить
на себя внимание. Мы таким образом пронормировали, т. е. выбрали
14
номинальную шкалу П, что величина b может быть положена равной 1.
Понятие номинальной, т. е. «договорной» шкалы мы пояснять не будем.
Зависимость, которая описывается формулой (1), приведена на рисунке.
Связь полноты описания с количеством простых фактов
Второе обстоятельство, которое обязательно надо учитывать при
анализе полноты описания понятий и величин, cвязано с тем, как поступающая информация отпечатывается в человеческой памяти. Это
так называемый закон свертки информации. Он называется законом
Вебера–Фехнера. Если информационный след в памяти обозначить
как X, то этот закон имеет вид:
Х = ln I.
(2)
Логарифмические характеристики всегда возникают в тех случаях, когда идет речь о различных сенсорных восприятиях информации
человеческим мозгом. Они говорят только об одном: чем больше воздействие, тем меньше чувствительность организма. Это обязательно
при больших интервалах возможных возбуждений. Так, например,
акустическая чувствительность «среднего человеческого уха» воспринимает звуки с интенсивностью от 1 до 10–13 Вт/м2сек. Такое возможно
только при наличии логарифмического закона типа (2). При совмещении обеих закономерностей при сенсорной чувствительности b=1
величина полноты описания становится достаточно близкой к 1, если
число простых фактов, которые обеспечивают полноту описания. не
меньше 7. Для нас это означает, что при анализе различных понятий
15
вполне достаточно рассматривать только ограниченное число «лучших»
с нашей точки зрения характеристик. Стремиться же к тому, чтобы
изучать все возможные, часто очень многочисленные исследования,
нет никакой необходимости. В принципе, это достаточно очевидно
и из простого житейского опыта. Полученный результат важен и для
практической работы педагога любой специализации. Он позволяет оценить, какое количество материала необходимо для того, чтобы
достаточно хорошо ознакомить учащихся с новыми темами учебного
плана. Этот вывод разумно совместить с законом Миллера. Этот закон
говорит о том, что человеческое внимание не позволяет одновременно
удержать в памяти больше, чем 5–9 (в среднем 7) фактов. Его часто
называют «закон 7 плюс-минус 2». В этом случае появляется возможность оптимально спланировать всю тематику учебного процесса. При
этом преподаватель обязан учитывать закон Парето.
Закон Парето был первоначально открыт в экономике. Он говорит
о том, что 80 % доходов принадлежат 20 % населения. Впоследствии
было эмпирически выяснено, что этот закон имеет место в самых разных областях человеческой деятельности. В связи с этим закон Парето
часто просто называют законом 80/20. Применительно к педагогике
этот закон говорит, что из полученной учащимся информации в его
памяти через некоторое время остается только 20 % сведений. Таким
образом, задача преподавателя не дать как можно больше информации,
а стараться повлиять на то, какая ее часть останется в памяти студента.
Если в памяти остается наиболее важная часть информации, то это
означает то, что педагог правильно построил учебный процесс. Это дает
ему удовлетворение и повышает мотивацию к преподавательской
деятельности.
16
В. Н.РОМАНЕНКО
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТОВ
ТРЕБОВАНИЯ К КОНТРОЛЬНЫМ РАБОТАМ И РЕФЕРАТАМ ПО КУРСУ
В процессе изучения курса «Концепции современного естествознания» студенты дневного и вечернего отделений в рамках самостоятельной работы пишут два реферата. Студенты специальностей, которые
обучаются в течение двух семестров, пишут по одному реферату в течение семестра. Студенты, которые занимаются один семестр, пишут
два реферата в течение этого семестра. Темы рефератов разбиты на две
части. Студенты самостоятельно выбирают темы рефератов. При этом
тема одного реферата должна быть выбрана из тем первой части, а другого – из тем второй части. В случае предварительного согласования
с преподавателем тема одного из рефератов может быть предложена
студентом самостоятельно.
Студенты заочной формы обучения пишут один реферат. Они выбирают тему реферата в соответствии с индивидуальным заданием. Рефераты
должны быть сданы в установленные сроки. Качество реферата учитывается при выставлении экзаменационной оценки при условии его
своевременной сдачи для проверки или защиты. Допустимо сделать небольшое сообщение на семинаре по теме реферата после его проверки.
Студенты, сдавшие в срок два реферата и получившие за них отметки
4 и 5, по согласованию с преподавателем могут написать реферат на более
сложную тему, которая выбирается из дополнительного списка. Успешная
сдача этого реферата позволяет получить экзаменационную оценку без
ответа по билету.
Объем реферата должен быть не менее 10-15 страниц текста, напечатанного на принтере, или же 20-25 страниц рукописного текста.
Текст можно набирать в любом текстовом процессоре, размер шрифта
12 pt, с 1,5-м междустрочным интервалом. Реферат пишется на основе
самостоятельно изученной литературы.
Как базовые источники могут быть использованы стандартные учебники и учебные пособия, рекомендованные в качестве основной литературы к программе курса. Рекомендуется также использовать ресурсы
Интернета. Ссылки на использованную литературу и ресурсы Интернета
приводятся после основного текста и оформляются в соответствии с
принятыми правилами. При ссылке на сетевые ресурсы после авторов
и названия в квадратных скобках указывается сетевой ресурс.
17
Пример: Васильев В. С. Принцип написания документов [Сетевой
ресурс]. — http://www.hhhh.doc . Дата последнего обновления (если имеется).
Сетевые источники, авторов которых установить нельзя, должны
быть отмечены как анонимные. Рисунки и графики размещаются в
тексте и должны быть обязательно пронумерованы. Отсылки к номерам
рисунков должны быть в тексте. Рисунки могут быть сделаны в виде
чертежей, фотоснимков, а также отсканированы из учебников или непосредственно распечатаны из Интернета.
Общая схема работы над текстом должна быть следующей:
Чтение исходного текста  его анализ  выбор информативных
фрагментов  обобщение и, желательно, сравнение авторских позиций  создание авторского текста.
Изложение должно носить целостный, логичный характер, цитаты
из отреферированных источников должны органично вплетаться в ткань
авторского текста.
Наличие плагиата (текст, взятый целиком из электронной базы данных, цитирование, прямое или косвенное, без ссылки на источник и
т. п.) может явиться основанием для неудовлетворительной оценки.
В соответствии с внутренней логикой и для удобства чтения текст
реферата должен состоять из нескольких разделов. Соответственно, к
реферату должно быть приложено оглавление.
Рекомендуемая структура реферата. Титульный лист. Оглавление.
Введение. Глава 1. П.1, П.2, … Глава 2. П.1. П.2, … Заключение. Список
использованной литературы.
Название работы не должно быть многословным (3-7 слов).Не должны совпадать названия работы, глав и параграфов,
Дополнительные указания для студентов заочного обучения. Студенты
заочного отделения получают индивидуальное задание. Оно состоит из
контрольных вопросов и рекомендованной группы для выбора темы
реферата. Задание представляется в деканат в первые дни сессии. На экзамен представляется справка о зачете задания и конспект прослушанных
лекций. При этом производится краткое собеседование по тематике
реферата. Если реферат не подан в срок и конспект лекций отсутствует
или отличается низким качеством, то экзамен принимается по билетной
системе в соответствии с общей тематикой курса и типовыми билетами.
18
19
Группа 3
1. Возникновение жизни на
Земле.
2. История возникновения эволюционных учений в биологии.
3. Синтетическая теория эволюции.
4. Роль воды в возникновении
жизни.
5. Гомеостаз.
6. Теория наследственности.
7. Мутации.
8. Видообразование.
9. Симбиоз.
10. Биоценозы.
11. Трофические цепи.
12. Полнота описания и закон
Миллера (закон 7±2).
13. Органы чувств человека.
14. Теория цветоощущения.
15. Коллективные насекомые.
16. Экология.
Группа 2
1. Теория большого взрыва.
2. Строение Солнечной системы.
3. Эволюция звезд.
4. Поиск внеземных цивилизаций.
5. Движение материков.
6. Космические лучи.
7. Извержения вулканов Кракатау
и Санторин. Гибель Атлантиды.
8. Геохронология.
9. Геохимические циклы.
10. Ноосфера и техносфера.
1. Цивилизации и их смена.
2. Методы познания природы.
3. Микромир, макромир и мегамир.
4. Многообразие окружающего мира.
5. Представления об иерархиях и классификациях.
6. Этапы развития науки.
7. Методы научных явлений.
8. Анализ и синтез.
9. Индуктивный и дедуктивный методы построения теории.
10. Классификация наук.
11. Александр Гумбольдт и формирование
современного понимания о естественных
науках.
12. Научные революции.
13. Принцип соответствия.
14. История развития представлений о времени и пространстве.
15. История календаря.
16. Теория систем.
17. Обратная связь. Принцип Ле-ШательеБрауна.
18. Информационная революция.
19. Равновесие и устойчивость.
20. Порядок и хаос в природе.
21. Видимое движение Луны и Солнца и их
роль в счете времени.
22. Глобальный эволюционизм.
23. Роль моделей в понимании мира.
Первая часть
Группа 1
ТЕМЫ РЕФЕРАТОВ ПО КУРСУ «КОНЦЕПЦИИ СОВРЕМЕННОГО ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ»
20
Группа 4
1. Вещество и поле.
2. Близкодействие и дальнодействие.
3. Законы сохранения и их связь с симметрией.
4. Скорости молекул и потеря атмосферы планетами.
5. Классическая и квантовая статистики.
6. Второе начало термодинамики.
7. Представления о пространстве и времени в специальной теории относительности.
8. Современная теория гравитации.
9. История развития учения об атоме.
10. Типы фундаментальных взаимодействий.
11. Законы сохранения в мире элементарных частиц.
12. Кварки.
13. Принцип дополнительности.
14. Корпускулярно-волновой дуализм.
15. Волновые свойства микрочастиц.
16. Принцип неопределенности.
17. С в е р х п р о в о д и м о с т ь . Э ф ф е к т
Джосефсона.
18. Когерентное и некогерентное излучение.
19. Энтропия и информация.
20. Атомная и ядерная энергия.
21. Модели атомного ядра.
22. Прямое преобразование тепла в электроэнергию.
Группа 5
1. Теория химических реакций.
2. Особо чистые вещества.
3. Катализаторы, ингибиторы и ферменты.
4. Фазовые равновесия.
5. Методы глубокой очистки вещества.
6. Композитные материалы и их роль
в технике.
7. Технология как процесс из трех составляющих.
8. История развития представлений о
технологиях.
9. Виды химической связи.
10. Обменные силы и химическая
связь.
11. Теория таблицы Менделеева.
12. Квантовые числа и таблица
Менделеева.
13. Кристаллы.
14. Дефекты твердого тела и их связь с
его свойствами.
15. Принцип детального равновесия.
16. Алхимический этап в развитии химии.
Группа 6
1. Информация и ее связь с носителем.
2. Семантический смысл информации.
3. Метод поискового конструирования.
4. Восприятие информации человеком.
5. Язык человека и животных.
6. Принцип иерархической компенсации (теорема Седова).
Вторая часть
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Группа 7
1. Теорема Геделя.
2. Закон Ципфа.
3. История библиотек древности (Александрийская, Пергамская,
Антиохийская).
4. Левое и правое в микромире и макромире.
5. Теорема Нетер.
6. История возникновения письменности.
