Какие теории положили начало научному: Какие теории положили начало научному изучению антропогенеза?Охарактеризуйти их основные содержания. |

Содержание

Страница не найдена — СПбФ ИИЕТ РАН

ФОТООТЧЕТ о работе VIII Научной школы молодых ученых ИИЕТ РАН (17-21.10.2022)

17–21 октября 2022 года в Санкт-Петербурге состоялась VIII Научная школа молодых ученых ИИЕТ РАН «Формальные и неформальные институции в развитии науки» В работе школы участвовали молодые ученые, научные сотрудники, аспиранты, магистранты и студенты старших курсов, чьи научные интересы связаны с проблематикой истории науки и техники. Изучение истории научного сообщества является важнейшей задачей для анализа потенциала развития науки. …

ВЫПУСК АСПИРАНТОВ СПбФ ИИЕТ РАН 2019-2022 гг.

ВЫПУСК АСПИРАНТОВ 2019-2022 гг. 11 октября 2022 г. в СПбФ ИИЕТ РАН состоялась защита научно-квалификационных работ наших выпускников: все НКР в текущем выпуске были защищены на «отлично». 1 ноября 2022 г. состоялся выпуск аспирантов СПбФ ИИЕТ РАН с вручением дипломов об окончании аспирантуры. Дорогие друзья и коллеги, поздравляем вас с успешным завершением аспирантуры! Желаем вам …

Заседание Учёного совета СПбФ ИИЕТ РАН (01.11.2022 в 12:00)

Заседание Ученого совета СПбФ ИИЕТ РАН, 1 ноября 2022 г. (вторник) в 12:00 Вручение дипломов об окончании аспирантуры СПбФ ИИЕТ РАН. Н.А. Ащеулова К 90-летию ИИЕТ РАН. Доклад «Письма Е.И. Ламанского Ф.П. Литке, 1857-1858 гг.: из истории КИАН». Е.Г. Пивоваров О 10-й конференции Европейского общества истории науки (10th ESHS Conference) в Брюсселе, 7-10 сентября …

СБОРНИК ТЕЗИСОВ XLIII Международной научной годичной конференции (24-28.10.2022)

24–28 октября 2022 года состоится XLIII Международная научная годичная конференция Санкт-Петербургского отделения Российского национального комитета по истории и философии науки и техники Российской академии наук: Академия наук и научные центры союзных республик (к 100-летию образования СССР) Сопредседатели Оргкомитета: С. Г. Инге-Вечтомов, Н. А. Ащеулова. Предполагается обсуждение самого широкого круга вопросов и перспектив развития данной научной проблематики: …

Конкурс СПбФ ИИЕТ РАН на замещение должностей научных работников

Санкт-Петербургский Филиал Федерального государственного бюджетного учреждения науки Института истории естествознания и техники им. С.И. Вавилова Российской академии наук (СПбФ ИИЕТ РАН) объявляет конкурс на замещение должностей научных работников: Старший научный сотрудник Сектора социальных и когнитивных проблем науки 1 ед.; Тематика исследования: «Когнитивная и социальная институционализация науки: исторические аспекты» Требования к квалификации: Ученая степень доктора наук. Наличие за последние 5 лет: …

ПРОГРАММА XLIII Международной научной годичной конференции (24-28.10.2022)

Заседание Учёного совета СПбФ ИИЕТ РАН (29.09.2022 в 12:00)

Заседание Ученого совета СПбФ ИИЕТ РАН, 29 сентября 2022 г. (четверг) в 12-00 ПОВЕСТКА ЗАСЕДАНИЯ 1. К 90-летию ИИЕТ РАН. Доклад “«Всеобщая история техники» –коллективный проект Института ИНиТ 1930-х гг. (по материалам подготовки тома по Средним векам)»”. А.М. Скворцов Утверждение рукописи: Наука и техника: Вопросы истории и теории. Материалы XLIII Международной годичной конференции Санкт-Петербургского …

ПРОГРАММА VIII Научной школы молодых ученых ИИЕТ РАН (17-21.10.2022)

17–21 октября 2022 года в Санкт-Петербурге состоится VIII Научная школа молодых ученых ИИЕТ РАН «Формальные и неформальные институции в развитии науки». К участию приглашаются молодые ученые в возрасте до 39 лет, научные сотрудники, аспиранты, магистранты и студенты старших курсов, чьи научные интересы связаны с проблематикой истории науки и техники. Изучение истории научного сообщества является важнейшей …

Публикации к 90-летию ИИЕТ им. С.И. Вавилова РАН

90-летнему юбилею Института истории естествознания и техники им. С.И. Вавилова Российской академии наук посвящены публикации в третьем выпуске журнала 2022 года «Социология науки и технологий», издаваемого в ИИЕТ РАН: Третий номер журнала «Социология науки и технологий» (2022 г.) под рубрикой «К 90-ЛЕТИЮ ИНСТИТУТА ИСТОРИИ ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ И ТЕХНИКИ им. С.И. ВАВИЛОВА РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК» открывает статья …

Конкурс диссертаций Международного союза по истории и философии науки и техники (2023)

Международный союз по истории и философии науки и техники, Отделение истории науки и техники, приглашают принять участие в седьмом конкурсе диссертаций. Премия присуждается каждые два года за лучшие диссертации по истории науки, техники и медицины. На конкурс допускаются диссертации, подготовленные в период с 1 сентября 2020 г. по 1 сентября 2022 г. Заявки можно подать …

Учебники 8055 — Стр 2

Тема 2. ЧЕЛОВЕК КАК ЭЛЕМЕНТ СОЦИАЛЬНОЙ СИСТЕМЫ

Ключевые понятия: антропогенез, гностицизм, эволюция, смысл жизни, духовный мир, деятельность, мотивы, потребности.

