111

1. А. Н. Мансуров, Н. А. Мансуров
ЕСТЕСТВОЗНАНИЕ
БАЗОВЫЙ УРОВЕНЬ
Учебник
для 10 класса
Рекомендовано
Министерством образования и науки
Российской Федерации
к использованию в образовательном процессе
в имеющих государственную аккредитацию
и реализующих образовательные программы
общего образования образовательных учреждениях
і
Москва
БИНОМ. Лаборатория знаний

2. УДК 373.1(»7.1:50
БВК 20я73
М23
Мансуров А. Н.
М23 Естествознание. Базовый уровень : учебник
для 10 класса / А. Н. Мансуров, Н. А. Мансуров. —
М. : БИНОМ. Лаборатория знаний, 2013. — 272 с. :
ил., [8] с. цв. вкл.
ISBN 978-5-9963-1187-3
В учебнике рассмотрены вопросы, связанные с формиро­
ванием у школьников 10 класса естественнонаучной картины
мира.
Обсуждается роль естествознания как основы научного
мировоззрения. Изучаются возможности человека в процессе
познания природы, методы познания природы, виды материи
и формы их существования, фундаментальные природные
законы и теории.
Каждый параграф сопровождается аннотацией, вопросами
и заданиями, способствующими более глубокому усвоению
учебного материала и проверке уровня его освоения в про­
цессе обучения. Параграфы, обозначенные звездочкой, пред­
назначены для учащихся, проявивших повышенный интерес
к изучаемой теме.
Соответствует Федеральному государственному образова­
тельному стандарту среднего (полного) общего образова­
ния (2012 г.).
УДК 373.167.1:50
ББК 20я73
Учебное издание
Мансуров Андрей Николаевич
Мансуров Николай Андреевич
ЕСТЕСТВОЗНАНИЕ.
БАЗОВЫЙ УРОВЕНЬ
Учебник для 10 класса
Редакторы Т. Г. Хохлова, Л. А. Осипова. Методист А. Ю. Пентин
Художественное оформление: И. Е. Марев. Художник Н. А. Новак
Технический редактор Е. В. Денюкова. Корректор Л. Н. Макарова
Компьютерная верстка: С. А. Янковая
Подписано в печать 18.12.12. Формат 70x100/16.
Уел. печ. л. 22,10. Тираж 2000 экз. Заказ 1710.
Издательство «БИНОМ. Лаборатория знаний»
125167, Москва, проезд Аэропорта, д. 3. Телефон: (499)157-5272
e-mail: binom@Lbz.ru, http://www.Lbz.ru, http://metodist.Lbz.ru
Отпечатано в ОАО «Можайский полиграфический комбинат»
143200, г. Можайск, ул. Мира. 93
www.oaompk.ru, www-ОАОмпк.рф тел.: (495) 745*64-28, (49638) 20-685*
ISBN 978-5-9963-1187-3 «•> 111IIIOM .11.июрдтория знаний, 2013

3. Оглавление
П р е д и с л о в и е .............................................................................................7
Введение................................................................................................... 10
Глава 1. Человек и окружающий м и р ................................................17
§ 1. Человек и объекты окружающего мира..............................17
§2 . Природный объект как с и с т е м а ......................................... 22
§ 3. Возможности человека в познании
окружающего м и р а ...............................................................20
§ 4. Микромир, макромир, мегамир.
Их пространсвенно-временные характеристики.............. 32
§ 5. Основные выводы по первой глав е...................................... 30
Глава 2. Научный метод....................................................................... 43
§ 6. Естественнонаучный метод познания и его
составляющие: наблюдение, измерение, эксперимент,
гипотеза, модель, теория, практика................................... 43
§ 7. Система наук о природе........................................................48
§ 8. Естествознание — основа целостного
научного м и ровоззрен и я......................................................52
§ 9. Как естествознание связано с расширением
возможностей человека.........................................................54
§ 10. Основные выводы по второй гла в е......................................58
Глава 3. Вещество в п р и р о д е..............................................................02
§11. Дискретное строение вещества............................................62
§12. Фундаментальные частицы..................................................07
§13. Элементарные ч а сти ц ы ........................................................ 74
з

4. Оглавление
§ 14. Волновые и корпускулярные свойства
микрочастиц...........................................................................77
§15. Применение волновых свойств м и к р о ч а сти ц ................ 82
§ 16. Н у к л и д ы ............................................................................... 86
§ 17. Взаимодействие между ядрами.
Ядерные р е а к ц и и ..................................................................90
§ 18. А т о м ы ..................................................................................... 97
§19. Заполнение электронных состояний в а т о м а х ............. 104
§ 20. Взаимодействие между атомами.
Природа химической св я зи ................................................108
§ 21. Периодический закон химических элементов
Д. И. М енделеева..................................................................113
§22. М о л е к у л ы .............................................................................116
§23. Разнообразие м о л е к у л ....................................................... 120
§ 24. Макромолекулы и синтетические
полимерные м атериалы ......................................................125
§ 25. Роль макромолекул в человеческом организме............. 130
§ 26. Взаимодействие м о л е к у л ................................................. 133
§ 27. Основные выводы по третьей главе.................................. 136
Глава 4. Свойства вещ ества............................................................. 139
§28. Вещества............................................................................... 139
§ 29. Связь между структурой атомов и молекул
и свойствами вещества.........................................................144
§30. Неорганические и органические в е щ ес тв а ................... 147
§31. Химические реакции.......................................................... 150
§32. Вещество и биологические о б ъ е к т ы ............................... 154
§ 33. Вещество и физические т е л а ........................................... 157
§34. Тепловые свойства в ещ еств а ........................................... 160
§35. Агрегатные состояния вещ ества..................................... 166
§36. Жидкие кристаллы.......................................................... .1 7 3
§37. Внеземные вещественные объекты.................................. 175
§ 38. Основные выводы по четвертой г л а в е ............................ 180
Глава 5. Физические п о л я ................................................................ 183
§39. Гравитационное поле.......................................................... 183
§ 40. Движение тел в гравитационном п о л е ............................ 188
§41. Электрическое п о л е .......................................................... 192

5. Оглавление
§ 42. Электрический т о к ............................................................. 198
§ 43. Магнитное п о л е ................................................................... 202
§ 44. Электромагнитное п о л е .................................................... 209
§ 45. Электромагнитные в о лн ы ................................................. 214
§ 46. Принцип действия электрогенератора
и электродвигателя. Использование
электрической э н е р г и и ......................................................219
§ 47. Радиосвязь и телев и д ен и е".............................................. 224
§ 48. Радиолокация' ................................................................... 229
§49. Волновые свойства света......................................................232
§ 50. Корпускулярные свойства с в е т а ..................................... 239
§ 51. Поглощение и испускание света атомами...................... 244
§ 52. Принцип действия лазер а............................................... 24 7
§ 53. Квантовые п о л я ................................................................... 251
§ 54. Основные выводы по пятой главе..................................... 253
З а к л ю ч е н и е ..........................................................................................255
Примерные темы проектов..................................................................259
;)лектронные образовательные ресурсы
на сайте Ф Ц И О Р ..............................................................................259
Толковый словарь терминов...............................................................261
Именной у к а за т е л ь ..............................................................................268
11редметный указатель.........................................................................270