7. Морфологический анализ.
8. Семиотика.
9. Возникновение высшего образования в России.
10. История университетов.
11. Этнос и пассионарность.
12. Раймонд Луллий и его работы.
13. Методы научного исследования — эксперимент, наблюдение,
расчет, теория.
14. Теория атомизма – от древних греков до современности.
15. Теория простейших механизмов в работах Леонардо да Винчи.
16. Работы супругов Гилберт по изучению простейших рабочих
операций.
17. Теория поведения.
18. Психологические типы человека.
19. Соционика.
20. Коммуникативные связи.
21. Происхождение и эволюция атомов, звезд и галактик.
22. Взаимосвязь свойств Вселенной и свойств элементарных частиц.
ИНДИВИДУАЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ ДЛЯ СТУДЕНТОВ ЗАОЧНОЙ ФОРМЫ
ОБУЧЕНИЯ
Общие требования
Номер задания определяется номером в списке учебной группы.
Задание сдается до начала сессии.
На вопросы задания нужны краткие ответы — 5-6 строк, не более.
К каждому заданию прилагается один реферат. Его оформление
определяется общими требованиями к рефератам.
21
Задание № 1
Понятие глобального эволюционизма.
Состав земной атмосферы.
Биоценозы.
Фундаментальные взаимодействия.
Свойства человеческого глаза.
Реферат из группы № 1.
Задание № 2
Что такое теория систем?
Объясните понятие бифуркации.
Трофические цепи.
Элементарные частицы.
Загрязнение атмосферы выбросами.
Реферат из группы № 5.
Задание № 3
Что такое иерархия?
Законы обращения Земли вокруг
Солнца.
Транскрипция.
Принцип неопределенности.
Статистика Больцмана.
Реферат из группы № 6.
Задание № 4
Анализ и синтез.
Ноосфера.
Видообразование.
Классификация элементарных частиц.
Экотоны.
Реферат из группы № 5.
Задание № 5
Что такое редукционизм?
Понятие информации.
Появление человека.
Корпускулярно-волновой дуализм.
Динамический хаос.
Реферат из группы № 4.
Задание № 6
Какие науки относятся к естествознанию?
Что такое хиральность?
Опыты Миллера по искусственному
созданию жизни.
2-е начало термодинамики.
Апперцепция.
Реферат из группы № 3.
Задание № 7
Методы научного исследования.
Симметрия в живой и неживой природе.
Порядок и хаос в природе.
Волновые свойства микрочастиц.
Законы поведения.
Реферат из группы № 2.
Задание № 8
Что такое эволюция?
Календарь и счет времени.
Многообразие в природе
и обществе.
Катализ.
Цветоощущение.
Реферат из группы № 1.
Задание № 9
Исторические этапы развития
естественных наук.
Геохронология.
Экосистемы.
Строение атомного ядра.
Область слышимости.
Реферат из группы № 6.
Задание № 10
Антропный принип.
Эволюция звезд.
Синтетическая теория эволюции.
Скорость химических реакций.
Феромоны.
Реферат из группы № 5.
Задание № 11
Научные революции.
Поиск внеземных цивилизаций.
Консументы, продуценты и редуценты.
Связь энтропии и информации.
Речь человека и общение животных.
Реферат из группы № 4.
Задание № 12
Два типа культур.
Возникновение разумной жизни.
Проблема загрязнения атмосферы.
Лептонный заряд и закон его сохранения.
Инвариантность законов Природы.
Реферат из группы № 3.
22
Задание № 13
Законы возникновения цивилизаций.
Космические лучи.
Симбиоз.
Барионный заряд и закон его сохранения.
Принцип относительности.
Реферат из группы № 2.
Задание № 14
Фальсифициреумость научной теории.
Оболочки Земли.
Видообразование.
Классификация элементарных частиц.
Закон Вебера–Фехнера.
Реферат из группы № 1.
Задание № 15
Принцип соответствия.
Движение материков.
Трофическая пирамида.
Принцип неопределенности
Гейзенберга.
Закон Бредфорда–Ципфа.
Реферат из группы № 6.
Задание № 16
Представления о пространстве и
времени.
Галактики и метагалактики.
Видообразование.
Изотопы и изобары.
Соционика.
Реферат из группы № 5.
Задание № 17
Связь симметрии с законами сохранения.
Иерархия Вселенной (мегамир –
макромир — микромир).
Законы Менделя.
Понятие технологии. Работы
Бэкмена.
Органы чувств человека.
Реферат из группы № 4.
Задание № 18
Неолитическая революция.
Строение Солнечной системы.
Митохондрии.
Кварки.
Относительность одновременности.
Реферат из группы № 3.
Задание № 19
Обратная связь. Принцип ЛеШателье–Брауна.
Теория большого взрыва.
РНК.
Квантовые статистики.
Преобразования Лоренца.
Реферат из группы № 2.
Задание № 20
Информационная революция.
Гипотезы возникновение жизни на
Земле.
Палеонтология.
Дефект массы.
Органы чувств человека.
Реферат из группы № 1.
Задание № 21
Многообразие и разнообразие в
природе и обществе.
Принцип неопределенности
Гейзенберга.
Роль моделей в познании окружающего мира.
Теория Ламарка.
Принцип детального равновесия.
Реферат из группы № 4.
Задание № 22
Понятие трансдисциплинарности.
Биоэтика.
Связь гравитации со свойствами
пространства-времени.
ДНК и траскрипция.
Геологическое строение нашей планеты.
Реферат из группы № 2.
23
В. Н. РОМАНЕНКО, Г. В. НИКИТИНА
МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА ДЛЯ ИЗЛОЖЕНИЯ ТЕМЫ
«КОММУНИКАЦИЯ И ПОНИМАНИЕ»
ПОНЯТИЕ «КОММУНИКАЦИЯ»
Структура Мироздания неоднородна в пространстве. Она к тому
же меняется и во времени. Полностью однородное и постоянное в бесконечном времени Мироздание это некая абстракция. Такое состояние
никогда не реализуется. Как следствие неоднородности Мироздания
окружающий нас мир воспринимается разбитым на отдельные объекты. Между ними происходит постоянный обмен различными формами
материи веществом, энергией информацией [1]. Для рассматриваемых
в этой работе ситуаций можно ограничиться рассмотрением только потоков информации. Если взаимодействие с внешним миром оставляет
неизменными некоторые свойства объекта, которые являются для него
определяющими, то упрощенно говорят о воздействии потока информации на этот объект. Его с определенной условностью можно считать
неизменным [1]. Изучая связанные с информацией вопросы, чаще всего
основное внимание уделяют процессам ее передачи и восприятия. Этот
подход оправдан. Тем не менее, имеет смысл подробнее остановиться
на процессах, вызывающих эти явления, т. е. на возникновении того,
что принято называть сигналом. Из всеобщности взаимодействий между
объектами Мироздания [2] следует, что любой объект обязательно является и источником, и приемником сигналов. Испускание большой
группы сигналов (в ряде случаев для простоты можно говорить об излучении) происходит без каких-либо усилий или команд со стороны источника, т. е. объекта. Этот процесс неотъемлем от объекта, т. е. присущ
его природе. Иным словами, можно говорить, чт. е. вид сигналов, который имманентен в философском значении этого термина. Он присущ
объектам как неживой, так и живой природы. Примером такого потока
сигналов можно считать тепловое (равновесное) излучение. Мы сознательно отвлекаемся от того обстоятельства, что равновесное излучение
не только несет информацию о температуре (состоянии) объекта, но и
может активно влиять на свойства принимающего или излучающего
объекта. В отличие от этого, живые объекты характеризуются способностью испускания сигналов еще и другого типа. Они, в частности,
могут нести сведения об их состоянии. У высших животных можно даже
говорить о «преднамеренности» таких сигналов. Такие преднамеренно
24
испускаемые сигналы могут и не иметь определенного адресата. Их можно уподобить сигналам SOS, которые рассылаются в пространство во
всех направлениях, но конкретного адресата не имеют. Коль скоро эти
сигналы воспринимаются другими живыми объектами, реагирующими
на них, мы можем говорить о коммуникации. У высших животных, однако, имеется группа сигналов, имеющих вполне определенного адресата
(клиента) или же их группу. Здесь можно уже говорить об адресной коммуникации. Этот тип целенаправленных сигналов и является основным
предметом нашего обсуждения.
ДЕШИФРОВКА КОММУНИКАТИВНОГО СИГНАЛА
Сигнал, который поступает к адресату (клиенту), должен быть «правильно понят». Этот процесс назовем дешифровкой, хотя можно использовать и другие термины. Исторически получилось так, что основное
внимание в вопросах целенаправленной передачи сигналов уделялось и
уделяется их количественным характеристикам. Обсуждению процесса
приема и, главное, расшифровки сигнала, его семантике, т. е. смыслу,
в целом уделялось меньше внимания. Расшифровка процесс многоступенчатый. На каждой ступени происходит преобразование сигнала. Это означает, что наиболее «важная» часть сигнала отражается на
новом носителе. Такое отражение многократно повторяется. Именно
этот процесс многократного отражения иногда называют информационным процессом – инфопроцессом [3]. В целом, последовательность
преобразований сигнала при его расшифровке и внутренней передаче
для простоты можно разделить на два этапа. Один этап физико-физиологический. Для высших живых организмов его результатом следует
считать возникновение соответствующих нейрофизиологических контуров или даже более просто некоторых внутренних сигналов в мозгу.
Они предшествуют этапу семантической идентификации сигнала, т. е.
оценке его смысла. Для определения смысла сигнала нужен процесс его
определения или узнавания. Процесс узнавания намного более сложен.
В целом он основан на сравнении сигнала с уже имеющимися записями
в памяти. Эту сложную процедуру называют восприятием. О ней и будет
идти речь далее.
Каждый принимающий объект (клиент) воспринимает поток внешних сигналов по-разному. Два рядом сидящих человека видят любой
предмет немного под разными углами. Более того, даже каждый из
двух глаз человека видит предмет несколько иначе, чем другой. Это
позволяет обеспечить ряд дополнительных функций зрения: стереоскопичность, определение направления и т. д. Отметим также, что
практически нет людей со строго одинаковым цветоощущением. В нашей обыденной жизни сказанное практически не является помехой.
Это объясняется тем, что разные индивидуумы очень близки друг к
25
другу (похожи). Иными словами, схожесть расшифровки зависит от
степени близости свойств воспринимающих объектов. Эту схожесть
обеспечивает и сходный жизненный опыт. Схожесть опыта является
основой взаимопонимания. Одним из первых, кто четко указал на это,
был астрофизик Ф. Хойл, сделавший соответствующее выказывание в
знаменитом «Черном облаке» [4]. Сказанное означает, что расшифровка
смысла коммуникативного послания зависит от степени близости общей
структуры источника сигнала и получателя (клиента).
Второй этап расшифровки сигнала связан с процессом его сравнения
с «записями», которые хранятся в словаре (тезаурусе) воспринимающего
объекта. Здесь важны не только близость источника и приемника, но
и, как вскользь было отмечено, предыдущий опыт и того, и другого.
Отсутствие у одного из объектов необходимого опыта может полностью
или частично компенсироваться расшифровкой с помощью контекста.
