Лекции 34 (час.) практические занятия 17 (час.) семинарские занятия час лабораторные работы час

IY. Эволюционно-синергетическая парадигма: синергетика

жүктеу/скачать 1.61 Mb.

бет	5/22
Дата	29.04.2016
өлшемі	1.61 Mb.
	#94047
түрі	Лекции

1 2 3 4 5 6 7 8 9 ... 22

IY. Эволюционно-синергетическая парадигма: синергетика

1. Междисциплинарность и синергетика. Введение (1 час)

Междисциплинарные течения в науке XX века: теория колебаний, тектология, системный анализ, кибернетика, теория катастроф, синергетика. Понятия системы, обратных связей, цели, самоорганизации. Теория автоматического управления, робототехника, искусственный интеллект. Трансдисциплинарный резонанс в комплексных задачах: солнечно-земные связи, учение о биосфере и ноосфере, принцип дополнительности в культуре, универсальный эволюционизм, автопоэзис, теория сложности,
2. Начала эволюционно-синергетического мышления. Принципы синергетики (1 час)
Креативная эволюционная триада и системный подход. Две концепции времени у Аристотеля. Четыре эволюционные фазы “Бытия” и “становления”. Принципы “Бытия”: 1. Гомеостатичность, 2. Иерархичность. Теорема Пуанкаре о существовании аттракторов в диссипативных системах. Примеры в природе и обществе. Принцип иерархизации по временным масштабам и принцип подчинения Хакена. Природные и социальные приложения.
Принципы “становления”. Три “НЕ” - нелинейность, незамкнутость, неустойчивость. 3. Нелинейность - нарушение принципа суперпозиции, принцип целостности, непропорциональность отклика, достижимость границ. 4. Незамкнутость -неприменимость второго начала термодинамики, антиэнтропийные механизмы и возможность самоорганизации, образование аттракторов или режимов с обострением. 5. Неустойчивость - необходимое качество границы, сепаратрисы, неизбежность альтернатив, выбора, бифуркации. Природные и социальные приложения. 6. Динамическая иерархичность (эмерджентность). 7. Наблюдаемость. Рождение и гибель структурных уровней, коллективные переменные - параметры порядка, круговая причинность. Относительность категорий порядка и хаоса к масштабам наблюдения. Бытие в становлении. Организация коммуникативной связности системы, как когнитивный процесс. Природные и социальные приложения.

3. Теория катастроф (1 час)

Флаги катастроф. Философия нестабильности - от Пуанкаре до наших дней. Огрубленный взгляд на становление. Бифуркации и историчность развития. Диалектика и теория катастроф: универсальность, признаки и предсказуемость катастроф. Признаки (флаги) катастроф: 1. Пороговость; 2. Бимодальность; 3. Неустойчивость по начальным данным (дивергентность); 4. Гистерезис; 5. Сенситивность (нелинейный отклик системы). Природные и социальные приложения. Флаги предвестники: 6. Увеличение шумовых флуктуаций; 7. Замедление характерных ритмов системы (затишье перед бурей). Природные и социальные приложения. Наследственность, изменчивость, отбор в естествознании, роль флуктуаций. Бифуркационное дерево как модель эволюции природы, человека, общества.
Элементарные катастрофы. Элементарная теория катастроф Р. Тома и В. Арнольда. Топология складки и сборки, идеи структурной устойчивости, грубости, универсальности. Классификация элементарных катастроф. Принцип “лома”. Принцип хрупкости хорошего. Модели катастроф сборка: реальные газы, ферромагнетик, творческая личность, волнения в тюрьмах. Принцип максимального промедления и принцип Максвелла. Природные и социальные приложения.

4. Качественные методы в эволюционных задачах. Нелинейное моделирование (1 час)

Общие принципы. Пространства состояний и динамическая модель. Пуанкаре -качественная теория дифференциальных уравнений. Как описать движение изнутри?
Модель драйвера. Фазовый поток. Активные, консервативные, диссипативные системы. Метаморфозы структур. Диссипативные системы вдали от равновесия, Режимы с обострением. Особенности и аттракторы маломерных систем. Природные и социальные приложения.
Простейшие модели. Радиоактивный распад, рост колоний бактерий и популяций, заполнение экологической ниши, рост народонаселения, информации. Преодоление режима с обострением за счет системных феноменов. Модель хищник - жертва в природе и обществе, анализ фазового портрета. Экологические модели и проблемы устойчивости, роль разнообразия видов. Прогноз в экономике, демографии, массовой культуре.