6. Уважаемые ученики!
В работе с книгой вам помогут навигационные значки:
о
©
©
А
А
— важное утверждение или определение;
— вопросы и задания к параграфу;
— обобщение содержания параграфа;
— дополнительный материал;
— практическое задание;
— исследование;
— к каждой главе учебника рекомендуется электронный
образовательный ресурс (ЭОР) с сайта Федерального
центра информационно-образовательных ресурсов
(Ф Ц И О Р): http://fcior.edu.ru. Список ресурсов
представлен в Заключении.
Доступ к ЭОР из каталога Ф Ц И О Р: http://fcior.edu.ru/
catalog/meta/4/mc/discipline% 2000/4.06/р/ра§е.Мт1, где ресур­
сы размещены в алфавитном порядке согласно названиям учеб­
ных тем.

7. Предисловие
Учебник «Естествознание» написан для тех, кто в дальне!!
т е м не будет профессионально заниматься физикой, химией или
биологией. Это учебник для тех, кто увлечен гуманитарными на­
уками, социальными и экономическими проблемами. Вы спроси
те: зачем же заниматься тем, что в дальнейшем не понадобится?
Ответ на этот вопрос очень простой. Гуманитарные науки изучают
человека, его культуру, социальные и общественные явления,
происходящие на фоне естественных природных явлений. Пони
мание общественных закономерностей, природы человека невоз­
можно без изучения законов окружающего мира. Понимание при
родных законов дает естествознание.
Естествознание — это не упрощенное изложение основ естест­
венных наук, а самостоятельная область знаний, объектом кото
рой является природа, включая человека, во всех ее проявлени­
ях, единстве видов материи и форм ее существования. Под словом
«материя» обычно понимают существующий независимо от нас
окружающий мир, который мы можем воспринимать с помощью
органов чувств. Кратко можно сказать так: материя — это объек
тивная реальность, данная нам в ощущениях.
В настоящее время известны два вида материи: вещество
II физические поля. Результаты многочисленных экспериментов
свидетельствуют о единстве видов материи, состава вещества и
физических полей во всех доступных для изучения человеком
частях Вселенной. Эти результаты исследований подтверждают
материальность окружающего мира.
Целью естествознания является выявление и изучение общих
природных закономерностей.
Задачей естествознания является формирование естественно­
научной картины мира — обобщенного образа природы, осознава­
емого человеком в виде совокупности природных объектов. Ч ело­

8. Предисловие
век в процессе познания природы с помощью научного метода
выявляет отношения, существующие между природными объек­
тами.
Естествознание, используя достижения конкретных естествен­
ных наук, изучает стороны природных явлений, которые являют­
ся общими для множества взаимодействующих объектов. Приме­
ром таких общих свойств природных процессов и явлений может
служить единство элементного состава всех вещественных объек­
тов природы.
Оказалось, что все астрономические тела, живые существа на
Земле, все вещественные объекты, которые нам известны, состоят
из одних и тех же химических элементов, систематизированных
в таблице Д. И. Менделеева. Периодический закон химических
элементов Менделеева — это химический закон. Закон единства
элементного состава всех вещественных объектов в природе — это
закон естествознания, обобщающий результаты исследований не­
скольких наук о природе.
Знание общих природных закономерностей — это залог успеш­
ного изучения объектов* гуманитарных наук, так как все они явля­
ются природными объектами, подчиняющимися этим законам.
Естествознание, рассматривая человека как природное яв­
ление, способствует формированию экологической культуры,
определенного стиля поведения людей в природной среде. На
современном этапе развития цивилизации это имеет большое
значение.
В соответствии с программой содержание учебника предпола­
гает изучение возможностей человека в процессе познания приро­
ды, рассмотрение методов познания природы, изучение видов ма­
терии и форм их существования, изучение фундаментальных
природных законов и теорий.
Каждый параграф учебника сопровождается аннотацией, вопро­
сами и заданиями, способствующими более глубокому усвоению
учебного материала и проверке уровня его освоения в процессе
обучения. Параграфы, обозначенные звездочкой, предназначены
для учащихся, проявляющих повышенный интерес к изучаемой
теме.
Рассмотрение вопросов естествознания предполагает не только
изучение теории, но и выполнение лабораторных и практических
работ, знакомство с демонстрациями реальных природных объек­
тов, явлений и процессов.

9. Предисловие
В учебнике рассматривается также применение достижений
естественных наук в технике, медицине, жизни общества. По­
следнее особенно важно для гуманитарных наук, которые поиол
пились за последние годы целым арсеналом современных методом
исследований, использующих информационные технологии и дру
гие достижения естественных наук.

10. Введение
О чем пойдет речь
О предмете и задаче естествознания. Об использовании на­
учного метода для изучения природы. Об основных этапах разви­
тия естествознания.
Обсудим затронутые проблемы
Окружающий мир во всем бесконечном многообразии своих прояв­
лений мы называем природой.
Природа является объектом естествознания.
Естествознание как наука изучает природные объекты, нахо­
дящиеся в постоянном развитии и взаимодействии друг с дру­
гом. Объекты природы обладают характерными индивидуальны­
ми свойствами, доступными для восприятия, наблюдения и изу­
чения человеком. Человек — часть природы. Будучи природным
объектом, он познает себя и окружающий мир, используя свои
возможности.
Человек изучает природу на протяжении всего периода разви­
тия цивилизаций. Благодаря своим способностям человек посто­
янно расширяет число объектов, которые он может воспринимать
и изучать. Сопоставляя свойства различных природных объектов
и явлений, человек находит между ними связи и закономерности.
Общие свойства природных объектов, их взаимодействия, общие
закономерности природных явлений составляют предмет естество­
знания.
Открытие законов, которые позволяют описать возможно бо­
лее широкий круг природных явлений, приводит к созданию на­
учных теорий. Если это удается сделать, то люди испытывают