Сказанное хорошо проявляется при расшифровке смысла языковых
посланий или, более строго, при их переводе с одного языка на другой
(см., например, [5]). Можно предполагать, что чем более различаются
по своим свойствам и словарям источник и приемник, тем более длинный (сложный) контекст требуется для адекватного взаимопонимания.
Реально предложить строгие критерии адекватности (правильности)
взаимопонимания сложно, если вообще возможно. Как известно, для
оценки истинности в данном случае правильности взаимопонимания
коммуникационной пары в соответствии со следствиями из теоремы
Геделя, нужно выйти за пределы системы [6]. Следует учитывать то, что
и при формировании, и при приеме сигнала всегда имеется некоторая
неопределенность. Эта неопределенность связана с влиянием принимающего и обрабатывающего сигнал «устройства» со стороны клиента.
Аналогичная неопределенность связана и с условиями формирования
сигнала. В принципе естественно говорить о некоем информационном
соотношении неопределенности. В связи со спецификой этого вопроса мы его здесь всерьез не затрагиваем. Можно пытаться обосновывать
суждения о правильности взаимопонимания на основе практического
опыта. Некоторые стороны этой проблемы будут рассмотрены далее.
В общем же результаты подобного подхода весьма относительны. Их надежность связана с тем, насколько близки по своей структуре как взаимодействующие объекты, так и внешний наблюдатель. Чаще всего такую
близость обеспечивает то, что именно человек изучает межчеловеческие
(межличностные) коммуникации. В действительности же исследователи
часто выходят за эти рамки. Это может вызвать заметные трудности.
КАНАЛЫ АДРЕСНОЙ КОММУНИКАЦИИ
Передача адресного сигнала идет по схеме:
источник  канал связи  клиент
Канал связи характеризуется определенной пропускной способностью. Однако прохождение передаваемого сигнала зависит не только
26
от характеристик самого канала связи, но и от ряда характеристик
источника и клиента. Канал связи может иметь большую пропускную
способность, но формирование сигнала и его дешифровка клиентом
часто обладают меньшей скоростью. Естественно, что общая характеристика пропускной способности всего коммуникационного канала в
целом определяется наиболее медленной его составляющей. В технике
для более эффективного использования возможностей каналов связи
используют специальные устройства. Чаще всего это разные трансмиттеры.
Естественно, если не говорить о человеке, то в живой природе
никакие технические устройства в каналах связи не используются.
Эти каналы развились путем эволюции первичных взаимодействий
простейших организмов с окружающей средой. Эти взаимодействия
поставляли таким организмам информацию о химическом составе
окружающей среды, движении этой среды и, наконец, об окружающих
полях электромагнитном поле и, в ряде случаев, о жестком излучении,
связанном с радиоактивным распадом.
В результате длительной эволюции, имевшей несколько различающихся по существу стадий [7], у земных существ возникли нынешние
органы чувств. У высших живых существ внешний сигнал воздействует
на рецептор, который, согласно представлениям И. П. Павлова [2],
относят к периферической части анализатора. Затем преобразованный
сигнал по проводящей части анализатора попадает в его центральную
часть. Последняя относится уже к мозгу. Такая система тем сложнее,
чем более высоко организовано живое существо. Эта упрощенная схема
говорит о сложности и, главное, многоступенчатости преобразования
воздействия сигнала на организм. Отметим еще, что анализатор не
только преобразует сигнал, но и отсекает большую часть сообщения,
выделяя тем самым наиболее «существенную» его часть.
С точки зрения обсуждаемой нами проблемы важно то, что работа
анализатора требует временных затрат. Повторим еще раз, что информация, обладающая семантическим смыслом, возникает при сравнении
обработанного сигнала с внутренним словарем (тезаурусом) нашего
мозга. Да и сама передача сигнала и связанной с ним информации
происходит посредством многократных преобразований (отражений).
Все эти операции требуют времени. Кроме того, получение информации (простое отражение) и ее понимание (освоение, запоминание)
это разные процессы. (Для простейшего случая это обсуждено в [8].)
Второй процесс, т. е. выделение из потока информации наиболее
важной части. Точные сведения о скорости работы мозга отсутствуют,
хотя повсеместно указывается, что эта скорость существенно меньше,
чем простая скорость получения информации. Поэтому глубоко ошибочно пытаться оценивать возможности освоения информации исходя
только из пропускной способности канала передачи сигнала [9].
27
Уже сказано, что коммуникационные каналы живых организмов
создавались в процессе эволюции. То, что было отмечено нами выше,
говорит о необходимости учитывать возможности приема и обработки
сигнала на стороне клиента. Однако для того чтобы можно были использовать все возможности канала передачи сигнала, необходимо,
чтобы в процессе эволюции развились соответствующие органы для
формирования сигнала. Мы хорошо знаем такие органы для каналов,
работающих на звуковых частотах. Это не только органы пения птиц или
соответствующий голосовой аппарат человека. Это и различные органы
насекомых, никак не связанные с голосом. Здесь нам важно, однако, отметить иное: сигнальный канал, обладающий наибольшей пропускной
способностью, это канал, который работает в спектре электромагнитного
излучения оптического диапазона. Зрительная цепь, начинающаяся в
глазу, позволяет регистрировать соответствующие сигналы и эффективно
трансформировать частоту в психофизиологическую характеристику,
называемую цветом. При необходимости можно в основных чертах восстановить ход эволюции от простой клетки, питающейся за счет фотосинтеза, до современного сложного органа восприятия. Аналогично
можно проследить и эволюцию звукового канала.
В случае звукового канала эволюция органов восприятия и органов, создающих сигнал, шла в общем параллельно. В случае же зрительного канала такой параллельности не наблюдалось. Эффективные
анализаторы сигналов светового диапазона возникли, а эффективных
источников для генерации световых сигналов (модуляторов) эволюция не создала. Конечно, имеются живые существа, которые генерируют световые сигналы, например светлячки. Хорошо известно и
явление триболюменисценции ряда морских существ и органов сухопутных животных. Тем не менее, мы пока всерьез не знаем созданных
природой эффективных источников, которые позволяли бы использовать все информационные возможности оптического канала для использования его в качестве высокоскоростного коммуникационного
канала без применения технических устройств. С этой точки зрения
танец пчел это пример использования только незначительной части
возможностей зрительного канала из-за «несовершенства» источника
сигнала.
У нас нет ни возможностей, ни намерения обсуждать причины
этого обстоятельства или же делать прогнозы на будущее. Поэтому
мы просто ограничимся констатацией этого факта и позволим себе
провести в следующем разделе только небольшое качественное сравнение возможностей основных коммуникационных каналов, используемых в живой природе. Заметим еще, что источники формирования коммуникационных каналов на основе анализа химического состава среды хорошо известны и широко распространены в Природе.
Это, прежде всего, передача сигналов посредством феромонов.
Эффективность такого канала связи в случае животных усиливается
за счет активной дыхательной системы.
28
КАЧЕСТВЕННОЕ СРАВНЕНИЕ
ОСНОВНЫХ КОММУНИКАЦИОННЫХ КАНАЛОВ
Уже говорилось, что коммуникационный канал условно можно разбить на три части: источник сигнала и модулятор, канал передачи сигнала и, наконец, анализатор. Три типа взаимодействий, о которых мы
упоминали ранее, т. е. механическое воздействие среды (ее движение или
механическое давление), химический состав среды и электромагнитные
поля ориентированы на определенную возможность передачи сигнала.
В конечном итоге и источник сигнала, и анализатор в своей эволюции
«подстраиваются» под возможности передачи сигнала того или иного типа. Механические колебания и движение среды эффективны в
жидкости. Поэтому у рыб имеются так называемые боковые органы.
На суше тимпанальные органы чувств насекомых и ряда животных
(например, на нижней поверхности ноги слона) улавливают колебания
среды. У некоторых насекомых, а также у животных механические колебания среды путем преобразования переводятся в колебания жидкости.
Так происходит, в частности, в анатомической структуре человеческого
уха, называемой улиткой. В основном такие анализаторы позволяют
определять амплитуду (мощность) колебаний в определенном диапазоне
частот, а также частоту (тон). Оценивается также и спектральный состав (обертона, шум). Звуковой канал работает на невысоких частотах.
Поэтому его пропускная способность относительно невелика. Тем не
менее, возможности амплитудной и частотной модуляций позволяют,
пользуясь этим каналом [2], эффективно передавать большое количество сложных сообщений.
Каналы, основанные на анализе состава окружающей среды, имеют
одно принципиальное отличие от каналов, основанных на использовании различных частот. Основная реакция анализатора в каналах основанных на химическом анализе строится по принципу определения
наличия-отсутствия того или иного химического соединения или их
комбинации. Для каждого типа молекул нужен свой «эталон» для сравнения. Если говорить о феромонах, то за «опознание» каждого «запаха»
должен «отвечать» как минимум один ген. Если говорить о примерно
10 000 — 20 000 «запахов» в системе обонятельного анализатора человека, то количество генов в геноме должно быть того же порядка величины.
В случае же зрительного анализатора необходимо обеспечить работу
трех (у других живых существ 4 или даже 8) типов колбочек. Для этого в
геноме нужно намного меньшее количество генов. В то же время сочетание различной величины их возбуждения позволяет идентифицировать
огромное количество цветов и их оттенков. Эта идентификация тоже
требует определенных ресурсов генома для записи соответствующих
программ. Тем не менее, общее количество затрачиваемого ресурса
здесь существенно меньше. Если говорить об отдаленных аналогиях, то
передача сведений феромонами аналогична иероглифическому письму.
29
Передача же информации светом и звуком аналогична письму буквенному. Иными словами, она более гибкая и информативная.
Если подходить к проблеме формирования коммуникационных
каналов с позиций эволюции, то вполне очевидно, что после возникновения жизни на Земле «были опробованы» основные варианты и
самих каналов, и их кодирования. Вероятнее всего путь эволюции был
от простых каналов к более сложным и эффективным. Судить о том,
все ли возможности были «опробованы» и насколько вероятно наличие
других типов каналов вне земных условий, сейчас невозможно. Тем не
менее, полезно провести сравнение разных каналов с целью выявления
в них ряда общих моментов.
ВНУТРЕННИЕ И ВНЕШНИЕ КОММУНИКАЦИИ
Коммуникации возникают, прежде всего, между схожими по своей природе объектами. С ходом эволюции эти объекты усложняются.
В результате возникают сложные организмы, а сами коммуникации
со временем разделяются на две основные части: часть, обслуживающую внутреннюю систему организма, и часть для внешней связи.
Промежуточные этапы, типа возникновения так называемого чувства
кворума у колоний бактерий [10], и в настоящее время активно изучаются. Вероятно, к промежуточным типам коммуникации можно отнести
специфические типы контактов между особями коллективных насекомых: щекотание друг друга усиками, поедание испражнений и т. п. В ряде
случаев возникновение особых форм контактов в социуме, таких как
возникновение Интернета, может истолковываться в этом плане [11].