Основные вопросы

2.1.Природа человека.

2.2.Человек как духовное существо.

2.3.Деятельность как способ существования людей.

2.4.Человек в системе социальных связей.

2.5.Познание и знание: общее и особенное.

Краткое содержание вопросов

2.1. Природа человека

Человек как продукт биологической, социальной и культурной эволюции.

Проблема человека в философии. Антропогенез: Ч. Дарвин и Ф. Энгельс. Цель и смысл жизни человека. Поиск смысла жизни как сугубо человеческое занятие. Подходы к проблеме поиска смысла жизни в истории философии. Подходы к сущности человека.

2.2. Человек как духовное существо

Понятие духовного мира человека. Понятие бездуховности как малоразвитой духовной жизни. Высшие человеческие ценности как мотив жизнедеятельности. Создание ценностных ориентаций как усвоение высших ценностей. Духовные ориентиры личности: мораль, ценности, идеалы. Категорический императив И. Канта как безусловное принудительное требование. Идеалы, ценности и категории морали. Идеал как высшая цель человеческого стремления. Совесть, патриотизм, гражданственность.

Мировоззрение и его роль в жизни общества. Мировоззрение как целостное представление. Классификация типов мировоззрений: обыденное, религиозное, научное.

2.3. Деятельность как способ существования людей

Основные характеристики деятельности человека. Понятие деятельности. Понятие потребностей и их виды: естественные, социальные, идеальные. Иерархия потребностей А. Маслоу. Структура деятельности и ее мотивация. Понятие мотива. Виды деятельности. Связь сознания и деятельности. Природа сознания и особенности его формирования: два подхода.

2.4. Человек в системе социальных связей

Связь биологического и социального в человеке. Личность как общественное свойство человека. Личностный набор. Социальное поведение и социализация личности. Нравы и обычаи как образцы социального поведения. Самосознание и самореализация личности. Изменение понимания свободы в истории общественной мысли. Ответственность личности и социальная ответственность. Факторы формирования личности: деятельность, общение, творчество.

2.5. Познание и знание: общее и особенное

Знание как результат познания. Познание как процесс постижение действительности. Проблема познаваемости мира: пессимисты и оптимисты. Агностицизм как отрицание способности познания. Гносеологический подход. Познание чувственное и рациональное. Формы чувственного познания: ощущение, восприятие, представление. Рациональное познание: понятие, суждение, умозаключение. Связь познания с мышлением и речью. Критерии истины. Особенности научного познания. Социальные и гуманитарные знания.

Вопросы для самопроверки

1.Как вы думаете, почему нет единого понимания процесса становления человека?

2.Какие проблемы исследуют науки о человеке?

3.Почему, обращаясь к сути человека, мы спрашиваем, что такое человек, а не кто такой человек?

4.Какие теории положили начало научному изучению антропогенеза?

5.В чем проявляется сущность человека как создателя и носителя культуры?

6.Охарактеризуйте основные подходы к смыслу жизни человека.

7.Что такое духовно-нравственные ориентиры человека и какова их роль в деятельности?

8.Какова сущность категорического императива?

9.Что такое моральные ценности?

10.Какие типы мировоззрения вы можете назвать?

11.Что общего в понятиях «мораль» и «мировоззрение»?

12.Что такое деятельность?

13.Назовите виды деятельности человека?

14.Кто такие агностики и в чем суть их взглядов на познание?

15. В чем суть разногласий рационалистов и сенсуалистов?

16.В чем особенность научного познания?

17.Какие есть точки зрения на соотношение биологического и социального в человеке?

Темы докладов и рефератов

1.Человек как продукт биологической, социальной и культурной эволюции.

2.Проблема человека в философии.

3.Антропогенез: Ч. Дарвин и Ф. Энгельс.

4.Цель и смысл жизни человека: поиск смысла жизни как сугубо человеческое занятие.

5.Подходы к проблеме поиска смысла жизни в истории философии.

6.Духовный мир человека.

7.Проблема бездуховности человека.

8.Высшие человеческие ценности как мотив жизнедеятельности.

9.Духовные ориентиры личности: мораль, ценности, идеалы.

10.Категорический императив И. Канта как безусловное принудительное требование.

11.Идеалы, ценности и категории морали.

12.Идеал как высшая цель человеческого стремления.

13.Мировоззрение и его роль в жизни общества. Классификация типов мировоззрений: обыденное, религиозное, научное.

14.Основные характеристики деятельности человека.

15.Понятие потребностей и их виды: естественные, социальные, идеальные. Иерархия потребностей А. Маслоу.

16.Структура и виды деятельности и ее мотивация.

17.Личность как общественное свойство человека.

18.Социальное поведение и социализация личности.

19.Изменение понимания свободы в истории общественной мысли.

20.Факторы формирования личности: деятельность, общение, творчество.

21.Познание и знание: общее и особенное.

22.Проблема познаваемости мира: пессимисты и оптимисты.

Список рекомендуемой литературы

1.Обществознание. 10 класс. [Текст]: учебник для общеобразовательных организаций: базовый уровень / под ред. Л.Н. Боголюбова, А.Ю. Лазебниковой, М.Ю. Телюкиной. – М.: Просвещение, 2014.

2.Обществознание. 11 класс. [Текст]: учебник для общеобразовательных организаций: базовый уровень / под ред. Л.Н. Боголюбова, А.Ю. Лазебниковой, В.А. Литвнова. – М.: Просвещение, 2014.