11. Введение
глубокое эмоциональное удовлетворение, так как мир в таком
случае представляется более упорядоченным и объяснимым.
Поиск существенных связей между явлениями, описание
свойств природных объектов — непростые задачи. И х решение за­
висит от множества условий. Например, от особенностей личнос­
ти исследователя, его целеустремленности, воли, настойчивости,
знаний, уверенности в собственной правоте, способности воспри­
нимать критические мнения других ученых.
Еще одним условием успешного изучения природы является
правильный выбор метода, который позволит получать надежные
результаты. Самым эффективным методом изучения природы
оказался научный метод. Научный метод — одно из достижений
человеческой культуры.
Разработка научного метода связана с именами Бэкона, Де­
карта, Галилея. Французский философ и математик Рене Декарт
(1596-1650) так сформулировал основные положения своего мето­
да изучения природных явлений:
1) не принимать за истинное что бы то ни было, прежде чем не
признал это несомненно истинным;
2) делить каждую сложную задачу на столько частей, сколько
понадобится для ее решения;
3) руководить ходом своих мыслей, начиная с изучения простей­
ших и легко познаваемых предметов до познания наиболее'
сложных;
4) делать полные перечни и обзоры, чтобы быть уверенным, что
ничего не пропущено.
Впоследствии при разработке научного метода принципы Де­
карта были дополнены и уточнены. Однако дух независимости,
свобода мышления, личная ответственность за достоверность про­
водимых исследований остались характерными для творческого
научного поиска.
Естествознание на всех этапах своего развития стремилось от­
ветить на вечные вопросы, волновавшие людей:
• как и когда возник окружающий мир;
• из чего состоит существующий мир;
• каковы законы, управляющие миром;
• что такое жизнь;
• откуда произошли люди;
• есть ли другие мыслящие существа во Вселенной?

12. Введение
Ответы на эти вопросы были разными в зависимости от уров­
ня знаний и социальных условий в обществе. Для каждого чело­
века они составляли основу его мировоззрения, его картину мира.
Одними из первых пытались построить картину окружающего
мира древние шумеры, ассирийцы и египтяне (Х Х -У Н вв. до
н. э.). Мыслители того времени описывали природные явления
и их причины в основном как мифологические сюжеты. По их
представлениям, природой управляли боги, что нашло отражение
в многочисленных легендах и мифах, дошедших до наших дней.
В античный период исторического развития (VII в. до н. э. —
V в. н. э.) наблюдался расцвет древнегреческой, а затем древне­
римской цивилизаций. Это был период высокого для того време­
ни уровня развития литературы, риторики, изобразительного ис­
кусства, архитектуры, философии, техники, военного искусства.
Культура Древней Греции, хотя и сохранила мифологическую
основу миропонимания, но изменила представление о месте чело­
века в окружающем мире.1Теперь человек являлся активным
участником природных процессов. В этот период шло накопление
эмпирических (основанных на опыте) сведений об окружающем
мире. Был выдвинут ряд идей, которые, как показало дальней­
шее развитие событий, намного опередили свое время.
Так, например, представители ионийской школы древнегречес­
ких мыслителей Фалес Милетский (624-547 гг. до н. э.), Анакси­
мен (585-525 гг. до н. э.), Гераклит (549-475 гг. до н. э.) считали,
что все окружающее состоит из отдельных элементов или стихий.
Последователь Гераклита Эмпедокл (492-432 гг. до н. э.) счи­
тал, что таких стихий всего четыре: воздух, огонь, земля и вода.
Сочетание элементов в каждом теле определяет его свойства и
взаимодействие с другими телами.
Гипотезу о четырех стихиях поддерживал и развивал в своих
трудах выдающийся философ, ученый античного периода Аристо­
тель (385-322 гг. до н. э.). По Аристотелю, элементы являются не
материальными составляющими окружающего мира, а свойства­
ми тел. Каждый элемент обладает двумя свойствами: огонь — го­
рячий и сухой, воздух — горячий и влажный, земля — холодная
и сухая, вода — холодная и влажная.
Аристотель явился также основоположником античной филосо­
фии. Он разработал основы формальной логики — науки о методах
мышления. Аристотелю принадлежит заслуга создания античного
мировоззрения, определившего взгляды последователей на протяже­
нии последующих двадцати веков развития естествомтшмя.

13. Введение
Другая идея о строении природных тел принадлежала греческо
му ученому Демокриту (460-370 гг. до н. э.). Демокрит считал,
что все тела состоят из неделимых частиц — атомов. Различные»
сочетания атомов определяют разнообразие окружающего мира.
Мир по Демокриту — это совокупность атомов и пустоты.
Примерно в это же время греческие мыслители Евклид (III п.
до н. э.) и Пифагор (580-500 гг. до н. э.) заложили основы геомет
рии, Гиппарх, Аристотель и позднее Птолемей (II в. н. э.) разрп
Потали геоцентрическую модель мира, Аристотель и Демокрит
ныдвинули идеи о причинах движения.
Архимед (287-212 гг. до н. э.) на основе теории равновесия
создал простейшие механизмы и машины, значительно расшп
рившие физические возможности человека. Фалес Милетскии
описывал простейшие электрические и магнитные явления.
Удивительно, что основные идеи античности не только пере
жили века, но и получили свое развитие благодаря успехам сов ре
менной науки. Примером может служить атомистическая гипо­
теза Демокрита. Поэтически воспетая Титом Лукрецием Каром
и его знаменитой поэме «О природе вещей», она впоследствии по­
лучила экспериментальное подтверждение В химических И фи311
ческих исследованиях X IX и X X вв.
История развития естествознания органично связана с разни
тием цивилизаций. После распада Римской империи в Европе нп
етупил период упадка, в области идей царили схоластика и теоло
гия. В этот период научное лидерство переместилось на Ближний
и Средний Восток, чему способствовало создание в V II в. единого
арабского государства — Арабского халифата. На протяжении бо­
лее чем трех веков здесь интенсивно развивались математика, хи
мия, медицина, физика и астрономия.
После распада Арабского халифата в X в. Европа вновь стали
центром научных исследований. Мрачный период Средневекош.л
(У И -Х ГУ вв.) сменился эпохой Возрождения (Х1У-ХУ1 вв.) с но
пым стилем мышления. В европейском обществе произошло воз
рождение античных ценностей. Утверждение гуманизма, преодо­
ление схоластики как метода мышления, вера в созидательные
возможности человеческого разума стали характерными признп
ками новой эпохи.
Настоящим прорывом в развитии естествознании того време
ни следует считать разработку гелиоцентрической системы мирл
13