Одним из самых интересных результатов исследований этого плана можно считать установление того факта, что даже слабый коммуникативный
обмен между особями способен вызывать некоторые кооперативные
действия, внешне похожие на интеллектуальную деятельность. Так,
например, поведение большой группы термитов можно промоделировать «поведением» группы простых роботов, которые механически
взаимодействуют друг с другом [12]. Это косвенно означает, что мы затрагиваем проблему так называемого «супермозга». Сказанное говорит
о том, что ряд идей, связанных с супермозгом, можно изучать и при не
очень мощных коммуникационных каналах, действующих между особями. На самом деле то, что написано по этому поводу, основано, скорее
всего, на некоторых догадках и предположениях. По существу, еще нет
никакой базы для более детальных исследований. Некоторые косвенные
соображения этого плана можно найти в материалах В. М. Карцева на
сайте Academia телеканала «Культура», которые посвящены описанию
поведения коллективных насекомых. Можно полагать, что ответы на
ряд вопросов, которые связаны с этой проблемой, можно попытаться
решить, изучая поведение относительно небольших групп высокоорга30
низованных живых существ. При этом устанавливается, что успешный
процесс коммуникации между особями способствует возникновению
ранжирования в группе прежде однородных особей [13]. Поскольку говорить о полной идентичности особей неверно, разумнее говорить о том,
что коммуникация позволяет выявить скрытые на некоторых глубинных
уровнях поведенческой иерархии различия между особями и даже, возможно, усилить их. Именно на основе этой разницы возникают ранжирование и, как следствие, иерархия. В результате возникают основы для
некоторой псевдосоциальной структуры. Критерием эффективности
коммуникации в этом случае можно считать установление устойчивых
поведенческих ролей индивидуумов в группе. Все приведенные здесь
соображения являются, скорее всего, некими смутными догадками.
Можно ли на их основе разработать четко сформулированную гипотезу,
пока сказать трудно. По этой причине обсуждение вопроса о коммуникационных составляющих гипотетического супермозга с нашей точки
зрения еще преждевременно.
ВОСПРИЯТИЕ
Сложные процессы обработки дешифрованных сигналов в мозгу принято называть восприятием. Упрощенно можно говорить о том,
что целью коммуникации, и в особенности адресной коммуникации,
является узнавание. Узнавание в своей основе – это взаимодействие
восприятия и памяти. В психологическом аспекте при рассмотрении
процесса узнавания нужно учитывать также процессы мышления и
воображения, которые могут быть дополнены и другими, менее явными процессами. Следует особо оговорить, что для процесса узнавания
существенную роль играет и такой, трудно определяемый фактор, как
угадывание. Одна из основ коммуникационного процесса – это фильтрация. Фильтрация должна выделить некоторую инвариантную часть
сигнала. В случае адресной коммуникации оптимальным вариантом
должно быть полное выделения той части сигнала, которая адресована
клиенту. Если при этом полностью отсекается ненужная часть сигнала, то такой фильтр следует считать идеальным. На самом деле такую
фильтрацию реализовать невозможно.
Выше уже говорилось, что в основе взаимодействия отфильтрованного сигнала с памятью лежит операция сравнения. Сложность
этой операции связана не только с большим объемом хранящихся в
памяти сведений. Одна из основных трудностей связана с тем, что
эти сведения расположены на разных иерархических уровнях памяти.
Актуальные уровни записанных сведений, которые в этом случае уже
законно считать информацией, при анализе в различных операциях
часто опираются на более глубокие уровни. Отмечается [14], что такое обращение обычно затрагивает два, ниже расположенных, уровня
31
иерархии (в этой работе приводятся очень интересные соображения о
связи этой закономерности с числами Фибоначчи и правилом Парето
[15]). В то же время главной проблемой узнавания, а значит, и придания
коммуникационному сигналу определенного смысла, нужно считать
содержание памяти. Если в памяти заложены неправильные эталоны
или в ней отсутствует нечто необходимое, то восприятие и осмысливание будут частично или полностью неверными. Основная проблема
здесь связана с «выявлением правильности» словаря (тезауруса), находящегося в памяти. В крайне редких ситуациях коммуникатор и
клиент могут заранее договориться о некоторых смыслах передаваемого
сигнала. Однако для того чтобы реализовать такой предварительный
уговор, нужно предварительно уже иметь некоторый обширный словарь. В общем же, даже очень близкие по своей сущности и структуре
коммуникатор и клиент не имеют прямой возможности оценить то,
насколько верно происходит процесс формирования восприятия. Тем
не менее, чаще всего в реальной жизни больших сомнений в надежности процесса узнавания не возникает. Саму степень этой надежности
мы не обсуждаем.
Говоря языком прошедшей эпохи, механизм оценки степени надежности восприятия нужно полагать некоторой обобщенной практикой. Живые объекты реагируют на внешний мир своим поведением.
Поведение можно прямо определить как реакцию объекта на внешние
воздействия [16]. Неправильная реакция ставит объект в невыгодные
условия. В крайних случаях она приводит к гибели объекта. В общем
же живое существо с неправильной реакцией на внешние воздействия
теряет возможность оставлять многочисленное потомство. Иными словами, практика эволюционного отбора и является тем объективным
критерием, который позволяет говорить о правильности восприятия.
Вне всякого сомнения, формирование такого закрепления должно быть
достаточно интенсивным. Интенсивность можно пытаться оценить
по числу поколений, которое необходимо для четкого закрепления в
наследственной памяти основ «правильной» поведенческой реакции
на внешние сигналы.
РОЛЬ КОНТЕКСТА
Расшифрованный и отфильтрованный сигнал оценивается разными
характеристиками. Наиболее исследованная из них характеристика –
количественная. Она важна, прежде всего, для оценки свойств канала
связи: его пропускной способности, а также потерь, связанных с шумами
и привнесенной извне дополнительной информацией. В ряде случаев
такая дополнительная информация имеет адресный характер. Следуя
О. Тоффлеру [17], ее можно назвать дополняющей (VAI — valuable added
information). Для правильной реакции на сигнал объект должен понять
содержание полученного сигнала. В этом случае говорят о семантиче32
ском смысле полученной информации [18]. Основной особенностью
смысла следует считать то, что его можно передать другим способом
в речи и мышлении можно просто говорить о том же утверждении,
которое выражено другими словами.
Отметим еще, что даже надежно расшифрованные и опознанные
сигналы, не всегда позволяют правильно оценить смысл сообщения. Поясним это на простейших примерах получения и понимания
письменного текста. Пусть, например, переданный сигнал в буквах
кириллицы прочитывается (распознается) человеком как буквенное
сочетание ЧАС. В русском языке оно обозначает некоторый интервал
времени, в украинском же это означает запись самого понятия ВРЕМЯ.
Аналогично, разный смысл в этой паре близких языков имеет слово,
которое записывают ТАК. Можно привести множество подобных примеров для разных языковых пар. Человеку, владеющему обоими упомянутыми языками, определение смысла этих сигналов не представляет
никакого труда, если он только знает, на каком языке сделана исходная
запись. Для этого ему достаточно взглянуть на соседние слова, т. е.
привлечь к расшифровке смысла контекст. Бывают более сложные
случаи, когда для расшифровки смысла требуется большой контекст.
Более того, само понятие контекста может иметь различные иерархические уровни. Например, один уровень — это язык, следующий
уровень — это индивидуальные характеристики коммуникатора (его
образование, профессия). Далее можно учитывать некоторые сведения
о том времени, когда был создан сигнал, то есть, написан документ или
же просто текст. Такую многоступенчатость сигнала, нужную для его
понимания, Ю. М. Лотман называл текст в тексте [19]. Иными словами, отыскание смысла может в ряде случаев потребовать большого по
размеру или же сложного по своей структуре контекста. Как известно,
А. Н. Колмогоров связывал понятие информации с длиной (размером)
необходимого для ее создания алгоритма [20]. В рассматриваемом же
здесь случае можно говорить о сложности и многозначности смысла сообщения. Аналогично можно связывать количественные и структурные
характеристики контекста с расшифровкой «полного смысла» сигнала.
При этом и сигнал, и контекст должны пониматься в обобщенном
смысле. Набор всех контекстов, используемых для анализа смысла,
содержащегося в сообщениях, непосредственно связан с понятием
культуры. Можно даже пытаться построить одно из определений культуры как некое множество контекстов, которые позволяют соотносить
с этой культурой множество анализируемых сигналов. Использование
же величины и сложности различных преобразований и действий для
оценки ряда величин, связанных с информацией, при желании может
быть расширено и для рассмотрения оригинальности и новизны различных творческих разработок. В этом случае для оценки полезно применять степень «логической удаленности друг от друга» привлекаемых
для анализа понятий и сведений.
33
СЛОВАРЬ ОСНОВНЫХ ТЕРМИНОВ
Автокаталитические реакции – реакции, в которых один из продуктов служит катализатором превращения исходных веществ. Скорость
автокаталитической реакции в течение некоторого времени (период
индукции) весьма мала, но по мере накопления продукта-катализатора
растет, достигает максимума и снова уменьшается вследствие расходования исходного вещества. Иногда к автокаталитическим относят все реакции, продукты которых оказывают ускоряющее действие. Например,
при цепном окислении органических соединений молекулярным кислородом одним из продуктов является пероксид ROOH, который распадается с образованием свободных радикалов, инициирующих новые
цепи окисления. Автокаталитический характер также имеют самосопряженные реакции.
Автоколебания – незатухающие колебания в диссипативной нелинейной системе, поддерживаемые за счет энергии внешнего источника, параметры которых (амплитуда, частота, спектр колебаний)
определяются свойствами самой системы и в широких пределах не зависят от изменения начальных условий. Термин «автоколебания» ввел
А. А. Андронов в 1928 г.
Автотрофы – живые организмы, синтезирующие из неорганического вещества (главным образом воды, углекислого газа, неорганических
соединений азота) все необходимые для жизни органические вещества,
используя энергию фотосинтеза – фототрофы (все зеленые растения)
или хемосинтеза – хемотрофы (некоторые бактерии).
Адроны – частицы, участвующие в сильном взаимодействии: барионы
(в том числе нуклоны – протоны и нейтроны) и мезоны. Адроны обладают
сохраняющимися в процессах сильного взаимодействия квантовыми
числами: странностью, очарованием, красотой и др.).
Аннигиляция пары частица-античастица (позднелат. annihilatio –
уничтожение, исчезновение) – один из видов взаимопревращения элементарных частиц. Возможность аннигиляции предсказана П. Дираком
на основе развитой им квантовомеханической релятивистской теории
электрона. В 1932 г. в космических лучах были обнаружены первые
античастицы – позитроны, а в 1933-м зарегистрированы случаи аннигиляции пар электрон-позитрон. В настоящее время открыто много
пар частиц-античастиц.
Античастица – элементарные частицы, имеющие то же значение
масс, спинов и других физических характеристик, что и их «двойники» –
34
«частицы», но отличающиеся от них знаками некоторых характеристик
взаимодействия (зарядом).
Ареал – область распространения чего-либо.
Астрофизика – раздел астрономии, изучающий физическое состояние и химический состав небесных тел и их систем, межзвездной и межгалактической сред, а также происходящие в них процессы. Основные
разделы астрофизики включают физику планет и их спутников, физику
Солнца, физику звездных атмосфер, межзвездной среды, теорию внутреннего строения звезд и их эволюции. Релятивистская астрофизика
изучает объекты сверхплотных образований во Вселенной.
Аккреция (лат. accretio – приращение, увеличение) – падение вещества на звезду (планету, галактику или какое-либо другое космическое
тело) из окружающего пространства. Процессом, обратным по отношению к аккреции, является истечение или выбросы вещества.