3.Бердников И.П. Обществознание [Электронный ресурс]: учебное пособие/ Бердников И.П.— Электрон. текстовые данные.— М.: Проспект,

2011.— 145 c.— Режим доступа: http://www.iprbookshop.ru/1962.— ЭБС «IPRbooks»

4.Двигалева А.А. Обществознание [Электронный ресурс]/ Двигалева А.А.— Электрон. текстовые данные.— СПб.: Виктория плюс, 2012.— 608 c.—

Режим доступа: http://www.iprbookshop.ru/17864.— ЭБС «IPRbooks»

5.Обществознание [Электронный ресурс]: учебное пособие/ В.В. Алешин [и др.].— Электрон. текстовые данные.— М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2013.— 359 c.—

Режим доступа: http://www.iprbookshop.ru/20982.— ЭБС «IPRbooks»

Тема 3. ДУХОВНАЯ КУЛЬТУРА КАК СФЕРА ЖИЗНИ ОБЩЕСТВА

Ключевые понятия: духовность, мораль, нравственность, идеалы, искусство, религия, наука, образование.

Основные вопросы

3.1.Культура и духовная жизнь общества.

3.2.Наука и образование.

3.3.Мораль и религия.

3.4.Искусство и духовная жизнь.

Краткое содержание вопросов

3. 1. Культура и духовная жизнь общества

Духовная жизнь общества как сфера деятельности человека и общества. Понятие культуры и ее функции. Многообразие и диалог культур в окружающем мире. Интернационализация культуры. Понятие народной культуры. Противопоставление массовой и элитарной культуры.

3.2. Наука и образование

Роль науки в современном обществе. Наука как творческая деятельность. Функции науки. Этика науки. Связь науки и образования. Понятие непрерывного образования. Самообразование как часть непрерывного образования.

3.3. Мораль и религия

Понятие морали. Правила и нормы профессиональной этики. Нравственные категории, нормы и идеалы. Происхождение норм морали. Принципы и нормы морали. Категории долга и нравственный долг. Становление самосознания человека. Религия как мировоззрение. Особенности религиозного сознания. Отличие религиозного сознания от светского. Религиоведение как наука.

3.4. Искусство и духовная жизнь

Искусство как форма человеческой деятельности. Область изучения эстетики. Особенности искусства. Виды и направления искусства. Развитие эстетической культуры. Тенденции духовной жизни современной России.

Вопросы для самопроверки

1.Что такое духовная жизнь общества?

2.Что такое культура и откуда произошло это понятие?

3.Опишите основные функции культуры.

4.В чем отличие массовой и элитарной культуры?

5.Что такое наука, каковы ее главные задачи и цели?

6.	Почему наука	является «локомотивом» научно-технического
	прогресса?

7.В чем состоит взаимосвязь науки и образования?

8.Почему самообразование – непременное условие успешной профессиональной деятельности человека?

9.Чем отличается должностная инструкция от морального кодекса или профессиональной этика врача?

10.Чем религиозное сознание отличается от светского?

11. Как вы понимаете понятие морали?

12.Может ли общество обходится без искусства?

13.Является ли мода искусством?

14.Требуется ли знать и понимать искусство, чтобы его любить?

15.Перечислите характерные черты искусства?

16.Опишите особенности прогресса в искусстве.

17.Каким образом классифицируют виды искусства?

18.Назовите основные характерные черты процессов, происходящих в отечественной культуре и искусстве.

Темы докладов и рефератов

1.Духовная жизнь общества.

2.Понятие культуры и ее функции.

3.Многообразие и диалог культур в окружающем мире.

4.Интернационализация культуры.

5.Массовая и элитарная культуры: сравнительный анализ.

6.Роль науки в современном обществе и России.

7.Функции и этика науки.

8.Наука и образование: общее и особенное.

9.Понятие и происхождение норм морали.

10.Нравственные категории, нормы и идеалы.

11.Правила и нормы профессиональной этики. Принципы и нормы морали. Категории долга и нравственный долг.

12.Особенности религиозного сознания.

13.Отличие религиозного сознания от светского.

14.Искусство как форма человеческой деятельности.

15.Особенности искусства, его виды и направления.

16.Тенденции духовной жизни современной России.

Список рекомендуемой литературы

3.Бердников И.П. Обществознание [Электронный ресурс]: учебное пособие/ Бердников И.П.— Электрон. текстовые данные.— М.: Проспект, 2011.— 145 c.— Режим доступа: http://www.iprbookshop.ru/1962.— ЭБС «IPRbooks»

4.Двигалева А.А. Обществознание [Электронный ресурс]/ Двигалева А. А.— Электрон. текстовые данные.— СПб.: Виктория плюс, 2012.— 608 c.—

Режим доступа: http://www.iprbookshop.ru/17864.— ЭБС «IPRbooks»

Режим доступа: http://www.iprbookshop.ru/20982.— ЭБС «IPRbooks»

Тема 4. ЭКОНОМИКА КАК СФЕРА ОБЩЕСТВЕННОЙ ЖИЗНИ

Ключевые понятия: экономическая сфера, экономическая культура, подсистема общества, социальная структура общества, экономические отношения и интересы.

Основные вопросы

4.1.Роль экономики в жизни общества.

4.2.Экономическая культура.

Краткое содержание вопросов

4.1. Роль экономики в жизни общества.

Экономика как подсистема общества. Связь экономики и развития

общества. Экономика и уровень жизни населения. Влияние экономики на социальную структуру общества. Взаимосвязь экономики и политики. Функции и роль государства в условиях рыночной экономики.

4.2. Экономическая культура

Сущность и структура экономической культуры. Экономическая культура личности. Экономические отношения и интересы. Неотделимость экономической свободы личности и социальной ответственности. Связь экономической культуры и деятельности.

Вопросы для самопроверки

1.Может ли общество развиваться без экономики?

2.Каковы роль и место экономики в жизни общества?

3.От чего зависит богатство и процветание страны?

4.Влияет ли государственная политика на условия функционирования рыночной экономики?

5.Каким образом обеспечить социальный мир в условиях усиления социальной дифференциации общества?