14. польским ученым Николаем Коперником (1473-1543). Идеи Ко­
перника продолжили греческую традицию, заложенную Аристар­
хом Самосским (320-250 гг. до н. э.), утверждавшую центральное
положение Солнца среди планет.
Новые взгляды на систему мира дали мощный импульс всему
естествознанию. В представлении людей Земля перестала быть
центром Вселенной, а подчинялась в своем движении вокруг
Солнца тем же законам, что и другие планеты.
Изучению Земли во многом способствовали великие географи­
ческие открытия Х У -Х У 1 вв. X. Колумб (1451-1505) в 1492 г. от­
крыл европейцам удивительный мир нового континента. Круго­
светное путешествие Ф. Магеллана (1480-1521), завершившееся
в 1522 г., подтвердило шарообразность Земли. Новые открытия
стимулировали естественнонаучные исследования.
X V II—X V III вв. вошли в историю как эпоха Просвещения.
Законы движения тел были открыты итальянским ученым
Г. Галилеем (1564-1642) и английским физиком И. Ньютоном
(1643-1727). Галилей впервые использовал физический экспери­
мент для обоснования своих идей о природе механического дви­
жения. С этого времени в естествознании началось использование
научного метода, важнейшей составляющей которого является
экспериментальное изучение природных явлений.
В 1687 г. Ньютон опубликовал работу «Математические нача­
ла натуральной философии», в которой он сформулировал три
закона динамики механического движения и закон всемирного
тяготения. Выводы теории Ньютона были основаны на опытных
фактах и прекрасно подтверждались результатами экспериментов
и успехами прикладной механики.
Применение научного метода для изучения окружающего
мира оказалось столь эффективным, что естествознание распалось
на несколько самостоятельных наук: физику, химию, биологию,
анатомию, геологию, минералогию, астрономию и многие другие
науки.
В развитие химии как науки в этот период большой вклад внес
французский ученый А. Л. Лавуазье (1743-1794). Лавуазье пер­
вым ввел в химию количественные методы исследования, открыл
новые химические элементы, разработал первую классификацию
химических элементов и систематизировал органические вещества.
Вместе с тем появилось желание описать существующий мир
с единых позиций. Ярким представителем такого подхода являет-

15. Введение
ся великий русский ученый М. В. Ломоносов (1711-1765). Он
одним из первых разработал основы кинетической теории тепло
ты и газов, открыл закон сохранения вещества, провел исследова
ния в области волновой оптики и атмосферного электричества.
Его материалистическое мировоззрение стало основой разносто­
ронних научных поисков.
А . С. Пушкин, характеризуя разностороннюю деятельность
Ломоносова, писал: «Он создал первый университет. Он, лучше
сказать, сам был первым нашим университетом».
Объектом естествознания отныне стал весь мир со всем разно
образием природных объектов, форм их существования, явлений
и процессов. Изучение природы как единого целого, создание еди
ной картины мира с помощью научного метода исследования ха
рактерно и для современного естествознания (Х1Х-ХХ1 вв.).
Задачей современного естествознания является построение естес!
веннонаучной картины мира, основными составляющими которой
являются природные явления и объекты, пространство и время,
природные взаимодействия и движение, природные системы, зако­
ны и теории, описывающие существующий мир, применение резуль­
татов научных исследований в практической деятельности людей.
Выяснение возможностей человека в познании природы и осо­
бенностей существующего мира — первый шаг в изучении естест
вознания.
Подведем итоги
• Объект естествознания — природа во всех ее проявлениях.
• Предмет естествознания — общие свойства природных объек
тов и явлений, общие природные закономерности.
• Задачей естествознания является построение естественнонауч
ной картины мира.
• Основные этапы развития естествознания связаны с основыы
ми периодами становления человеческой цивилизации.

16. Введение
Что нужно обязательно запомнить
• Объект естествознания.
• Предмет естествознания.
• Задачу естествознания.
» Метод естествознания.
• Этапы развития естествознания.
Что необходимо понять и усвоить
• История развития естествознания органично связана с разви­
тием цивилизаций.
• Естествознание стремится ответить на вопросы, волнующие
многйх людей.
• Человек — часть природы.
Что нужно научиться делать
9
• Стремиться сформировать собственную научную картину
мира, используя достижения науки и свои возможности.
Контрольные вопросы
1. Что является объектом естествознания?
2. Что является предметом естествознания?
3. В чем заключается задача современного естествознания?
4. Какой метод применяется в естествознании для исследования при­
роды?
5. Каковы основные этапы развития естествознания?
6. Как в настоящее время вы представляете себе научную картину
мира?
Задания
1. Подготовьте доклад об ученых различных эпох, внесших существен­
ный вклад в развитие естествознания.
2. Сравните свои собственные представления об окружающем мире
с представлениями своих друзей.

17. Глава 1
Человек и окружающий мир
§ 1
Человек и объекты окружающего мира
О чем пойдет речь
О свойствах природных объектов, их сходстве и различиях.
О методах классификации объектов.
Обсудим затронутые проблемы
Люди воспринимают окружающий мир состоящим из отдель­
ных тел, предметов, природных объектов. Растения, животные,
спет, Солнце, Луна, звезды, снежинки, капли воды, воздух — это
примеры природных объектов.
Объекты характеризуются определенными свойствами, кото­
рые отличают их друг от друга или подчеркивают их сходство.
Каждый объект имеет множество свойств, среди которых
можно указать наиболее существенные, характеризующие как
сам объект, так и состояние объекта.
Состоянием природного объекта называется индивидуальная харак­
теристика объекта, выражающая его отношения с другими объекта­
ми совокупностью существенных признаков, доступных наблюдению
и измерению.
Если свойства объектов можно выразить в количественной
форме, то говорят о величинах, характеризующих объекты. При­
мером величин являются: масса, размеры тел, плотность популя­
ции, электрический заряд, температура, энергия и др. Экспери­
ментальное измерение величин — один из методов установления
свойств объектов.
Объектов очень много, и все они имеют разнообразные свойст-
н«1, поэтому для удобства их описания объекты часто объединяют
и.пи разделяют по определенным признакам.

18. 1 Человек и окруж аю щ ий мир
О
О
Мысленное объединение или разделение объектов на основании не­
которых определенных признаков называется классификацией.
Самой простой является классификация, при которой все объ­
екты делятся на два класса. К одному классу относят объекты,
имеющие определенные признаки, а к другому — не имеющие
этих признаков. Такой способ классификации называется двуч­
ленным, или дихотомией.
Так, например, все природные объекты можно разделить на два
класса: живые и неживые объекты. Живые объекты характеризу­
ются свойством размножения, а также обменом с окружающей
средой веществом, энергией, информацией с целью поддержания
определенного состояния. У неживых объектов эти свойства отсут­
ствуют.
За основу классификации можно выбрать также размеры
объекта по отношению к размеру тела человека. Приняв за ха­
рактерный размер тела человека величину порядка 1 м, можно
все объекты разделить на три класса. Объекты, размеры кото­
рых сравнимы с размерами человека, называются макротелами.
И х совокупность образует макромир.
Объекты, размеры которых значительно превышают 1 м, на­
зываются мегателами. Это, как правило, астрономические объек­
ты. Совокупность таких объектов образует мегамир.
Наконец, третий класс — это объекты, невидимые глазом,
размер которых значительно меньше 1 м. Они называются микро­
телами и составляют микромир.
Трехчленная классификация называется трихотомией.
Наконец, классификацию объектов можно проводить по при­
знаку, который имеет несколько значений. В этом случае классов
объектов будет больше трех. Такой метод классификации называ­
ется политомией.
Например, неживые объекты микромира в зависимости от их
внутреннего строения делят на молекулы, атомы, нуклиды, эле­
ментарные и фундаментальные частицы. В организации живых
объектов различают молекулярно-генетический, клеточный, орга-
низменный, популяционно-видовой, экосистемный, биосферный
уровни.
Несмотря на разнообразие индивидуальных признаков, все
природные объекты обладают общими свойствами, которые назы-
18