Астеносфера – слой пониженной твердости, вязкости в верхней
мантии Земли, подстилающий литосферу. Верхняя граница астеносферы расположена на глубине около 100 км под материками и на глубине 50 км под океанами. Нижняя граница астеносферы проникает до
глубины 350 км. Астеносфера играет важную роль в происхождении
эндогенных процессов, протекающих в земной коре, а также в происхождении землетрясений.
Астрономическая единица – среднее расстояние от Земли до Солнца,
принятое за 150 миллионов километров.
Аэробные организмы – организмы, способные жить только в присутствии атмосферного кислорода (почти все животные и растения, микроорганизмы). Энергию для жизнедеятельности получают в результате
окислительных процессов с участием атомов кислорода.
Барионы (греч.  – тяжелый) – частицы с равным единице барионным числом. Все барионы являются адронами и имеют полуцелый
спин, т.е., подчиняются статистике Ферми-Дирака. К барионам относятся нуклоны (протон и нейтрон), гипероны, очарованные барионы,
а также барионные резонансы. Все барионы, кроме легкого протона,
нестабильны и в свободном состоянии распадаются в конечном итоге
на протон.
Барстеры – вспыхивающие галактические рентгеновские источники с интервалом повторения вспышек от нескольких минут до нескольких десятков часов. Открыты в 1975 г. методами рентгеновской
астрономии.
Белые карлики – компактные звезды с массами порядка около массы
Солнца и радиусом 0,01 радиуса Солнца. Средняя плотность вещества
внутри них составляет 105-106 г/см3. Светимость низка и составляет
10-4 % светимости Солнца. Находятся вблизи Солнечной системы.
Количество белых карликов в среднем достигает величины 3-10 % от
общего числа звезд в Галактике. Являются следствием эволюции звезд
с массой, сравнимой с массой Солнца.
35
Белая дыра – гипотетический космический объект, эволюция которого представляет собой обращенный во времени гравитационный коллапс небесного тела с образованием черной дыры. По представлениям
И. Д. Новикова (1964) вещество, находящееся первоначально в белой
дыре, с течением времени расширяется и выходит из-под гравитационного радиуса белой дыры.
Биомасса – общая масса особей одного вида, группы видов или сообщества в целом на единицу поверхности или объема местообитания.
Биота – совокупность видов растений, животных и микроорганизмов, объединенных общей областью распространения. В отличие
от биоценоза, может характеризоваться отсутствием экологических
связей между видами.
Биосфера – область активной жизни, охватывающая нижнюю часть
атмосферы, гидросферу и верхнюю часть литосферы. В биосфере живые
организмы (живое вещество) и среда их обитания органически связаны
и взаимодействуют друг с другом, образуя целостную динамическую
систему.
Биотоп – участок земной поверхности (суши или водоема) с однотипными условиями среды, занятый биоценозом.
Биоценоз – совокупность растений, животных, микроорганизмов,
населяющих данный биотоп, характеризующихся определенными отношениями между собой и приспособленностью к условиям окружающей
природной среды.
Биотоп + биоценоз = экосистема.
Биофизика – раздел науки, посвященный изучению физических и
физико-химических явлений в биологических объектах; ее целью является исследование фундаментальных процессов, лежащих в основе
живой природы. Оформилась в 1961 г.
Бифуркация (новолат. bifurcatio – раздвоенный) – приобретение
нового качества движениями динамической системы при малом изменении ее параметров. Бифуркация соответствует перестройке характера движения реальной системы (физико-химической, физической, биологической и т. д.). Основы теории бифуркации заложены
А. Пуанкаре и А. М. Ляпуновым в начале XX в., затем эта теория была
развита А. А. Андроновым и его учениками.
Бозоны (бозе-частицы) – квазичастицы с нулевым или целочисленным спином. К ним относятся фотон, промежуточные векторные
бозоны, глюоны, гравитон, бозоны Хиггса, а также составные частицы
из четного числа фермионов, например все мезоны, «построенные» из
кварка и антикварка, атомные ядра с четным числом нуклонов (дейтрон,
ядро гелия и пр.).
Галактика (греч. galakticos – молочный, млечный) – Млечный Путь –
обширная звездная система (содержащая до 1011 звезд), к которой принадлежит Солнечная система. Включает звезды, межзвездную среду, в
том числе магнитные поля, частицы высоких энергий (космические лучи).
36
По своей структуре наша галактика принадлежит к спиральным галактикам, в которой большая часть объема принадлежит форме диска (здесь
сосредоточены в основном звезды населения-I, характеризующиеся
разной светимостью, размерами и возрастом), а меньшая часть образует
гало сферической формы (здесь сосредоточены звезды населения-II,
представляющие в основном старые объекты, возраст которых близок к
возрасту самой галактики и с массами 0,85 массы Солнца). В центральной части диска имеется утолщение (балдж). Поперечник диска имеет
протяженность около 30 килопарсек, балджа – 8 килопарсек. Галактика
имеет плоскость симметрии, которая называется галактической плоскостью, и ось симметрии (ось вращения галактики). В галактической
плоскости находятся типичные для спиральных галактик крупномасштабные образования – спиральные рукава. В них сосредоточены все
горячие звезды высокой светимости и большая часть газово-пылевой
материи. Солнце практически расположено в галактической плоскости на расстоянии около 10 килопарсек от галактического центра на
внутреннем краю рукава, носящего название рукава Ориона. Период
вращения галактики вокруг Солнца составляет по разным оценкам
220-250 миллионов лет, так называемый галактический год. Линейная
скорость вращения составляет величину 220–250 км/сек.
Генезис – происхождение.
Ген (греч. gen – род, происхождение) – наследственный фактор,
единица наследственного материала, ответственная за формирование
какого-либо элементарного признака. У высших организмов (эукариот)
входит в состав хромосом. Дискретные наследственные признаки были
открыты в 1865 г. Г. Менделем. В 1909 г. В.Иогансен назвал их генами.
Развитие молекулярной генетики привело к раскрытию химической
природы генетического материала и представлению о гене как об участке
молекулы ДНК (у некоторых вирусов РНК) со специфическим набором нуклеотидов, в линейной последовательности которых закодирована генетическая информация. Каждый ген ответственен за синтез
определенного белка (фермента и др.). Контролируя их образование,
ген управляет всеми химическими реакциями организма и определяет его признаки. Уникальное свойство генов – сочетание их высокой
устойчивости (неизменяемости в ряду поколений) со способностью к
наследуемым изменениям – мутациям, которые являются источником
генетической изменчивости организмов и основой для действия естественного отбора.
Генотип – совокупность всех генов организма, составляющих его
генетическую конституцию.
Гиперон (греч. hyper – над, сверх, выше) – барионы, с отличным от
нуля значением странности, распадающиеся благодаря слабому (или
электромагнитному) взаимодействию и имеющие вследствие этого
времена жизни, на много порядков превышающие характерное время
сильного взаимодействия. Поэтому гипероны условно относят к квази37
стабильным частицам. Как все барионы, гипероны являются адронами и
имеют полуцелый спин. Убедительные доказательства их существования
получены в 1951 г.
Глюоны (греч. glue – клей) – нейтральные частицы со спином 1 и нулевой массой, обладающие специфическим цветовым зарядом (цветом);
являются переносчиками сильного взаимодействия между кварками и
«склеивают» их в адроны.
Гондвана – гипотетический материк, который существовал в Южном
полушарии, по мнению одних геологов, с начала палеозойской эры и
частично в мезозойскую эру, а по мнению других – во второй половине палеозойской эры. В этот материк входили части современных
материков Южной Америки и Африки, Аравии, Индия, Австралия и,
возможно, часть Антарктиды. В триасе и юре большая часть Гондваны
погрузилась под уровень Индийского океана, что привело к расчленению единого материка.
Гравитационное взаимодействие – тип фундаментальных взаимодействий (наряду с сильным, электромагнитным и слабым), который
характеризуется участием гравитационного поля (поля тяготения) в
процессах взаимодействия. По современным представлениям, любое
взаимодействие частиц осуществляется путем обмена виртуальными
(или реальными) частицами – переносчиками взаимодействия. Так,
переносчиками электромагнитного взаимодействия является квант
электромагнитного поля – фотон, переносчиком слабого взаимодействия в современной объединенной теории электрослабого взаимодействия – промежуточные векторные бозоны. Предполагается, что
сильное взаимодействие переносят глюоны, «склеивающие» кварки
внутри адронов.
Двойные звезды – пары звезд, обращающихся вокруг общего центра
масс.
Динамическая система – реальная система (химическая, физическая,
биологическая и др.), эволюция которой однозначно определяется начальным состоянием. Характеризуется видом, локальным свойством,
критериями поведения.
Живое вещество – совокупность живых организмов биосферы, численно выраженная в элементарном химическом составе, массе и энергии. Понятие введено В. И. Вернадским в его учении о биосфере и роли
живых организмов в круговороте веществ и энергии в природе.
Звездные скопления – гравитационно связанные группировки звезд
одинакового возраста и совместного происхождения. Различают шаровые и рассеянные скопления.
Звездообразование – процесс превращения облаков разреженного газа
в плотные самосветящиеся газовые шары – звезды. Звездообразование
заключается в постепенном сжатии под влиянием собственной гравитационной силы определенного объема межзвездного газа до значений
температуры и плотности, достаточных для возникновения термоядер38
ных реакций в центре образующегося сгустка и прекращения дальнейшего сжатия. Образовавшаяся звезда достигает главной последовательности и начинает термоядерный тип своей эволюции.
Изостазия – равновесное состояние земной коры и мантии, вызванное действием гравитационных сил, при котором земная кора как
бы плавает на более плотном и пластичном подкоровом слое.
Ионосфера – ионизованная часть верхней атмосферы Земли.
Расположена на высоте более 50 км. Верхней границей ионосферы является внешняя часть магнитосферы Земли. Ионосфера представляет
собой природное образование разреженной слабоионизованной плазмы, находящейся в магнитном поле Земли и подвергающейся воздействию ионизующего излучения Солнца. Только благодаря ионосфере
возможно распространение радиоволн на далекие расстояния.
Квазары (англ. quasar, сокращенно от quasistellar radiosource – квазизвездный источник радиоизлучения) – космические объекты чрезвычайно малых угловых размеров, имеющие значительные красные
смещения линий в спектрах, что указывает на их большую удаленность
от Солнечной системы, достигающую нескольких тысяч мегапарсек.
Это образования окраин Вселенной. Квазары излучают в десятки раз
больше энергии, чем самые мощные галактики. Источник их энергии
точно не известен.
Квантовая механика (волновая механика) – теория, устанавливающая способ описания и законы движения физических систем, для
которых величины, характеризующие систему и имеющие размерность
действия, оказываются сравнимыми с постоянной Планка h. Этому условию удовлетворяют движения микрочастиц (электронов в атоме, атомов в молекулах, нуклонов в ядрах и т. д.). Однако в некоторых случаях
специфическими квантовыми свойствами обладают макроскопические
системы как целое.
Кварки – самые малые, микроскопические частицы со спином 1/2
и электрическим зарядом, кратным 1/3, элементарные составляющие
всех адронов: барионов и их мезонов. Это конечные бесструктурные
образования, размер которых составляет > 10–12 см. К началу 80-х гг.
известно 5 типов кварков. Имеются серьезные основания предполагать
и шестой тип.
Каталитические процессы – ускоряющие химические реакции.