5. Динамический хаос (1 час)

Общие свойства. Переходы порядок-хаос. Универсальные сценарии перехода к хаосу: перемежаемость, период 3, каскад удвоения периода Универсальность Фейгенбаума в биологии и экономике. Диаграммы Ламерея.
Развитый хаос. Странные аттракторы в климатических моделях (Лоренц). Условие возникновения хаоса. Горизонт предсказуемости. Динамический хаос, как условие адаптивности системы: медицина, биология физика. Хаос, квант и проблема времени.
Фракталы. Понятие фрактала, повсеместность фрактальных объектов в природе. Фрактальная размерность, ее вычисление для простейших фракталов. Фрактальные структуры в динамическом хаосе, стохастичность и самоподобие. Компьютерная лекция -красота фракталов.

6. Самоорганизация (1 час)

Самоорганизация в физике, химии, биологии, геологии, экологии (Галактика, Солнечная система, эволюция Земли, климат). Сравнительный анализ эволюционных теорий. Проблемы прогноза и самоидентифиикации в динамическом хаосе. Антикризисные стратегии. Сценарии преодоления кризисов: силовой, вероятностный, промежуточный. Динамический хаос и обобщенная рациональность. Самоорганизованная критичность. Фликкер шум., распределение Паретто. Коридоры прозрачности, русла и джокеры. Природные и социальные приложения.

7. Проблемы междисциплинарного синтеза (1 час)

Синергетика и принципы гармонии. Восприятие звука, цвета, формы. Генезис золотых пропорций в системах с памятью. Метод ритмокаскадов: фрактальное моделирование сложных и иерархических систем (организм, государство, личность). Синергетика и информация. Принцип максимума информации. Клеточные автоматы. Нейрокомпьютер и перспективы искуственного интеллекта, распознавание образов. Границы дескриптивного описания о единстве культуры событийного языка. Когнитивные графы Фейнмана и грамматики Хомского.
О междисциплинарной методологии и принципах конвергенции естественнонаучного и гуманитарного знания, на пути к единой культуре. Универсальный эволюционизм и проблемы коэволюции сложных природных и социальных систем. Наука, философия и религия. Новые возможности диалога.

5. Образовательные технологии

При освоении дисциплины «Концепции современного естествознания» основной упор делается на традиционные образовательные технологии – чтение лекций и проведение семинарских занятий. При чтении лекций для большей наглядности и усвояемости материала используется презентационное оборудование с демонстрацией видео- и анимационных файлов по темам лекций.

ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ
Практическое занятие № 1: (4 час)

Введение в курс «Концепции современного естествознания»

Организационное занятие. Структура и задачи семинаров. Обсуждение основных тем практических занятий. Формулирование и распределение вопросов. Характеристика контрольных мероприятий.

Практическое занятие № 2: (4 час)

Основные свойства живых систем

Что такое система и системная организация. Уровни организации живых систем. Клетка как элементарная живая система. Обмен веществ и энергии. Аутотрофные организмы. Гетеротрофные организмы. Запасание и использование энергии в клетке с помощью АТФ. Энергетическая (пищевая) пирамида живой природы Белки как структурно-функциональная основа живой материи. Гены и генетический код. Внутриклеточный механизм синтеза белков. Репликация ДНК. Размножение клеток и их дифференцировка в многоклеточном организме. Половое размножение организмов. Бесполое (вегетативное) размножение организмов. Индивидуальное развитие организма.

Практическое занятие № 3: (4 час)

Возникновение жизни на Земле и биологическая эволюция

Эволюционная парадигма в современном естествознании. Гипотезы возникновения жизни на Земле. Этапы и хронология жизни на Земле: архей, протерозой, палеозой, мезозой, кайнозой. Современное биоразнообразие. Филогенез и факторы биологической эволюции. Доказательства животного происхождения человека. Предпосылки возникновения человека. Единство биологического и социального в природе человека. Ступени эволюционного развития человека, его филогенетические предшественники и современные «родственники». Природа человеческого сознания: отражение, условно-рефлекторная деятельность, ассоциативное мышление, эмоции и чувства, абстрактное мышление и речь. Здоровье человека.

Практическое занятие № 4: (5 час)

Биосфера и концепция экологической безопасности

Биосфера как глобальный биогеоценоз. Геофизические границы биосферы. Биогеохимическая целостность биосферы. Устойчивость и развитие биосферы. Переход от биосферы к ноосфере. Техносфера, ее состав и границы. Противоречия сосуществования техносферы и биосферой. Экологические катастрофы и кризисы. Антропогенные катастрофы, кризисы и революции в истории человечества. Современный экологический кризис: истощение невозобновляемых и возобновляемых природных ресурсов, химическое, радиационное и тепловое загрязнение окружающей среды, разрушение литосферы. Фундаментальная роль литосферы в биогеохимических циклах. Индустриальное разрушение и загрязнение литосферы вширь и вглубь. Глобализация современного экологического кризиса. Демографический взрыв и продовольственный кризис. Пути выхода из современного экологического кризиса. От антропоцентризма к биоцентризму. Биоэтика.

жүктеу/скачать 1.61 Mb.

Достарыңызбен бөлісу:

1 2 3 4 5 6 7 8 9 ... 22