19. Человек и объекты окружающего мира
каются формами существования объектов. Важнейшими из них
являются пространственно-временные отношения, взаимодейст­
вие и движение объектов.
Изменение состояния объектов в пространстве и времени на­
зывается движением. Изменение состояния объектов связано с
взаимодействием объектов. Виды взаимодействий отличаются
большим разнообразием. Особенно сложным является взаимодей­
ствие живых объектов между собой и с неживыми объектами.
В результате изучения взаимодействий в неживой природе
выяснилось, что все их многообразие может быть сведено к четы
рем фундаментальным взаимодействиям: гравитационному, элек­
тромагнитному, слабому и сильному.
Гравитационное взаимодействие характерно для всех объек­
тов и проявляется во взаимном притяжении объектов друг к дру
гу. На Земле гравитационное взаимодействие проявляется притя­
жением всех тел к поверхности Земли.
Луна и планеты Солнечной системы удерживаются на своих
орбитах гравитационным взаимодействием. Впервые количествен­
ное описание гравитационного взаимодействия дал Ньютон, сфор­
мулировав в 1687 г. знаменитый закон всемирного тяготения.
В 1916 г. А . Эйнштейн разработал общую теорию относитель­
ности, в которой гравитационное взаимодействие рассматривает­
ся как следствие свойств пространства и времени, обусловленных
объектами мегамира.
Электромагнитное взаимодействие проявляется во взаимном
притяжении или отталкивании тел, обладающих электрическим
нарядом. Электрические заряды бывают положительными и отри­
цательными. Если заряды тел одноименные — положительные
или отрицательные, то тела отталкиваются при взаимодействии.
Ксли заряды тел разноименные, то тела притягиваются друг
к другу.
Исторически гравитационное и электромагнитное взаимодей­
ствия были первыми взаимодействиями, открытыми человеком.
Их изучению способствовало то, что они проявляются во многих
природных явлениях, доступных для наблюдения и исследова­
ния.
В конце X IX — начале X X вв. бы ли открыты еще два фунда­
ментальных взаимодействия: слабое и сильное.
Сильное взаимодействие обеспечивает взаимное притяжение
»лементарных частиц в ядрах атомов. Из-за сильного взаимо­

20. Человек и окружающий мир
действия протоны в ядре, хотя и испытывают значительное оттал­
кивание за счет электромагнитного взаимодействия, не могут по­
кинуть ядро. Радиус действия сильного взаимодействия невелик
и составляет величину порядка 10~15 м.
Слабое взаимодействие имеет еще более малый радиус дейст­
вия — порядка 10-17-10~18м. Слабое взаимодействие вызывает
распад нейтрона, что проявляется в р-излучении радиоактивных
ядер. Участие объектов в различных взаимодействиях может слу­
жить еще одним критерием для их классификации.
Для количественного описания состояния объектов, их движе­
ния и взаимодействия в естествознании и других естественных
науках вводится понятие энергии.
Энергией называется величина, являющаяся количественной
мерой состояния природных объектов, их движения и взаимо­
действия.
Различают несколько видов энергии: внутреннюю энергию,
энергию взаимодействия, потенциальную энергию, энергию дви­
жения. Единицей энергии в международной системе единиц (со­
кращенно СИ) служит джоуль (Дж).
Внутренняя энергия — это энергия покоящегося тела, не вза­
имодействующего с другими телами. Примеры внутренней энер­
гии: тепловая энергия тел, химическая энергия, энергия электро­
магнитного поля, ядерная энергия.
Энергия, которая зависит от расположения взаимодейству­
ющих тел, — это энергия взаимодействия.
Энергия тела, которая зависит от расположения тела относи­
тельно других взаимодействующих с ним тел, называется потен­
циальной энергией.
Энергию движения тела называют кинетической энергией. Ки­
нетическая энергия тела массой т, движущегося со скоростью и, го­
раздо меньшей скорости света, равна ти2/2. Это пример энергии
механического движения.
Было установлено, что энергия сохраняется в различных при­
родных процессах. Так, например, при падении тела на Землю
с некоторой высоты его кинетическая энергия растет, а потенци­
альная энергия уменьшается. Сумма кинетической и потенциаль­
ной энергий при этом остается постоянной, если пренебречь тре­
нием о воздух.
Полная энергия тела является суммой внутренней энергии,
энергии движения и энергии взаимодействия с другими телами.

21. Человек и объекты окружающего мира
При взаимодействии объектов их внутренняя энергия может
переходить в энергию взаимодействия и энергию движения и на­
оборот. При этом суммарная энергия сохраняется.
Закон превращения и сохранения энергии — один из фундамен
тальных законов природы.
Подведем итоги
• Разнообразие объектов проявляется в разнообразии их
свойств и состояний.
Разные объекты можно группировать по различным призна­
кам, используя методы классификации,
а Природные объекты характеризуются общими свойствами,
которые проявляются в формах существования объектов.
Пространство и время, взаимодействие и движение — различ­
ные формы существования объектов.
с Количественной мерой состояния, взаимодействия и движе­
ния служит энергия, которая не исчезает, а переходит в при­
родных процессах из одной формы в другую.
Что нужно обязательно запомнить
• Виды классификации.
• Формы существования объектов.
• Виды энергии.
Что необходимо понять и усвоить
* Закон превращения и сохранения энергии.
Что нужно научиться делать
• Различать виды энергии.
Называть различные формы существования объектов.
Перечислять известные виды фундаментальных взаимодейст
вий.