Катализаторами выступают различные вещества, влияющие на изменение скорости химических превращений. Катализаторы, замедляющие
скорости химических реакций, называют ингибиторами. Биологические
катализаторы называются ферментами. Каталитическими веществами
служат синтетические алюмосиликаты, металлы платиновой группы
(платина, осмий, иридий, палладий), серебро, никель и др. Естественные
алюмосиликаты группы железа, магния, кальция на ранних стадиях
эволюции вещества в Солнечной системе могли входить в структуру соединений (глинистых минералов), ускоряющих процесс формирования
39
преджизненных форм не только на Земле, но и в открытом космическом
пространстве в присутствии воды, углерода (углекислоты).
Конвекция – перенос массы в результате перемещения сплошной
среды (газа, жидкости). Различают свободную, вынужденную и капиллярную конвекции.
Корпускулярно-волновой дуализм – важнейшее универсальное свойство природы, заключающееся в том, что всем микрообъектам присущи
одновременно и корпускулярные и волновые характеристики. Так, например, электрон, нейтрон, фотон в одних условиях проявляют себя
как частицы, движущиеся по классическим траекториям и обладающие определенной энергией и импульсом, а в других – обнаруживают
свою волновую природу, характерную для явлений интерференции и
дифракции частиц. Корпускулярно-волновой дуализм лежит в основе
квантовой механики и квантовой теории поля.
Космические скорости – скорости, употребляемые в астрономии и
динамике космических полетов. Различают три типа скоростей. Первая
космическая скорость (круговая скорость) – скорость, которую необходимо придать объекту, чтобы он стал искусственным спутником Земли
(около 7,9 км/сек). Вторая космическая скорость (параболическая скорость) – скорость, которую необходимо сообщить телу, чтобы он преодолел земное притяжение, но не вышел из пределов Солнечной системы
(около 11,2 км/сек). Третья космическая скорость, при которой тело
покидает Солнечную систему, – около 16 км/сек.
Лептоны (греч. leptos – легкий) – группа элементарных частиц,
обладающих только слабым и (при наличии электрического заряда)
электромагнитным взаимодействием. Все лептоны имеют спин 1/2. К их
числу относятся: электрон, электронное нейтрино, мюон и мюонное
нейтрино, тау-лептон и тау-нейтрино, а также их античастицы.
Литосфера – верхняя каменная оболочка Земли, включающая земную кору.
Литосферная плита – крупный (несколько тысяч километров в поперечнике) блок земной коры, включающий не только континентальную,
но и сопряженную с ней океаническую кору. Ограничен со всех сторон
сейсмически и тектонически активными зонами глубинных разломов.
Мезоны – нестабильные элементарные частицы с нулевым или целым спином, принадлежащие к классу адронов и не имеющие барионного заряда. К мезонам относятся пи-мезоны, К-мезоны и некоторые
резонансы. Мезоны являются переносчиками ядерных сил. Мюон, который прежде (а иногда и сейчас) называли мю-мезоном, фактически
мезоном не является; это лептон.
Метаболизм – обмен веществ. В более узком смысле метаболизм –
промежуточный обмен, т. е., превращение определенных веществ внутри
клеток с момента их поступления до образования конечных продуктов
(например, метаболизм белков, метаболизм глюкозы и т. д.).
40
Мутагенез – процесс возникновения в организме наследственных
изменений – мутаций. Основа мутагенеза – изменения в молекулах
нуклеиновых кислот, хранящих и передающих наследственную информацию.
Мутагены – физические и химические факторы, вызывающие наследственные изменения – мутации; ионизирующее и ультрафиолетовое излучения, различные химические соединения (иприт, азотистая
кислота) и др.
Мутанты – организмы, отличающиеся от исходного (дикого) типа
каким-либо наследственным отклонением, возникающим в результате
мутации.
Мутации (лат. mutatio – изменение, перемена) – возникновение
естественным или искусственным путем изменений наследственных
свойств организма в результате перестроек и нарушений в генетическом
материале организма – хромосомах и генах. Мутации – основа наследственной изменчивости в живой природе.
Нейтрино – стабильная незаряженная частица со спином 1/2 и,
по-видимому, нулевой массой. Относится к лептонам. Нейтрино участвуют только в слабых и гравитационных взаимодействиях и поэтому
чрезвычайно слабо взаимодействуют с веществом. Различают электронное нейтрино, всегда выступающее в паре с электроном или позитроном,
мюонное нейтрино, выступающее в паре с мюоном и тау-нейтрино,
связанное с тяжелым лептоном. Каждый тип нейтрино имеет свою античастицу.
Неодарвинизм – эволюционная концепция, созданная в 80–90-х гг.
XIX в. Основоположник неодарвинизма – А. Вейсман. Концепция,
пытавшаяся увязать данные цитологии об оплодотворении с эволюционной теорией и дополнить дарвиновское представление о естественном
отборе, содержала ценные идеи (например, роль хромосом в наследственности, отрицание наследственности приобретенных признаков).
Сегодня считается устаревшей.
Нуклоны – частицы (протоны и нейтроны), слагающие ядро атома.
Нуклеиновые кислоты (полинуклеотиды) – высокомолекулярные
органические соединения, образованные остатками нуклеотидов. В зависимости от того, какой углевод входит в состав нуклеиновых кислот – дезоксирибоза или рибоза – различают дезоксирибонуклеиновую
(ДНК) и рибонуклеиновую (РНК) кислоты. Последовательность нуклеотидов в нуклеиновых кислотах определяет их первичную структуру.
Нуклеиновые кислоты присутствуют в клетках всех живых организмов и
выполняют важнейшие функции по хранению и передаче генетической
информации, участвуют в механизмах, при помощи которых она реализуется в процессе синтеза клеточных белков. В организмах находятся
в свободном состоянии и в комплексе с белками (нуклеопротеиды).
Нуклеотиды – фосфорные эфиры нуклеозидов. Состоят из азотистого основания, углевода и остатка фосфорной кислоты. Соединения из
41
одного, двух, трех или нескольких остатков нуклеотидов называются,
соответственно, моно-, ди-, три- или полинуклиотидами. Нуклеотиды –
составная часть нуклеиновых кислот, коферментов и других активных
соединений.
Пангея – гипотетический материк, объединяющий в палеозое современные материки. Раскол и раздвижение его связывают с образованием
новой системы конвекционных течений в мантии.
Парадигма – 1) строго научная теория, воплощенная в системе понятий, выражающих существенные черты действительности; 2) исходная концептуальная схема, модель постановки проблем и их решения, методов исследования, господствующих в течение определенного
исторического периода.
Плазма – ионизованный газ, в котором концентрации положительных и отрицательных зарядов равны (квазинейтральность). В состоянии плазмы находится подавляющая часть вещества во Вселенной.
Около Земли плазма существует в виде солнечного ветра и ионосферы. Высокотемпературная плазма (десятки, сотни миллионов градусов
Кельвина) из смеси дейтерия и трития исследуется с целью управляемого
термоядерного синтеза. Низкотемпературная плазма (менее 100 000°К)
используется в газоразрядных приборах, МГД-генераторах, плазмотронах и т. д.
Планетарная туманность – галактические туманности, которые
при наблюдении в телескоп имеют вид круглых или овальных дисков,
напоминающих диски планет, а также колец. Состоят из космической
пыли и газа. В центре планетарной туманности всегда находится звезда с
очень высокой температурой – источник свечения туманности. Средний
диаметр туманности – 10 000 астрономических единиц.
Персистентные формы (лат. persisto – упорствую) – организмы, сохраняющиеся в процессе эволюции в неизменном виде, так называемые
живые ископаемые, или филогенетические реликты (кистеперая рыба
латимерия, моллюск неопилина).
Пульсары – пульсирующие источники радиоизлучения. Космические
источники импульсного электромагнитного излучения, открытые в
1967 г. группой Э.Хьюиша (Великобритания). Импульсы пульсаров повторяются с периодом от нескольких долей секунд до секунд с высокой
точностью. Большинство пульсаров излучает в радиодиапазоне от метровых до сантиметровых волн. Радиопульсары отождествляются с быстровращающимися нейтронными звездами, у которых имеется активная область, генерирующая излучение в узком конусе. Этот конус бывает
направлен в сторону наблюдателя через промежуток времени, равный
периоду вращения звезды. Энергия излучения черпается из вращения
звезды, поэтому ее период вращения (период пульсара) постепенно
возрастает. Кроме радиопульсаров, открыты пульсары, наблюдающиеся
только в рентгеновском или гамма-диапазонах. Они имеют периоды от
нескольких до сотен секунд и входят в тесные системы двойных звезд.
42
Источником энергии их излучения, согласно современным представлениям, является гравитационная энергия, выделяющаяся при аккреции
на нейтронную звезду или черную дыру вещества, перетекающего от
соседней нормальной звезды.
Резонансы – резонансные частицы, адроны, которые могут распадаться за счет сильного взаимодействия и поэтому имеют крайне малое
время жизни порядка 10–24 сек.
Реликт – организм, вещь или явление, сохранившиеся как пережиток минувших эпох, как остаток явлений далекого прошлого.
Реликтовое излучение – фоновое (остаточное) космическое излучение, спектр которого близок к спектру абсолютно черного тела с
температурой около 3° К. Наблюдается на волнах от нескольких мм до
десятков см, практически изотропно. Происхождение реликтового излучения связывают с эволюцией Вселенной, которая в прошлом имела
высокую температуру и плотность излучения.
Релятивистская астрофизика – раздел астрофизики, изучающий на
основе общей теории относительности (теория тяготения А. Эйнштейна)
свойства сверхплотных космических тел – нейтронных звезд и черных дыр.
Сверхновые звезды – внезапно вспыхивающие звезды, мощность излучения которых во время вспышки во много тысяч раз превышает мощность вспышки новой звезды. К взрыву сверхновой звезды приводит
гравитационный коллапс. При взрыве центральная часть становится
нейтронной звездой (пульсаром), а вещество внешних слоев выбрасывается со скоростью в несколько тысяч км/сек и образует волокнистую
туманность (пример – Крабовидная туманность).
Строматолиты – карбонатные мелководные постройки в области
смешения пресных и морских вод, образованные древнейшими организмами (сине-зелеными водорослями), жившими в протерозое, венде,
кембрии, ордовике.
Суперпозиция – относится к понятию суперпозиции функций (мат.).
Это композиция функций, состоящая из двух функций сложной функции. Супермногообразие является обобщенным понятием многообразия, в котором функции принимают значения коммутации. Принцип
суперпозиции (в физике) учитывает результирующий эффект от нескольких независимых воздействий. Представляет собой сумму эффектов, вызываемых каждым воздействием в отдельности. В квантовой
механике принцип суперпозиции относится к волновым функциям:
если физическая система может находиться в состояниях, описываемых
двумя или несколькими волновыми функциями, то она также может
находиться в состоянии, описываемом любой линейной комбинацией
этих функций.
Тектонические циклы – определенная последовательность тектонических процессов, благодаря которым геосинклиналь превращается в
43
платформу. Охватывает интервалы геологического времени продолжительностью в 150–250 миллионов лет (галактический год). Завершаются
эпохами складчатости (горообразования). Это этапы общей направленной геологической эволюции Земли.