6.Каждому ли человеку нужна экономическая культура?

7.Экономическая свобода – это анархия или ответственность?

8.Где границы экономической свободы?

9.Каковы основные элементы экономической культуры?

10.Нужно ли ограничивать экономическую свободу?

11.Можно ли сохранить экологию, развивая экономику?

12. Что такое анархия в экономике?

13.Что вы понимаете под социальным партнерством?

Темы докладов и рефератов

1.Экономика как подсистема общества.

2.Связь экономики и развития общества.

3.Зависимость уровня жизни населения от экономики.

4.Влияние экономики на социальную структуру общества.

5.Взаимосвязь экономики и политики.

6.Функции и роль государства в условиях рыночной экономики.

7.Сущность и структура экономической культуры.

8.Экономическая культура личности.

9.Экономические отношения и интересы.

10.Неотделимость экономической свободы личности и социальной ответственности.

11.Связь экономической культуры и деятельности.

12.Социальное партнерство: понятие, функции, особенности функционирования в России.

Литература

Режим доступа: http://www.iprbookshop.ru/17864.— ЭБС «IPRbooks»

Режим доступа: http://www.iprbookshop.ru/20982.— ЭБС «IPRbooks»

Тема 5. СОЦИАЛЬНАЯ СТРУКТУРА ОБЩЕСТВА

Ключевые понятия: социальная структура общества, социальная группа, социальные отношения и взаимодействие, маргинальность, социальное неравенство, социальная дифференциация общества.

Основные вопросы

5.1.Понятие социальной структуры общества.

5.2.Социальные взаимодействия.

5.3.Социальные нормы и отклоняющееся поведение.

Краткое содержание вопросов

5.1. Понятие социальной структуры общества

Многообразие социальных групп. Факторы объединения групп в социальные. Причины возникновения различных социальных групп. Маргинальные группы и причины их возникновения. Социальное неравенство различных групп. Социальная дифференциация общества. Социальное равенство как равенство прав и возможностей. Образование социальной структуры общества. Социальная стратификация общества: примеры классификаций. Социальная мобильность и ее виды. Социальные интересы.

5.2. Социальные взаимодействия

Социальные связи как основа социальных отношений. Социальные отношения и социальные взаимодействия: различие понятий. Формы социальных взаимодействий: сотрудничество, соперничество, конфликт. Социальный конфликт как особое взаимодействие. Виды социальных конфликтов. Стадии конфликта. Социальные аспекты труда и трудовые взаимоотношения. Потребности и интересы, возникающие в процессе труда. Культура труда и ее компоненты.

5.3. Социальные нормы и отклоняющееся поведение

Понятие социальной нормы. Виды социальных норм: обычаи, традиции, правовые нормы и т.д. социальные нормы как часть социального контроля. Санкция как социальный контроль: позитивная и негативная. Формальные и неформальные санкции. Девиантное поведение. Причины отклоняющегося поведения. Преступление как отклоняющееся поведение. Особенности преступности.

Вопросы для самопроверки

1.Чем вызвано существование социальных групп в обществе?

2.Какие социальные группы существуют в современном российском обществе?

3.Кто, по вашему мнению, образует российский средний класс?

4.Что означает понятие «социальная мобильность»?

5.Какие вы знаете виды социальной мобильности?

6.Что такое маргинальность?

7.Могут ли люди существовать, не взаимодействия друг с другом?

8. Что такое социальная связь?

9.Как вы понимаете социальное взаимодействие?

10.Что является причиной социальных конфликтов?

11.Какие основные стадии социального конфликта?

12.Каковы социальные аспекты труда?

13.В чем суть и значение культуры труда?

14.Что такое социальный контроль?

15.В чем значение самоконтроля?

16.В чем социальная опасность преступления?

17.Каковы последствия наркомании для личности, семьи и общества?

Темы докладов и рефератов

1.Многообразие социальных групп: факторы объединения групп и причины возникновения различных социальных групп.

2.Маргинальные группы и причины их возникновения.

3.Социальная дифференциация общества.

4.Социальное равенство как равенство прав и возможностей.

5.Социальная стратификация общества.

6.Социальная мобильность и ее виды

7.Социальные связи как основа социальных отношений.

8.Социальные отношения и социальные взаимодействия: различие понятий.

9.Формы социальных взаимодействий.

10.Социальные конфликты: виды, стадии, последствия.

11.Социальные аспекты труда и трудовые взаимоотношения.

12.Культура труда и ее компоненты.

13.Социальные нормы: понятие и виды.

14.Социальные санкция и ее виды.

15.Девиантное поведение: причины и последствия.

16.Особенности преступности как отклоняющегося поведения.

Список рекомендуемой литературы

Режим доступа: http://www.iprbookshop.ru/17864.— ЭБС «IPRbooks»

Режим доступа: http://www.iprbookshop.ru/20982.— ЭБС «IPRbooks»

Тема 6. СОЦИАЛЬНЫЕ ОТНОШЕНИЯ В БОЛЬШИХ И МАЛЫХ СОЦИАЛЬНЫХ ГРУППАХ

Ключевые понятия: нация, межнациональные отношения и конфликты, этнос, семья, брак, топос, молодежная субкультура.

Теория, модели и биология — PMC

Теоретические идеи имеют богатую историю во многих областях биологии, и новые теории и математические модели могут многое предложить в будущем.