22. Человек и окружающий мир
Контрольные вопросы
1. Что понимается под природным объектом?
2. Что называется свойством объекта?
3. Что такое классификация объектов?
4. Какие бывают виды классификации?
5. Какие общие свойства объектов вы знаете?
6. Какие взаимодействия являются фундаментальными?
7. Какие фундаментальные взаимодействия известны в настоящее
время?
8. В чем смысл закона превращения и сохранения энергии?
Задания
1. Назовите известные вам классы объектов.
2. Приведите примеры превращения и сохранения энергии.
3. Перечислите виды фундаментальных взаимодействий.
4. Назовите радиусы действия фундаментальных взаимодействий.
5. Проведите классификацию объектов в вашей классной комнате.
§ 2
Природный объект как система
О чем пойдет речь
О принципе суперпозиции (наложения) взаимодействий.
О возможности рассмотрения природных объектов как системы
из элементарных частей.
Обсудим затронутые проблемы
Открытие четырех фундаментальных взаимодействий позволяет
свести любое взаимодействие между неживыми объектами к на­
ложению или, как принято говорить, суперпозиции этих взаимо­
действий. Это утверждение является следствием многочисленных
экспериментов, проведенных различными исследователями.
Изучив особенности каждого фундаментального взаимодействия,
можно понять и описать любое взаимодействие между неживыми
объектами. Таким образом, все многообразие взаимодействий сво­
дится к четырем фундаментальным составляющим, определяющим
природные явления и процессы в неживой природе.

23. Природный объект как система
Положение о том, что любое взаимодействие можно предста­
вить как суперпозицию фундаментальных взаимодействий, назы­
вается принципом суперпозиции (наложения) взаимодействий.
Успехи метода разложения взаимодействий на основные со­
ставляющие наводят на мысль о возможности суперпозиции эле­
ментарных составляющих и для всех природных объектов, учас­
твующих во взаимодействии.
В этом случае любой объект можно представить как систему
из составляющих его частей, между которыми существует опреде­
ленная связь. Характер этой связи, в конечном счете, будет зави­
сеть от вклада отдельных фундаментальных взаимодействий.
Далее можно предположить, что каждая часть сложного объ­
екта также представляет собой систему из более мелких частей,
между которыми существуют свои взаимодействия, и т. д.
Деление объекта на части, очевидно, можно продолжать до
тех пор, пока не будет достигнут уровень окончательной элемен­
тарности. На этом уровне объекты представляют собой недели­
мые, истинно элементарные «атомы» Демокрита, которые и со­
ставляют основу существующего мира.
Проведенные рассуждения выглядят очень заманчиво для
исследователя, так как в них не только выдвигается гипотеза
о системности природных объектов, но и указывается направле­
ние поисков для ее подтверждения.
Действительно, из предположения о системности объектов
следует вывод о том, что в природе должны существовать два
инда объектов. Объекты одного вида являются участниками взаи­
модействий, объекты другого вида обеспечивают взаимодействия
между ними, т. е. являются переносчиками взаимодействия.
Существование взаимодействия между частями объекта позволяет
рассматривать каждый объект как сложную систему.
Сложность объекта определяется соотношением энергии взаимодей­
ствия между частями объекта и энергии его взаимодействия с дру-
I ими объектами.
Если энергия внутреннего взаимодействия превышает энер­
гию внешнего воздействия, то объект не проявляет свою внутрен­
ню ю структуру. Эти бесструктурные элементы могут ВОЙТИ В со­
став другого сложного объекта, если энергия взаимодействия
между ними не будет превышать энергию внутренней связи
в этом элементе. Свойства системы объектов могут отличаться
от свойств элементов, образующих эту систему.

24. Человек и окружающий мир
Проведенные нами рассуждения остаются плодом фантазии
или, говоря научным языком, гипотезой, до тех пор, пока они не
будут подтверждены экспериментально.
Прочитав эти строки, вы можете спросить: «Зачем проводить
экспериментальные исследования для подтверждения достаточно
разумной гипотезы, в основе которой лежит экспериментальный
факт существования четырех фундаментальных взаимодействий?
Разве недостаточно рассуждений, основанных на интуиции, по­
добных тем, которые провел Демокрит?»
Нет, недостаточно! Необходимо провести дополнительные экс­
перименты, результаты которых подтвердят или опровергнут вы­
сказанную гипотезу. В истории развития науки ученые неодно­
кратно сталкивались с весьма правдоподобными предположения­
ми, которые затем были отвергнуты после опытной проверки.
Приведем несколько примеров.
При изучении тепловых явлений было высказано предположе­
ние, что в каждом теле содержится переносчик внутренней энер­
гии — теплород. Согласно гипотезе сторонников существования
теплорода, передача его от одного тела к другому приводит к из-9
менению температуры тел. Однако эксперименты показали, что
изменить температуру тела можно, совершая механическую рабо­
ту, не передавая теплород. После этого гипотезу теплорода при­
шлось отбросить.
Другой пример связан с ошибочной гипотезой о существова­
нии особой среды — эфира, в которой распространяется свет. Раз­
личные эксперименты и наблюдения давали противоречивые све­
дения о существовании эфира. Вместе с тем многие ученые были
убеждены в его существовании. Они считали, что свет, как и
звук, должен распространяться в некоторой среде. Эксперимен­
тальные исследования световых явлений доказали, что эфира нет.
Крах гипотезы эфира показал, что представления, основанные
на чувственных данных, не всегда правильно отражают свойства
объектов существующего мира.
Можно вспомнить и предположение некоторых исследовате­
лей о существовании особой «жизненной силы », заключенной в
живых объектах. Исследование молекулярного состава живых
организмов показало, что они состоят из органических молекул,
между которыми происходят химические реакции. Никаких сле­
дов особых структурных элементов, характерных только для ж и­
вых объектов, или каких-либо необычных взаимодействий, или
особенных «биополей» обнаружено не было.

25. Природный объект как система
Гипотеза о существовании «жизненной силы » оказалась умо
зрительной. Вместе с тем до сих пор неясно, как живая структу
ра, способная к самовоспроизведению, может образоваться из не­
живых составляющих.
Развитие науки убеждает нас в том, что окружающий мир отличав!
ся от того образа, который формируется у человека в результате
переработки только чувственной информации. Необходимо созда­
вать новые понятия, соответствующие реальной действительности.
Так, например, непосредственные наблюдения не позволяют
установить молекулярно-кинетическую природу вещества, сущест-
иование электромагнитных волн, взаимно исключающие корпус:
кулярные и волновые свойства объектов микромира, относитель
пость пространства и времени, происхождение жизни и многое'
другое.
Разработка новых понятий на основе анализа эксперименталь
пых данных может создать впечатление, что представление об
окружающем мире есть во многом результат мыслительной дея­
тельности человека. Чем же является природа на самом дело?
Насколько верно отражает наш мозг окружающий мир? Можем
.ми мы познать его? Что является критерием истинности позна­
ния?
Д ля ответа на эти вопросы мы должны обратиться к выясне­
нию возможностей человека в познании мира и результатам мно­
гочисленных исследований, составляющих фундамент научного
мировоззрения.
Подведем итоги
• Любое взаимодействие между объектами можно свести к су­
перпозиции (наложению) четырех фундаментальных взаимо­
действий.
• Гипотеза о том, что любой объект, кроме фундаментальных
частиц, можно рассматривать как систему из взаимодейству­
ющих частей, должна быть проверена экспериментально.
• Структурные уровни организации объекта зависят от соотно­
шения между внутренней энергией частей объекта и энергией
взаимодействия между отдельными частями объекта.