Термодинамика – раздел физики, изучающий наиболее общие свойства макроскопических систем, находящихся в состоянии термодинамического равновесия, и процессы перехода между этими состояниями (неравновесные процессы изучает термодинамика неравновесных
процессов). Она возникла в первой половине 19 в. в связи с развитием
теории тепловых машин (С. Карно) и установлением закона сохранения
энергии (Ю. Р. Майер, Дж. Джоуль, Г. Гельмгольц). Основные этапы термодинамики связаны с именами Р. Клаузиуса, У. Томсона, В. Нернста.
Термоядерные реакции – реакции слияния легких ядер в более тяжелые, происходящие при высоких температурах. Сопровождаются выделением колоссальной энергии. Основной источник энергии звезд.
Триггер – внезапный спусковой механизм (переключатель), скачкообразно изменяющий состояние любой физической, химической,
физико-химической и других систем, развивающихся самопроизвольно
или под влиянием внешних воздействий.
Туманности (в астрономии) – внутригалактические облака разреженных газов и пыли. Преимущественно газовые туманности выделяются в
планетарные (правильной формы) и диффузные (неправильной формы).
Пылеватые туманности подразделяются на светлые (светятся отраженным светом) и темные (видны на фоне Млечного пути).
Управляемый термоядерный синтез – синтез легких ядер в более тяжелые, идущий с выделением колоссальной энергии и могущий служить
для ее производства. Условия достижимости термоядерного синтеза
достигаются в плазме с температурой более 10 000 000°К. Решение проблемы управляемого синтеза позволит обеспечить потребности человека
энергией на неограниченный срок.
Фазовый переход – переход вещества из одной фазы в другую. В термодинамике рассматриваются только равновесные фазовые переходы.
Различают фазовые переходы первого и второго рода. Фазовые переходы первого рода – превращения, при которых плотность вещества,
термодинамические потенциалы, энтропия меняются скачкообразно,
выделяется или поглощается теплота фазового перехода (испарение,
плавление и обратные им процессы – конденсация, кристаллизация,
а также полиморфные превращения веществ). Фазовые переходы второго рода – превращения, при которых плотность вещества, энтропия
и термодинамические потенциалы не испытывают скачкообразных
изменений, а теплоемкость, сжимаемость, коэффициент термического
расширения фаз меняются скачкообразно (переход гелия в сверхтекучее состояние, переход железа из ферромагнитного в парамагнитное
состояние).
44
Фотон – квант электромагнитного поля, нейтральная элементарная
частица с нулевой массой и спином 1. Переносчик электромагнитного
взаимодействия между заряженными частицами.
Цефализация (греч. kephale – голова) – процесс обособления головы
и включения одного или более туловищных сегментов в головной отдел
у животных в процессе их исторического развития.
Черные дыры – космические объекты, которые образуются путем эволюции (сжатия, коллапса), например, звезд больших масс. Излучение
черных дыр «заперто» супергравитацией, поэтому они не излучают, а
их положение можно определить только по их тяготению либо по тормозному излучению газа, падающего на них извне.
Экосистемы – единый природный комплекс, образованный живыми
организмами и средой их обитания, в котором живые и косные компоненты связаны между собой обменом вещества и энергией. Термин
введен английским фитоценологом А. Тенсли (1935).
45
СПИСОК КРУПНЕЙШИХ ИССЛЕДОВАТЕЛЕЙ
В ОБЛАСТИ ЕСТЕСТВЕННЫХ НАУК,
С ДЕЯТЕЛЬНОСТЬЮ КОТОРЫХ ДОЛЖЕН БЫТЬ ЗНАКОМ
СТУДЕНТ К МОМЕНТУ ЗАЧЕТА ПО ДИСЦИПЛИНЕ
Аристотель (384–322 г. до н. э.) – древнегреческий ученый и философ. Ученик Платона в Афинах. Наставник Александра Македонского.
В 335 г. основал Ликей, или перипатетическую школу (чтение лекций
при прогулке). Энциклопедист своего времени. Основоположник логики, силлогистики. Основные сочинения: логический свод «Органон»,
«Метафизика», «Физика», «О возникновении животных», «О душе»,
«Этика», «Политика», «Риторика», «Поэтика».
Больцман Людвиг (1844–1906) – австрийский физик, один из основателей статистической физики и физической кинетики. Иностранный
член Петербургской АН (1899). Вывел функцию распределения, названную его именем, и основное кинетическое уравнение газов. Дал (1872)
статистическое обоснование второго начала термодинамики. Вывел
закон излучения (закон Стефана–Больцмана).
Бор Нильс Хенрик Давид (1885–1962) – датский физик, один из создателей современной физики. Основатель Института теоретической
физики в Копенгагене, одного из важнейших мировых научных центров. Иностранный член АН СССР (1929). В 1943 г. работал в США.
Создал теорию атома, в основу которого были предложены постулаты
(основные допущения в квантовой теории атома). Важные работы по
теории металлов. Труды по философии естествознания. Нобелевский
лауреат 1922 г.
Вайнберг Стивен (род.1933) – американский физик. Основные работы по физике элементарных частиц. Нобелевский лауреат (совместно
с А. Саламом, Ш. Глэшоу) за создание объединенной теории электромагнитного и слабого взаимодействий.
Вегенер Алфред Лотар (1880–1930). Немецкий геофизик. Вначале
получил образование в области метеорологии, затем занимался проблемами эволюции земной коры. Участник (1906–1908, 1912–1913)
и руководитель (1929–1930) экспедиций в Гренландию, где и погиб.
Один из основоположников развития концепции дрейфа материков
или гипотезы мобилизма.
Вейсман Август (1834–1914) – немецкий зоолог. Основатель неодарвинизма. Предвосхитил современные представления о дискретности
генов, их локализации в хромосомах и роли в онтогенезе.
46
Вернадский Владимир Иванович (1863–1945) – выдающийся русский
энциклопедист, основатель геохимии, биогеохимии, радиогеологии.
Академик Петербургской АН с 1912 г., профессор Московского университета (1898–1911); ушел в отставку в знак протеста против притеснения
студенчества. Автор многочисленных трудов по естествознанию, биосфере, ноосфере, философии, науковедению, организатор и директор
Радиевого института (1929, ныне Институт геохимии и аналитической
химии РАН его имени). Им открыт основной закон природы о «всюдности» химических элементов (закон Вернадского).
Гамов (Джордж) Георгий Антонович (1904–1968) – американский
физик-теоретик. Родился в России, с 1933 г. за границей, с 1934-го в
США. Разработал теорию альфа-распада. Автор гипотезы «горячей»
Вселенной. Ему принадлежит первенство в обосновании наличия в
межзвездной среде водорода и гелия. Первый сделал расчет генетического кода.
Гексли Томас Генри (1825–1895) – английский биолог, соратник
Ч. Дарвина и виднейший пропагандист его учения. Иностранный
член-корреспондент Петербургской АН (1864). Президент Лондонского
Королевского общества (1883–1885). Сравнительно-анатомическими
исследованиями доказал морфологическую близость человека и высших обезьян.
Гейзенберг Вернер (1901–1976) – немецкий физик-теоретик, один из
создателей квантовой механики. Предложил (1925) матричный вариант
квантовой механики. Сформулировал (1927) принцип неопределенности; ввел концепцию матрицы рассеяния (1943). Известные труды по
структуре атомного ядра, релятивистской квантовой механике, единой
теории поля, теории ферромагнетизма, философии естествознания.
Нобелевский лауреат 1932 г.
Геттон Джеймс (1726–1797) – шотландский геолог, основоположник плутонизма. Представлял историю Земли как повторение циклов
разрушения одних континентов и создание других. Указал на сходство
древних и современных геологических процессов.
Джинс Джеймс Хопвуд (1877–1946) – английский физик и астрофизик. Основные работы по кинетической теории газов, теории теплового
излучения, строению и эволюции звезд, звездных систем и туманностей.
Вывел (1905–1909) независимо от Рэлея закон излучения, названный
именем Джинса–Рэлея. Автор космологической гипотезы.
Евклид – древнегреческий математик. Работал в Александрии в III в.
до н. э. Главные труды «Начала» (15 книг), содержащие основы античной
математики, элементарной геометрии, теории чисел, общей теории
отношений, метода определения площадей и объемов, включавшего
элементы теории пределов. Оказал огромное влияние на развитие математики. Имел работы по астрономии, оптике, теории музыки.
Клаузиус Рудольф Юлиус Эмануэль (1822–1888) – немецкий физик,
один из основателей термодинамики и молекулярно-кинетической
47
теории теплоты. Иностранный член Петербургской АН (1878). Дал
одновременно с У. Томсоном первую формулировку второго начала
термодинамики (1850), ввел понятие энтропии (1865). Обосновал уравнение Клайперона-Клаузиуса. Поддержал гипотезу «тепловой смерти»
Вселенной.
Лобачевский Николай Иванович (1792–1856) – русский математик,
создатель неевклидовой геометрии. Ректор Казанского университета
(1827–1846). Его открытие (1826, опубл. 1829–1830), не получившее
признание современников, совершило переворот в представлении о
природе пространства, в основе которого более 2 тыс. лет лежало учение
Евклида, и оказало огромное влияние на развитие математического
мышления. Труды по алгебре, математическому анализу, теории вероятностей, механике, физике и астрономии.
Ломоносов Михаил Васильевич (1711–1765) – первый и выдающийся
русский ученый-энциклопедист, поэт, заложивший основы русского
литературного языка, художник, историк, поборник просвещения и
науки, отечественной экономики, геологии, астрономии. Развил идеи
атомно-молекулярного строения вещества, сформулировал принципы
движения и сохранения материи, заложил основы физической химии,
открыл атмосферу Венеры, описал строение Земли и показал основы
происхождения руд и металлов. Его имя увековечено в названиях структур Земли, планет Солнечной системы.
Ляпунов Александр Михайлович (1857–1918) – русский математик
и механик, академик Петербургской АН (1901). Создал современную
теорию устойчивости равновесия и движения механических систем с
конечным числом параметров. Труды по дифференциальным уравнениям, теории вероятностей.
Герман Джозеф Меллер (1890–1967) – американский генетик, один
из основоположников радиационной генетики. В 1933–1937 гг. работал в СССР. Экспериментально доказал возможность возникновения
искусственных мутаций под действием рентгеновских лучей (1927).
Участвовал в разработке теории хромосомной наследственности.
Нобелевский лауреат 1946 г.
Менделеев Дмитрий Иванович (1834–1907) – выдающийся русский
химик, ученый-энциклопедист. Открыл (1869) один из основных и всеобщих законов естествознания – периодический закон химических
элементов. Его основной труд «Основы химии» (1869) был переиздан
13 раз. Автор фундаментальных исследований по химии, химической
технологии, физике, метрологии, воздухоплаванию, метеорологии, экономике, народному просвещению, сельскому хозяйству. Он заложил основы теории растворов, предложил промышленности способ разделения
нефти, изобрел вид бездымного пороха. Один из инициаторов создания
русского химического общества. Профессор Петербургского университета (1865–1890), ушел в отставку в знак протеста против притеснения
студентов. Член Петербургской АН, в 1890 г. выдвигался в академики,
48
но был забаллотирован, что вызвало резкий общественный протест.
Первый ректор Главной палаты мер и весов. В честь Д. И. Менделеева
назван элемент третьей группы периодической системы с атомным
номером 101; его имя увековечено в названии подводного хребта в центральной части Северного Ледовитого океана, в названиях структур
исследуемых планет Солнечной системы.