Когда ученые хотят объяснить какой-либо аспект природы, они, как правило, проводят наблюдения за миром природы или собирают экспериментальные данные, а затем извлекают закономерности или закономерности из этих наблюдений и данных, возможно, используя некоторую форму статистического анализа. Характеристика этих закономерностей или паттернов может помочь ученым выдвинуть новые гипотезы, но статистические корреляции сами по себе не дают понимания. Скорее, теория рождается, когда механистическое объяснение закономерностей или паттернов разрабатывается на основе основополагающих принципов, опираясь при этом на как можно меньше предположений. Таким образом, научная теория обеспечивает объединяющую основу, которая может объяснить большой класс эмпирических данных. Научная теория также способна делать предсказания, которые можно проверить экспериментально. Более того, теорию можно уточнить в свете новых экспериментальных данных, а затем использовать для новых предсказаний, которые также можно проверить: со временем этот цикл предсказания, проверки и уточнения должен привести к более надежной и количественной теории. Таким образом, союз эмпирической и количественной теоретической работы должен быть отличительной чертой любой научной дисциплины.

Теория давно превозносится в физических науках, но в науках о жизни ситуация совсем другая. Как писал Конрад Хэл Уоддингтон в 1968 году в предисловии к книге «На пути к теоретической биологии »: «Теоретическая физика — общепризнанная дисциплина, и во многих университетах этому предмету посвящены кафедры и профессора. В отличие от этой ситуации, едва ли можно сказать, что теоретическая биология уже существует как академическая дисциплина. Существует даже небольшое согласие относительно того, какими темами он должен заниматься или каким образом он должен действовать».

Тем не менее теория играет первостепенную роль в биологии. Самым известным примером теории в биологии является, конечно же, теория эволюции путем естественного отбора. Чарльз Дарвин, возможно, был натуралистом и геологом, путешествующим по миру, но его выдающийся вклад в науку был теоретическим. Опираясь на полевые исследования, записи окаменелостей и записи о размножении домашних животных и растений, он заметил, что вариации легко возникают и что большая часть этой изменчивости передается по наследству. Прочитав эссе Мальтуса о последствиях экспоненциального роста населения, Дарвин пришел к выводу, что борьба за существование должна была отбирать варианты, наиболее приспособленные к местным условиям. Он утверждал, что по мере того, как разные популяции адаптировались к разным средам, эти вариации со временем накапливались, в конечном итоге образуя разнообразные виды. Несмотря на успех своей теории, Дарвин так и не формализовал ее в математических терминах. Наоборот, он писал: «Я глубоко сожалею, что не продвинулся достаточно далеко, чтобы хотя бы кое-что понять из великих ведущих принципов математики; для мужчин, наделенных таким образом, кажется, есть дополнительный смысл »(май, 2004). Хотя теория не обязательно должна быть сформулирована как математическая модель, чтобы быть полезной, разработка такой модели является отличительной чертой зрелой теории. Роль теории и математических моделей в науках о жизни находится в центре внимания этой редакционной статьи.

Самым известным примером теории в биологии является, конечно же, теория эволюции путем естественного отбора.

К концу 1960-х, когда Уоддингтон сокрушался о низком статусе теоретической биологии, в этой области действительно произошли крупные прорывы. Ранние популяционные генетики, такие как Пирсон, Фишер, Райт и Холдейн, разработали формулировку, которую Дарвин не смог построить, заложив математическую основу теории эволюции путем естественного отбора. В процессе они также добились ряда крупных достижений в статистике. Современный эволюционный синтез примирил градуалистский дарвиновский взгляд на естественный отбор с менделевским пониманием генетики, объединив наблюдения естествоиспытателей, генетиков-экспериментаторов и палеонтологов. Решающий вклад теории был сделан в 1943, когда Лурия и Дельбрюк с помощью математических рассуждений и экспериментов пришли к выводу, что мутации возникают в отсутствие отбора, а не в ответ на отбор. А в 1953 году структура ДНК была определена с помощью физика-теоретика и построения физических моделей (которые были предшественниками сегодняшних компьютерных симуляций). В другом месте простые и элегантные модели конкуренции и хищничества Лотки-Вольтерры положили начало теоретической экологии, теория Кермака-МакКендрика заложила основу математической эпидемиологии, а Бернет разработал теорию клонального отбора, лежащую в основе нашей теории. понимание адаптивной иммунной системы. В неврологии трудно переоценить важность модели потенциалов действия Ходжкина-Хаксли или использования Раллом теории кабелей для обеспечения основы для понимания сложных дендритных структур нейронов.

В течение последних пятидесяти лет теория продолжала развиваться в различных областях биологии. В рамках эволюции и экологии, например, эволюционная теория игр обеспечила основу для размышлений об эволюции стратегического поведения, а родственный отбор и теория многоуровневого отбора помогли объяснить сотрудничество и альтруизм. Теория истории жизни предложила систематический способ осмысления эволюции старения, пластичности развития и графиков размножения, среди прочего, в то время как теория оптимального кормодобывания ввела экономические рассуждения в изучение кормодобывания животных. Другие примеры включают кинетическую корректуру в биохимии, модель нейронных сетей Хопфилда и использование теории бифуркаций и анализа фазовой плоскости в нейробиологии.

Увеличение вычислительной мощности также позволило биологам изучать структуру и функции белков и моделировать сложные биологические процессы, такие как морфогенез, хемотаксис, цикл клеточного деления, метаболизм и, в некоторых случаях, работу целой клетки. И за последнее десятилетие новые экспериментальные инструменты и методы дали такой ошеломляющий объем данных, что мы, по словам Сидни Бреннера, «жаждем какой-то теоретической основы, с помощью которой можно это понять» (Brenner, 2012). Это справедливо для генетики и геномики, иммунологии, микробиологии, нейронауки и многих других областей. Поэтому необходимы новые теоретические и вычислительные модели, чтобы разобраться в этом изобилии данных.

Тем не менее, несмотря на эту богатую историю, разрыв между биологами-теоретиками и эмпириками, по-видимому, сохраняется даже в областях с долгой историей обоих типов работ, таких как экология и эволюционная биология (Haller, 2014). Одна из причин этого заключается в том, что сложность реальных биологических систем часто требует относительно сложной математики, а это означает, что многие теоретические работы не находят отклика у биологов-эмпириков. У этой сложности много причин: количество взаимодействующих частей даже в простейшей живой клетке представляет собой серьезную проблему для биолога-теоретика, равно как и неоднородность, присущая биологическим системам. Более того, взаимодействия между этими частями могут охватывать широкий диапазон масштабов времени (от пикосекунд для переноса электрона в фотохимических реакциях до миллиардов лет для эволюции) и масштабов длины (от молекул к клеткам, от организмов к экосистемам).

Тем не менее, несмотря на эту богатую историю, разрыв между теоретической и эмпирической биологией, по-видимому, сохраняется даже в областях с долгой историей обоих типов работ, таких как экология и эволюционная биология.

В результате биологам-теоретикам часто приходится искать компромисс между абстракцией и реализмом (или между качественным и количественным) при построении математических моделей. Соответствующий уровень абстракции будет зависеть от интересующего вопроса. Например, можно сделать упрощающие предположения для разработки весьма абстрактной модели, которая выявляет общие черты, общие для многих систем, и, таким образом, улучшает наше понимание некоторых аспектов биологии. Однако такая модель вряд ли даст количественные прогнозы для какой-либо конкретной системы. С другой стороны, очень подробная модель, содержащая множество уравнений и параметров, вряд ли улучшит интуитивное понимание системы или процесса. Однако если различные параметры модели могут быть измерены на достоверном уровне, то эти модели должны быть в состоянии делать количественные прогнозы относительно данной системы или процесса. Часть проблемы при построении моделей состоит в том, чтобы выбрать правильный уровень абстракции, несмотря на сложность биологических процессов. Другими словами, нам нужно выяснить, какие аспекты этой биологической сложности мы можем игнорировать и все же получить критические сведения о биологическом явлении.

Итак, как мы можем увеличить взаимодействие и сотрудничество между биологами-теоретиками и биологами-эмпириками на благо дисциплины в целом? Во-первых, университеты и институты должны обеспечить, чтобы студенты-биологи больше узнавали о теоретических и математических методах, включая идеи из физики, которые уже успешно применялись к биологическим вопросам (таким как статистическая механика и нелинейная динамика). Лабораторную работу также можно расширить, включив в нее упражнения, включающие компьютерное моделирование. Эти изменения помогут биологам лучше общаться с теоретиками и, что более важно, включить количественное мышление в свою работу. Есть признаки того, что это начинает происходить: шестое издание Молекулярная биология клетки , например, включает примеры, в которых обыкновенные дифференциальные уравнения используются для моделирования регуляции генов и для объяснения переключающей и колебательной динамики. Было бы хорошо, если бы в учебниках биологии было больше математики.

Во-вторых, биологи-теоретики могли бы сделать больше, чтобы увеличить шансы на то, что их статьи найдут отклик у биологов-эмпириков. Основной аудиторией некоторых теоретических статей будут другие теоретики, и, как и все статьи, предназначенные для специализированной аудитории, эти статьи будут сложным чтением для неспециалистов. Однако потенциальное влияние большинства теоретических статей, особенно статей по моделированию, можно повысить, если следовать нескольким простым рекомендациям. Первое, что нужно сделать, это четко сформулировать цель моделирования: цель состоит в том, чтобы организовать данные, полученные в результате высокопроизводительных экспериментов, проверить определенную гипотезу, раскрыть основные механизмы, управляющие каким-либо явлением, оценить осуществимость интуитивного аргумент, чтобы сделать конкретные прогнозы, или что-то еще? Как модель или теория соотносится с предыдущими моделями и чем они отличаются от них, и каковы их преимущества и недостатки? Какие предположения были сделаны и чем они обоснованы? Как выбирались параметры модели?

Биологи-теоретики могли бы сделать больше, чтобы увеличить шансы на то, что их статьи найдут отклик у биологов-эмпириков.

Математические статьи можно сделать более доступными, давая пошаговые выводы уравнений и интуитивно понятные объяснения того, как эти уравнения отражают исследуемый биологический процесс, даже если это включает материал, который может быть уже знаком другим биологам-теоретикам. . Также могут помочь схемы. Наконец, важно соотнести выводы с биологией. Это включает в себя четкое указание, какие выводы не являются неожиданными (в том смысле, что они являются прямыми производными эмпирических результатов, используемых для ограничения модели), какие идеи являются новыми, а какие прогнозы заслуживают эмпирической проверки. Биологи-теоретики также могут извлечь пользу из опыта «мокрой» лаборатории, чтобы лучше понять, что включает в себя проведение эксперимента.

В-третьих, биологи-эмпирики могли бы сделать свою работу более доступной и ценной для теоретиков. Например, все соответствующие наборы данных должны быть включены в документы. Более того, по возможности следует собирать данные о динамике во времени, а не только данные о «конечных точках», поскольку это позволит изучать динамические процессы. И когда экспериментальные измерения в статье существенно отличаются от предыдущих измерений, было бы полезно теоретикам (и другим) продолжить работу, если бы авторы обсудили возможные причины этих различий. В совокупности изложенные выше рекомендации должны привести к улучшению сотрудничества между биологами-теоретиками и эмпириками.

eLife приветствует теоретические статьи и статьи по моделированию во всех областях биологии, особенно статьи, которые сообщают о новых открытиях в области биологии, делают существенные прогнозы, которые можно проверить, или помогают разрешить противоречивые эмпирические данные. Также приветствуются статьи, в которых сообщается о новых теориях или алгоритмах, способных решить важные биологические проблемы. Бумаги также могут быть настолько длинными (или настолько короткими), насколько это необходимо. В области наук о жизни мы стремимся публиковать содержательные статьи, которые меняют представление других исследователей об их предмете (Malhotra and Marder, 2015). Теория и моделирование не являются исключением.

WS благодарит коллег и участников конференции Cellular Dynamics and Models CSHL 2015 за обсуждения.

Конкурирующие интересы: Авторы заявляют об отсутствии конкурирующих интересов.

Джон Дальтон предлагает свою атомную теорию и закладывает фундамент современной химии

Обзор

На заре девятнадцатого века серьезной проблемой, которая оставалась в химических науках, была первоначальная природа материи. Была ли материя непрерывной и, следовательно, не имела более тонкой структуры, или она была прерывистой и, таким образом, состояла из мельчайших частиц? Химическая революция благодаря трудам Антуана Лавуазье (1743-179 гг.4) и его кружок, возникший в последние два десятилетия восемнадцатого века, прояснил представление о том, что такое элементы, разработал всеобъемлющий и последовательный химический словарь и привел к введению количественных методов в химические исследования. Однако, чтобы полностью понять природу химических реакций, нужно было уметь визуализировать, как элементы соединяются друг с другом. Атомная теория материи, предложенная Джоном Дальтоном в его «Новой системе химической философии» (часть I, 1808 г.; часть II, 1810 г.), была первой успешной попыткой решить эту проблему.

История вопроса

Представление о том, что материя может состоять из частиц, возникло в греческой натурфилософии. В пятом веке до н.э. Демокрит
(ок. 460–370 до н. э.) предположил, что материя состоит из отдельных неразрушимых частиц (называемых «атомами» по-гречески «неразделимый») и что размер и форма этих частиц определяют свойства материи. Атомистическая теория греческих философов не имела доказательств, основанных на наблюдениях, измерениях и экспериментальных проверках. Эти идеи, хотя и интересные, не могли считаться научной теорией.

Концепция атома была отвергнута большинством греческих философов, в частности Аристотелем (384–322 гг. до н. э.), из-за парадокса, заключавшегося в том, что эти атомы не обладали чувственными свойствами — однако они должны были отвечать за все свойства материи, которые можно было ощутить, например, если объект горячий. Концепция атомов также означала бы, что в природе существует, возможно, бесконечное количество первичных веществ. Это прямо противоречило идее о четырех элементах — земле, воздухе, огне и воде — являющихся основными строительными блоками всего на Земле. Еще одна проблема заключалась в том, что
если бы материя была состоящей из частиц, то между материей были бы промежутки или пустоты, которые сделали бы движение невозможным. Наконец, если бы материя состояла из атомов, то было бы возможно чисто механическое объяснение человеческих действий и поведения. В Средние века такое объяснение было отвергнуто, поскольку оно допускало возможность того, что человеческие действия не приводились в движение божественным существом. Возрождение атомизма пришлось бы ждать до подъема экспериментальной науки в семнадцатом веке.

Роберт Бойль (1627-1691) в своей книге Skeptical Chemist (1661) предположил, что вся материя состоит из твердых частиц, которые могут быть перегруппированы для образования новых веществ. Эти разные типы материи отличались размером, формой и структурным рисунком. Исаак Ньютон (1642–1727) в своей работе Opticks (1704) также предложил взгляд на материю в виде частиц, а также предположил, что между этими частицами существуют сильные короткодействующие силы, которые могут иметь притягивающую или отталкивающую природу. Он использовал это, чтобы объяснить, почему одни химические реакции происходили, а другие нет. Как и в случае с греками, у Бойля, Ньютона и других не было доказательств, подтверждающих их заявления. Однако их мнение о том, что материя состоит из частиц, сигнализировало о растущем консенсусе среди ученых той эпохи — консенсусе, который сделал бы теорию, предложенную Дальтоном, гораздо более приемлемой.

Джон Дальтон (1766-1844) был самым маловероятным человеком, разработавшим атомную теорию. Родившийся в набожной семье квакеров в сельской местности на северо-западе Англии, он рано проявил интерес к естественным наукам. Его формальное образование было неоднозначным, и он был в основном самоучкой. Какое-то время он был эквивалентом учителя средней школы в Манчестере, Англия. Он бросил преподавание в классе в 1800 году, чтобы давать частные уроки естественных наук и математики в Манчестере, что он и делал до конца своей жизни.

Толчком к развитию атомной теории послужил давний интерес Дальтона к метеорологии и изучению газов. Этот интерес развился из его общения в юности с товарищем-квакером, Джоном Гофом, который дал Далтону большую часть его формального образования в области естественных наук и математики.

Дальтон разработал свою атомную теорию как способ ответить на некоторые вопросы об атмосфере. В восемнадцатом веке было показано, что атмосфера представляет собой скорее смесь газов, чем одно вещество. Идентичность многих из этих газов была установлена совсем недавно. Дальтон задавался вопросом, была ли атмосфера простой смесью газов, таких как кислород, азот, углекислый газ и водяной пар, или, возможно, между этими газами происходила какая-то химическая реакция. Поскольку атмосфера представлялась однородной смесью газов, в конце восемнадцатого века все считали, что различные компоненты химически соединяются и растворяются в водяном паре. Дополнительным доказательством этой точки зрения было то, что если бы атмосфера была простой (то есть физической) смесью компонентов, то можно было бы ожидать, что различные газы оседали бы в соответствии со своим весом, причем самый тяжелый был бы ближе к поверхности, а самый легкий — сверху. Поскольку это не то, что было обнаружено, казалось логичным, что воздух был химическим соединением.

Дальтон считал, что атмосфера представляет собой физическую смесь, основанную на его убеждении, что водяной пар не может химически соединяться с газами в воздухе. Дальтон рассматривал материю как состоящую из сферических частиц и считал, что эти частицы или атомы содержат вокруг себя тепловой экран. Это было важно для Дальтона, чтобы объяснить, почему разные частицы имеют тенденцию отталкиваться друг от друга и, таким образом, создавать физическую смесь газов в атмосфере. Идея оболочки тепла, или «калорийности», как ее называли, была взята из модели газообразного состояния Лавуазье и веры в то, что теплота является материальным элементом. Далтон использовал термин атомов для этих частиц, чтобы показать, что первоначальная концепция возникла в греческой натурфилософии.

Каждый атом в природе имеет свой размер, зависящий от объема и радиуса его тепловой оболочки. Дальтон сформулировал эти идеи между 1801 и 1803 годами, но доказательств им не хватало. Это было предоставлено близким другом Дальтона в Манчестере, Уильямом Генри (1774-1836). Генри обнаружил, что если поддерживать постоянную температуру жидкости, такой как вода, количество нереакционноспособного газа, который может быть растворен в ней, будет увеличиваться по мере того, как вы увеличиваете оказываемое на нее давление. Это привело Дальтона в 1803 году к предположению, что именно вес частиц газов является ключевым определяющим фактором. Он измерил относительный вес различных газов по их составу и представил свою первую таблицу относительных атомных весов различных газов и других веществ.

До этого момента Дальтон мало интересовался химией, но к 1804 году он понял, что если рассматривать атомы как элементарные частицы в природе и что каждый атом имеет свою собственную
особый вес, это могло бы объяснить наблюдения, которые были сделаны относительно состава соединений. По мере совершенствования методов анализа соединений было обнаружено, что соединение всегда имеет один и тот же состав — независимо от того, получено оно из природных источников или получено синтетическим путем. Таким образом, если сравнить дождевую воду с водой, полученной путем объединения водорода и кислорода в лаборатории, можно обнаружить, что в каждом случае будет 11,2% водорода и 88,8% кислорода. Это стало известно как закон определенных пропорций, и именно атомная теория показала, почему это так. Если водород и кислород соединяются в соотношении 1:1, то атом кислорода должен быть в восемь раз тяжелее атома водорода, чтобы получить постоянный состав воды.

Воздействие

Способность теории атома Дальтона объяснить закон определенных пропорций была только началом ее влияния на область химии. Еще одна химическая проблема, которую Дальтон смог решить с помощью атомной теории, заключалась в наблюдении, что определенный элемент, такой как, например, азот, может соединяться с кислородом и образовывать ряд уникальных соединений, содержащих азот и кислород. Анализ этих соединений показал, что существует закономерная зависимость между количеством азота, соединившегося с кислородом. Таким образом, если у вас есть фиксированное количество азота, количество объединенного кислорода будет представлять собой ряд целых чисел, т.е. 1:1,1:2,1:3 и так далее. Это стало известно как закон кратных пропорций и было загадкой до Дальтона. Он смог объяснить множественные пропорции, предположив, что атом азота может реагировать с одним, двумя или более атомами кислорода с образованием ряда соединений.

Объяснение Дальтоном множественных пропорций было использовано Уильямом Хайдом Волластоном (1766-1828) и Томасом Томсоном в 1807 году для объяснения соотношения бикарбоната калия и карбоната калия. Томсон, который обсуждал атомную теорию с Дальтоном в 1804 году, когда он посетил Манчестер, был настолько впечатлен тем, как она решила его проблему, что организовал для Дальтона чтение лекций в университетах Эдинбурга и Глазго о его взглядах на химические реакции с использованием атомной теории. . Эти лекции, прочитанные в 1807 году, были хорошо приняты и в конечном итоге легли в основу New System of Chemical Philosophy, первая часть, опубликованная в 1808 году. Сама атомная теория занимала только пять из 916 страниц этой первой части New System.

В целом влияние атомной теории можно резюмировать следующим образом:

1) Определение элемента как состоящего из атомов и представление о том, что каждый атом имеет свои уникальные свойства, привели, наконец, четкое понимание того, что такое элемент.

2) Поскольку не было ограничений на количество возможных в природе различных атомов, то казалось вполне разумным, что существуют еще не открытые элементы. Это привело к поиску новых элементов, поиску, который занимал многих химиков в девятнадцатом веке и привел к открытию множества элементов.

3) Поскольку элементы состоят из атомов, а многие различные элементы, по-видимому, обладают сходными химическими свойствами, возникает вопрос, почему одни группы элементов имеют сходную природу, а другие сильно различаются. Это способствовало разработке схем классификации элементов, кульминацией которых стала первая периодическая таблица элементов Дмитрия Менделеева (1834–1907) в 1869 году. причинам, по которым одни атомы соединяются вместе, а другие нет. Это привело к развитию теорий химической связи в девятнадцатом веке.

Химикам девятнадцатого века было трудно принять концепцию Дальтона о том, что материя состоит из этих несжимаемых частиц, окруженных атмосферой тепла. Однако если в качестве инструмента использовать понятие атомного веса, то синтез соединений значительно упрощается. Модель атома, в которой атомы всегда сохраняли свою идентичность, показала, почему в природе существует закон сохранения массы и почему не может происходить превращение элементов: атом свинца никогда не мог превратиться в атом золота, так как атомы всегда сохраняли свою идентичность. личность независимо от того, что вы сделали с ними. Атомная теория утверждает, что атомов столько же, сколько элементов в природе, и что внутри элемента все атомы одинаковы.

Было много скептицизма в отношении атомной теории по нескольким причинам. Наиболее очевидной была неспособность Дальтона физически продемонстрировать присутствие атомов в материи.

Даже если бы вы не могли показать их физическое присутствие, относительный вес атомов был бы полезен как средство химического синтеза. Именно в этом свете атомная теория
его наибольшая полезность в первой половине девятнадцатого века.