26. Человек и окружающий мир
Что нужно обязательно запомнить
• Любая гипотеза в естествознании проверяется экспериментом.
Что необходимо понять и усвоить
• Сложность объекта определяется соотношением энергии взаи­
модействия между частями объекта и энергии его взаимодей­
ствия с другими объектами.
Что нужно научиться делать
• Применять принцип суперпозиции для описания взаимодей­
ствий.
Контрольные вопросы
1. В чем заключается принцип суперпозиции взаимодействий между
объектами?
2. Почему для проверки гипотезы нужен эксперимент?
3. В чем проявляется системность природных объектов?
4. В чем привлекательность гипотезы о существовании элементарных
объектов?
Задания
1. Приведите примеры ошибочных научных гипотез.
2. Приведите примеры природных систем с указанием составляющих
элементов.
§3
Возможности человека
в познании окружающего мира
О чем пойдет речь
Об основных видах восприятия человеком сигналов из окру­
жающего мира: зрении, слухе, осязании, обонянии, вкусе.

27. Возможности человека в познании окружающего мира
Обсудим затронутые проблемы
Человек, как и любое другое живое существо, может прини
мать сигналы из окружающего мира, осуществлять обработку
.»тих сигналов, реагировать на эти сигналы определенным обра­
зом, обеспечивая себе необходимые условия существования.
Свойство человека формировать целостные образы окружающих
объектов, непосредственно воздействующих на органы чувств, на­
зывается восприятием.
Самое большое количество сведений (информации) поступает
и мозг человека за счет зрения. В каждом глазу человека есть
гиеточувствительные клетки, в которых свет преобразуется в по­
следовательность нервных импульсов, передаваемых по нервным
окончаниям в мозг (рис. 1, см. также цветной блок: рис. Ц1).
Зрительный
нерв
Зрительная
хиазма
Зрительный
тракт
Наружное
коленчатое
тело
Первичная
зрительная
кора
Рис. 1. Зрительный путь: от глаза к мозгу

28. Человек и окружаю щий мир
Рис. 2. Строение уха человека: 1 — слуховой проход;
2 — барабанная перепонка; 3 — молоточек; 4 — наковальня;
5 — стремечко; 6 — преддверие внутреннего уха; 7 — полукружные
каналы; 8 — улитка; 9 — окно улитки; 10 — слуховой нерв
9
Глаз человека реагирует на свет в видимом диапазоне длин волн
от 0,4 до 0,8 мкм (1 мкм = 10“6м). Зрение человека обеспечивает
восприятие трехмерного цветного изображения. Чувствительность
глаза столь высока, что человек может регистрировать отдельные
фотоны, или кванты света, попадающие на сетчатку глаза.
Другим каналом связи человека с окружающим миром явля­
ется слух. Ухо человека воспринимает колебания воздуха в диа­
пазоне частот от 20 до 20 ООО Гц. С возрастом способность воспри­
нимать высокие звуковые частоты снижается. Ухо представляет
собой сложную систему, преобразующую звуковые колебания
в нервные импульсы, поступающие в мозг для последующей обра­
ботки (рис. 2).
Кроме зрения и слуха человек обладает осязанием, обонянием
и вкусом. Эти возможности обеспечиваются соответствующими
рецепторами, которые реагируют на давление или химический
состав окружающей среды и пищи.
Чувствительность каждого вида рецепторов достаточно вели­
ка. Так, например, с помощью обоняния можно реагировать на
отдельные молекулы. Человек различает около 4000 различных
запахов, среди которых основными являются смолистый, благоу­
хающий, эфирный, мятный, горелый и гнилостный запахи.

29. Возможности человека в познании окружающего мира
Солены й
Кислый
Рис. 3. Вкусовые области на языке
На вкус реагируют клетки, расположенные на поверхности
языка (рис. 3). С их помощью человек различает четыре основ­
ных вкуса: сладкий, соленый, горький и кислый.
Кроме перечисленных рецепторов, у человека имеются рецеп­
торы температуры, ускорения, равновесия и др. Любой рецептор
прообразует внешнее воздействие в нервный процесс возбужде­
нии, который передается по нервным волокнам в виде совокуп­
ности электрических импульсов. Частота импульсов зависит от
исличины внешнего воздействия.
Информация, поступающая от рецепторов, обрабатывается в
мозге человека и других отделах нервной системы.
Рецептор вместе с нервными волокнами и соответствующим
<отделом коры головного мозга представляет собой анализатор
сигналов (рис. 4).
Между рецепторами и мозговым центром анализатора сущест-
иует как прямая связь от рецептора к мозгу, так и обратная
снизь — от мозга к рецептору. Головной мозг человека имеет объ­
ем более 1400 см3 и содержит около 1010 нервных клеток (рис. 5;
см. также цветной блок: рис. Ц2). Мозг обрабатывает всю инфор­
мацию, поступающую от органов чувств, внутренних органов,
различных рецепторов в теле человека, и вырабатывает соответ­
ствующие команды, чтобы поддерживать жизнедеятельность
организма на необходимом уровне. Кроме того, мозг выполняет
сложные психические функции, обеспечивая, в частности, обуче­
ние', логическое мышление, творческую деятельность человека.

30. Человек и окружающий мир
Рис. 4. Схема анализатора осязания
Точка остроты
ощущения
Поле
в сенсорной
коре
Поле
соседнего
нейрона Центральный
нейрон
Передний
спиноталамический
тракт
Таламус
Спинной мозг
Подведем итоги
• Свойство человека формировать целостные образы окружаю­
щих объектов, непосредственно воздействующих на органы
чувств, называется восприятием.
• Восприятие обеспечивается наличием у человека определен­
ных рецепторов, преобразующих поступающие извне сигналы
в электрические импульсы, обработка которых происходит
в мозге человека.
• Рецептор вместе с нервными волокнами и соответствующим
отделом коры головного мозга образует анализатор сигналов.
• Совокупность всех анализаторов обеспечивает необходимый
уровень жизнедеятельности организма.

31. Возможности человека в познании окружающего мира
Ретикулярная
формация
Мозжечок
Таламус
Кора
большого
мозга
Зрительный
нерв
Глаз
Миндалина
Гипоталамус
Гиппокамп
Двигательная
кора
Гипофиз
Мост
Сенсорная
кора
Мозолистое
тело
Продолговатый мозг
Спинной мозг
Рис. 5. Строение мозга человека
Что нужно обязательно запомнить
• Диапазон длин световых волн, воспринимаемых человеком.
• Диапазон частот звуковых колебаний, воспринимаемых чело
веком.
Что необходимо понять и усвоить
• Понимать разницу между рецептором и анализатором.
• Понимать роль мозга в процессе отражения природы.
Что нужно научиться делать
• Называть виды чувств у человека.
• Перечислять основные виды запаха и вкуса.
• Анализировать собственные ощущения с помощью получен
пых знаний.

32. Человек и окружающий мир
Контрольные вопросы
1. Какие органы чувств имеются у человека?
2. В каком диапазоне частот видит человек?
3. В каком диапазоне частот слышит человек?
4. Какой орган человека выполняет обработку информации?
5. Сколько нервных клеток содержится в мозге человека?
6. Каково основное назначение рецепторов человека?
7. Чем анализаторы отличаются от рецепторов?
Задание
Установите экспериментально верхнюю границу частоты своих
звуковых ощущений. Предложите методику проведения экспери­
мента.
§4
Микромир, макромир, мегамир.
Их пространственно-временные
характеристики
О чем пойдет речь
О классификации природных объектов в зависимости от их
размеров. О свойствах объектов на разных уровнях их природной
организации.
Обсудим затронутые проблемы
-Не­
известные в настоящее время виды материи — вещество и
физические поля — важнейшие составляющие природных объек­
тов.
Благодаря существующим взаимодействиям природные объек­
ты, как живые, так и неживые, имеют устойчивые уровни струк­
турной организации. Этот факт достоверно установлен современ­
ными естественными науками и составляет одно из достижений
современного естествознания.

33. Микромир, макромир, мегамир
Рис. 6. Классификация природных объектов
Проведем классификацию природных объектов по уровням их
<груктурной организации. Всю совокупность объектов изобразим
и ииде схемы, представленной на рис. 6.
В центре схемы находится уникальный природный объект -
человек, размеры которого служат основой всей классификации.
Центральное положение человека подчеркивает его особую роль
••роди остальных природных объектов.
Плоскость рисунка разделена на четыре сектора. В верхнем
•гкторе представлены структурные уровни организации неживых
оГп.октов макро- и мегамира. В нижнем секторе располагаются
• груктурные уровни неживых объектов макро- и микромира.
В левом и правом секторах схемы, слева направо, размещены
опкжные виды объектов живой природы в порядке возрастания
ич с.можности и размеров.

34. Человек и окружаю щий мир
При обсуждении содержания фрагментов схемы ограничимся
лиш ь перечислением отдельных представителей каждого уровня
организации материи. Обсуждение происхождения названия от­
дельных объектов и более подробное описание их свойств будет
проведено позже, по мере изложения материала учебника.
На самом нижнем уровне неживой природы находятся фунда­
ментальные частицы. В настоящее время они считаются бес­
структурными объектами. К ним относятся частицы — участники
взаимодействий и частицы — переносчики взаимодействий.
Экспериментальное открытие существования двух видов фунда­
ментальных частиц — участников и переносчиков фундаменталь­
ных взаимодействий — убедительный аргумент в пользу гипотезы
о природе взаимодействий и строении природных объектов, вы­
сказанной ранее.
К числу частиц — участников взаимодействий — относятся
кварки и лептоны. К числу частиц — переносчиков взаимодейст­
вий — относятся гравитон, фотон, глюоны и векторные бозоны.
В настоящее время известно о существовании 60 фундаменталь­
ных частиц.
Следующий уровень организации неживой материи содержит
более 470 видов элементарных частиц-адронов.
Среди них можно выделить две большие группы частиц: мезоны
и барионы. Масса мезонов, как правило, меньше массы барионов.
К барионам относятся протон и нейтрон. Массы этих частиц
очень близки по величине. Они участвуют в сильном взаимодейст­
вии. Сильное взаимодействие не зависит от наличия у частиц
электрического заряда, по отношению к сильному взаимодейст­
вию они проявляют себя как одинаковые частицы.
Это свойство протона и нейтрона, называемое зарядовой неза­
висимостью, позволяет рассматривать их как разновидность од­
ной частицы, способной находиться в разных зарядовых состоя­
ниях. Эта частица называется нуклоном.
Нуклоны, взаимодействуя друг с другом, образуют следую­
щий структурный уровень вещества — ядра атомов, или нукли­
ды. В настоящее время известно около 3000 нуклидов. Самый
легкий нуклид — это ядро атома водорода. В его составе всего
лишь один протон. В состав тяжелых ядер входят сотни нукло­
нов. Под действием сил электрического отталкивания ядра, со­
держащие большое число протонов, могут самопроизвольно рас­
падаться на более легкие ядра.

35. Микромир, макромир, мегамир
На следующем уровне находятся атомы. Они состоят из ядер
и электронов, связанных между собой электромагнитным взаимо­
действием. Число отдельных видов атомов достигает порядка
1300, т. е. их меньше, чем нуклидов. Электрический заряд атома
равен нулю, так как положительный заряд ядра компенсируется
отрицательным зарядом его электронов.
На следующем структурном уровне расположены молекулы,
число которых значительно больше числа атомов. Известно свы­
ше 2 млн неорганических молекул и свыше 10 млн органических
молекул.
М олекулы образуют различные вещества, число которых про
иышает число молекул. Вещества образуют различные тела, раз­
меры которых могут изменяться в весьма широких пределах.
Частицы вещества размером порядка 10-100 мкм входят в состав
мыли, гелей, суспензий, пены, тумана и т. д.
Далее следует уровень макротел, сравнимых по размерам с те­
лом человека или превышающих его на 2-3 порядка и более.
Примером таких объектов являются айсберги, камни, горы, асте­
роиды и т. д.
Затем следуют уровни, на которых располагаются структурные
организации мегаобъектов: планеты, звезды* планетные системы,
шездные скопления, галактики, скопления галактик, Вселенная.
Диапазон размеров объектов неживого мира простирается от
К) 17 до 1026 м.
Структурные уровни объектов живой природы включают в
ггбя: биомолекулы, вирусы, клетки, ткани, органы, организмы,
(шовиды, популяции, сообщества, экосистемы, биосферу.
К биологическим молекулам, или молекулам жизни, как их
иногда называют, относятся сложные органические молекулы,
которые входят в состав живых объектов и обеспечивают их
Функционирование. К основным видам таких молекул относятся
нуклеиновые кислоты, белки, липиды, аминокислоты, углеводы.
С помощью дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) и рибонук­
леиновой кислоты (РН К ) осуществляется хранение и передача гене­
тической информации в живом организме, а также синтез белков.
Белки строятся из аминокислот по определенной программе,
апкодированной в молекулах ДНК.
Липиды служат строительным материалом для клеточных
мембран, а углеводы являются источником энергии для организ­
ма. Размер молекул жизни колеблется от единиц до десятков
и сотен нанометров (1 нанометр = 10"9 м).