Мендель Григор Иоганн (1822–1884) – австрийский естествоиспытатель, основоположник учения о наследственности. Применив статистические методы анализа результатов по гибридизации сортов гороха
(1856–1863) сформулировал закономерности наследственности: закон
единообразия гибридов первого поколения; закон расщепления гибридов второго поколения; закон независимого комбинирования признаков
(независимого расщепления). Основоположник генетики.
Ньютон Исаак (1643–1727) – выдающийся английский математик,
механик, астроном, механик, физик. Создатель классической механики.
Член (1672) и президент (с 1703) Лондонского королевского общества.
Фундаментальные труды: «Математические начала натуральной философии», «Оптика». Разработал независимо от Г. Лейбница дифференциальное и интегральное исчисления. Открыл дисперсию света, хроматическую аберрацию, исследовал интерференцию и дифракцию света,
развил корпускулярную теорию света и высказал гипотезу о волновой и
корпускулярной природе света. Построил первый зеркальный телескоп.
Сформулировал основные законы классической механики (ныне носящие название законов Ньютона), в том числе закон всемирного тяготения (F = –Gm1m2/r2, где G – гравитационная постоянная, универсальная
мировая константа, m1 и m2 – массы тяготеющих тел, а r – расстояние
между ними), дал теорию движения небесных тел. Пространство и время
считал абсолютными. Именем Ньютона названа единица силы в системе
СИ; бином, выражающий целую положительную степень суммы двух
слагаемых через степени этих слагаемых; кольца, наблюдающиеся при
освещении монохроматическим светом, вокруг точки соприкосновения
сферических поверхностей двух линз или выпуклой сферической линзы
с плоской пластинкой.
Ольберс Генрих Вильгельм (1758–1840) – немецкий астроном, по образованию врач. Известен трудами по астрономии (наблюдение комет,
методы определения их орбит). Открыл 7 комет, маленькую планету в
Поясе Астероидов (1802), Палладу и Весту (1807).
Онсагера Ларс (1903–1976) – норвежский физик-теоретик, физикохимик. Один из создателей термодинамики неравновесных процессов.
Установил теорему (1931) о соотношении взаимности, устанавливающую
связь между кинетическим коэффициентом, определяющим интенсивность перекрестных процессов переноса теплоты, массы, количества
движения, химических реакций и т. д. Вывел уравнение электропровод1
Численно равна 6,7 · 10–11 Н.
49
ности электролитов. Разработал теорию термодинамических свойств
плоской решетки. Нобелевский лауреат 1968 г.
Опарин Александр Иванович (1894–1980) – отечественный биохимик, академик (1946). Автор коацерватной теории (с англ. биологом
Дж. Холдейном) возникновения жизни на Земле (1922). Разработал
основы технической биохимии в СССР.
Пастер Луи (1822–1895) – французский естествоиспытатель.
Основоположник современной микробиологии и иммунологии.
Иностранный член-корреспондент (1884) и почетный член (1893)
Петербургской АН. Работы по оптической асимметрии легли в основу
стереохимии. Открыл природу брожения. Опроверг теорию самозарождения микроорганизмов. Изучил этиологию многочисленных инфекционных заболеваний. Разработал метод профилактической вакцинации
против куриной холеры (1879), сибирской язвы (1881), бешенства (1885).
Ввел методы асептики и антисептики. В 1888 г. создал и возглавил институт микробиологии (ныне Пастеровский институт).
Пуанкаре Жюль Анри (1854–1912) – французский математик, физик, философ. Иностранный член Петербургской АН (1895). Труды по
дифференцированным уравнениям, теории аналитических функций,
топологии, небесной механике, математической физике. В известном
труде «О динамике электрона» (1905, опубликована в 1906) независимо
от А. Эйнштейна развил математические следствия «постулата относительности».
Слайфер Весто Мелвин (1875–1969) – американский астроном.
Обнаружил красное смещение в спектрах галактик (1912–1914), что послужило важнейшей опорой развития идеи расширяющейся Вселенной.
Известен работами по спектроскопии планет, звезд, туманностей.
Первым начал определять лучевые скорости шаровых звездных скоплений и спиральных туманностей, т. е. галактик (1912).
Фридман Александр Александрович (1888–1925) – отечественный
математик и геофизик. В 1922–1924 гг. определил, что уравнения тяготения А. Эйнштейна имеют нестационарные решения, что легло в
основу современной космологии и расчета известной модели Вселенной
Фридмана—Леметра. Один из создателей современной теории турбулентности и русской школы динамической метрологии.
Хаббл Эдвин Пауль (1889–1959) – выдающийся американский астроном. Доказал звездную природу внегалактических туманностей (галактик); оценил расстояния до некоторых из них, разработал основы их
структурной классификации, установил (1929) закономерность разбегания галактик, на основе чего был открыт закон, носящий его имя.
Коэффициент Н в законе Хаббла выражает линейную связь скорости
v космологического разбегания скоплений галактик в зависимости от
расстояния r до них: v = Hr, где H – постоянная Хаббла, равная около
50-150 км/(с•Мпк).
50
Шварцшильд Карл (1873–1916) – немецкий астроном. Составил каталог фотографий светимости 3500 звезд («Геттингенская актинометрия»,
1910–1912). Создал теорию лучистого равновесия и применил ее к атмосферам звезд. Впервые получил точное решение уравнений теории
относительности А. Эйнштейна.
Шкловский Иосиф Самуилович (род. 1916) – российский астрофизик.
Член-корреспондент АН СССР (1966).
Энгельс Фридрих (1820–1895) – один из основоположников материалистической диалектики, с позиций этого метода рассматривал развитие природы, внутренние закономерности развития естествознания,
сформировал закон экспоненциального развития науки. Основные труды по данным проблемам: «Диалектика природы», «Анти-Дюринг»,
«Роль труда в процессе превращения обезьяны в человека». Его соратник
К. Маркс выдвинул идею превращения науки в непосредственную производительную силу общества, рассматривал вопросы влияния естествознания на научно-технический прогресс, проблему математизации
науки и т. д. (фундаментальные труды «Капитал», «Подготовительные
рукописи к «Капиталу», «Математические рукописи»).
51
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Интеллектуальные процессы и их аналоги основаны на расшифровке
семантического смысла передаваемых сигналов. Фактически именно
отражение части сигнала и трактуется как осмысленная информация.
Освоение же информации живым существом или некоей сложной технической моделью принято истолковывать как понимание. В нашем
рассмотрении главной линией было изучение последовательности:
Сигнал  Фильтрация  Сравнение  Восприятие  Анализ
Аналогичные проблемы возникают и на других иерархических уровнях человеческого мышления. Так, в теории принятия экономических
решений широко распространено понятие цепочки DIKW:
Data (Данные) Information (Информация)  Knowledge (Знание)
Wisdom (Разум)
Она восходит к работам проф. R.L. Ackoff [21]. В общем, это не
должно вызывать особого удивления, так как анализ серии работ этого
плана относится к области метаонтологии (Global TOGA). Как и в рассматривавшемся в последнем разделе случае с длиной алгоритмов по
Колмогорову, аналогичные подходы, развиваемые независимо друг от
друга в разных областях знания, могут рассматриваться в качестве косвенной поддержки правильности логики, используемой при анализе.
В целом же анализ различных свойств коммуникационных каналов
позволяет, на наш взгляд, выявить наиболее перспективные для дальнейших исследований вопросы.
52
ЛИТЕРАТУРА
1. Романенко В. Н., Никитина Г. В. Информация и понимание идеального // Общество: Философия, история, культура: [Электрон. журн.].
2013. № 1. URL:: http://dom-hors.ru/issue/fik/2013-1/romanenko-nikitina.
pdf .
2. Философский словарь / под ред. И. Т. Фролова. 4-е изд. М.:
Политиздат, 1981.
3. Ершов Ю. А. Энергетика и кинетика информационных взаимодействий // Журн. физ. химии. 1999. Т. 73. № 10. С. 1817–1823.
4. Хойл Ф. Черное облако / пер. с англ. // Научная фантастика. 1966.
Вып 4.
5. Демидов В. Е. Видимые слова // Как мы видим то, что видим
[Электрон. ресурс]. URL: http://www.proza.ru/2012/04/03/2178.
6. Чудинов Э. М. Природа научной истины. М.: Госполитиздат, 1977.
7. Турчин В. Ф. Феномен науки: Кибернетический подход к эволюции. Изд. 2-е. М.: ЭТС, 2000.
8. Адлер М. Как читать книги: Руководство по чтению великих произведений / пер. с англ. М.: Манн, Иванов и Фербер, 2011.
9. Шур А. Б. Дополнение к статье «Уйти от экстенсивности»
[Электрон. ресурс]. URL: http://www.elektron2000.com/article/1281/
speech/1294.html.
10. Олексин А. В., Ботвиенко И. В., Цавелкова Е. А. Организация и
межклеточная коммуникация у микроорганизмов // Микробиология.
2000. Т. 69. № 3. С. 309–327.
11. Heylighen E., Gershenson C. The Meaning of Self-Organisation in
ComPuting [Electron. resource] // IEEE Inteligent Systems. 2003. URL:
http://peppmc1.vub.ac.be/papers/IEEE.self-organisation.pdf.
12. Giomi L., Hawely-Wald N., Mahadeven L. Swarming, swirling and
stasis in sequensetead Bristle-Bads. Proc. Roy. Soc. 2013. A. 469. 20120637.
13. Фридман В. С. От стимула к символу: Сигналы в коммуникациях
позвоночных: в 2 ч. М.: Либрком, 2013.
14. Жирмунский А. В., Кузьмин В. И. Критические уровни в развитии
природных систем. Л.: Наука, ЛО, 1990.
15. Парето В. Компендиум по общей социологии / пер. с итал. М.:
Изд. дом ГУ. ВШЭ, 2007.
16. Гаазе-Раппопорт М. Г., Поспелов Д. А. От амебы до робота.
Модели поведения. М.: Наука; Физматгиз, 1987.
17. Тоффлер Э. Третья волна / пер. с англ. М.: АСТ, 2004.
53
18. Шрейдер Ю. А. Тезаурусы в информатике и теоретической семантике // НТИ. 1971. Сер. 2. С. 21–24.
19. Лотман Ю. М. Текст в тексте // Статьи по семиотике и топологии
культуры: в 3 т. Т. I. Таллин: Александра, 1992.
20. Колмогоров А. Н. Теория информации и теория алгоритмов. М.:
Наука, 1987.
21. Ackoff R. L. From Data to Wisdom // J. of Appl. Systems Analysis.
1989. V. 16. Р. 3–6.
54
55
Учебное издание
Концепции современного естествознания
Учебное пособие
Составители: В. Н. Романенко, Г. В. Никитина
Санкт-Петербургский государственный университет
промышленных технологий и дизайна (СПбГУПТД)
191186, Санкт-Петербург, ул. Большая Морская, 18
Подписано в печать 16.12.2014 г.
Гарнитура Newton. Формат 60 x 841/16.
Печ. л. 3,5. Заказ № 68
Отпечатано с оригинал-макета
в Издательско-полиграфическом центре СПбГУПТД СЗИП
191180, Санкт-Петербург, пер. Джамбула, 13
тел. (812) 315-91-32 (145)
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
2
Размер файла
276 Кб
Теги
ump, 2015, estestvoznaniyu
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа