Естествознание

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ  
ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
Российский госудаРственный унивеРситет пРавосудия

Москва
2018

ЕСТЕСТВОЗНАНИЕ

Учебное пособие  

Т. И. Ахмедова
О. В. Мосягина

А в т о р ы:

Т. И. Ахмедова, старший преподаватель кафедры 
общеобразовательных дисциплин РГУП, Почетный работник общего 
образования Российской Федерации (Разделы II–III);
О. В. Мосягина, старший преподаватель кафедры 
общеобразовательных дисциплин РГУП.

Р е ц е н з е н т

Р. А. Фандо, Почетный работник общего образования РФ, лауреат 
премии Президента РФ, лауреат гранта Москвы в области наук 
и технологий в сфере образования.

Ахмедова Т. И., Мосягина О. В.

Естествознание: Учебное пособие для среднего профессионального образования. 2 изд., исправ. и дополн. — М.: РГУП, 2018 (с приложением на Информационно-образовательном портале РГУП).

ISBN 978-5-93916-694-2

Учебное пособие «Естествознание» представлено в виде печатного материала и электронного приложения на Информационно-образовательном портале 
РГУП: www.op.raj.ru.
Носителем теоретической информации является учебное пособие, в котором 
представлен материал, соответствующий программе курса. В Приложение вынесены контролирующие материалы — тестовые задания, а также дополнительный 
материал по темам, информация для дополнительного чтения, биографические 
справки, тренажеры для отработки изученного материала, презентации, рубрики: 
«Проверь свои знания», «Это интересно» и др.
Пособие предназначено для системы среднего профессионального образования.

 
    © Ахмедова Т. И., 2018
 
    © Мосягина О. В., 2018
 
    © Российский государственный  
ISBN 978-5-93916-694-2 
         университет правосудия, 2018

УДК 168.521
ББК 20
А 95; М 84

Содержание1

 
 
 
 

 
Антюшин С. С. Естествознание как неотъемлемый компонент культуры, 
внутреннего мира и практики человека . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

От авторов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

Раздел I. Физические знания – фундаментальная  
основа естествознания 

Глава 1. Гравитационные взаимодействия
1.1. Геоцентризм. Гелиоцентризм. Законы Кеплера . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
1.2. Закон всемирного тяготения. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
1.3. Гравитационное взаимодействие в жизни планеты Земля. . . . . . . . . . . 35
1.4. Роль гравитационного взаимодействия в эволюции Солнечной 
системы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
1.5. Гравитационное поле . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

Глава 2. Электромагнитные взаимодействия
2.1. Электромагнитные силы. Электрический заряд . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
2.2. Закон сохранения заряда. Электризация . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
2.3. Закон взаимодействия наэлектризованных тел . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
2.4. Природные магниты. Их взаимодействие. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
2.5. Электродинамические явления . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
2.6. Электрические и магнитные поля . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
2.7. Электромагнитная индукция. Взаимосвязь электрических 
и магнитных полей. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
2.8. Биологическое действие электромагнитных излучений . . . . . . . . . . . . 68
2.9. Электромагнитные взаимодействия в природе . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71

1 Разделы, выделенные тоном, представлены на Информационно-образовательном портале РГУП: www.op.raj.ru.

Естествознание 

4

Глава 3. Световые явления
3.1. Законы распространения света. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
3.2. Развитие представлений о природе света . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
3.3 Дисперсия света. Цвет и свет . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
3.4. Свет и волновые явления. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
3.5. Свет как поток частиц . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85

Глава 4. Ядерное взаимодействие
4.1. Строение атомного ядра. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
4.2. Ядерные силы. Энергия связи атомных ядер . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
4.3. α-, β-распад. Естественная радиоактивность. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
4.4. Радиоактивность в природе 
4.5. Период полураспада. Закон радиоактивного распада. . . . . . . . . . . . . . . 96
4.6. Искусственная радиоактивность. Ядерные реакции. . . . . . . . . . . . . . . . 97
4.7. Деление тяжелых ядер . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
4.8. Термоядерные реакции . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102
4.9. Биологическое действие радиоактивных и других ионизирующих 
излучений . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103

Глава 5. Слабые взаимодействия. Элементарные частицы
5.1. Общие представления об элементарных частицах . . . . . . . . . . . . . . . . 107
5.2. Античастицы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
5.3. Нейтрино. Нейтрино во Вселенной. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111
5.4. Эволюция звезд 
5.5. Классификация элементарных частиц . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113

Глава 6. Основы термодинамики и общие закономерности природных систем
6.1. Термодинамика. Основные понятия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117
6.2. Температура. Термометр. Шкалы температур . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120
6.3. Внутренняя энергия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122
6.4. Законы термодинамики . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124
6.5. Необходимость экономного расходования энергии
6.6. Необратимость тепловых процессов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126
6.7. Общее понятие об энтропии . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130
6.8. Общие представления о синергетике. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133

Глава 7. Основные этапы развития представлений о физической картине мира
7.1. Истоки физических знаний
7.2. Накопление и развитие физических знаний в эпоху Средневековья 
и эпоху Возрождения
7.3. Возникновение классической механики. Механистическая 
картина мира
7.4. Электромагнитная картина мира
7.5. О современной физической картине мира . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136

Содержание


Глава 8. Эволюция Вселенной
8.1. Структура Вселенной . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142
8.2. Рождение Вселенной . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144
8.3. Представление об основных космологических теориях Вселенной. . . 146

Раздел II. Химические знания о материи

Глава 9. Строение атомов, периодический закон и периодическая система 
химических элементов Д. И. Менделеева в свете теории строения атомов
9.1. Микромир. Развитие представлений. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148
9.2. Периодический закон и периодическая система химических  
элементов Д. И. Менделеева (1869) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151
9.3. Строение атомов и периодическая система химических элементов 
Д. И. Менделеева . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154
9.3.1. Развитие представлений о строении атомов
9.3.2. Строение атомов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154
9.3.3. Движение электронов в атоме . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155
9.3.4. Распределение электронов в атоме . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156
9.4. Периодичность свойств атомов химических элементов. . . . . . . . . . . . 159
9.5. Валентность и валентные возможности атомов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161

Глава 10. Процессы, происходящие на микроуровне
10.1. Свойства атомов химических элементов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164
10.2. Степень окисления и валентность . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167
10.3. Взаимодействия атомов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169
10.3.1. Ковалентная связь . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169
10.3.2. Основные характеристики ковалентной связи
10.3.3. Ионная связь. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171
10.3.4. Металлическая связь . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172
10.3.5. Водородная связь . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173

Глава 11. Микро- и макроуровень организации вещества
11.1. Зависимость свойств веществ от строения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175
11.1.1. Молекулярное строение веществ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176
11.1.2. Немолекулярное строение веществ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177
11.2. Классификация сложных неорганических соединений. . . . . . . . . . . 180
11.3. Количественные характеристики веществ. Расчеты по формулам. . . 186
11.3.1. Вычисление массовой доли химических элементов 
в соединениях . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 187
11.3.2. Вычисления по формулам с использованием понятий 
«количество вещества», «объем», «масса», «число молекул» . . . . . . . . 188
11.4. Водные растворы. Концентрация растворов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191

Естествознание 

6

Глава 12. Химические реакции
12.1. Основные законы химии . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194
12.2. Классификация химических реакций . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195
12.3. Скорость химических реакций . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198
12.4. Окислительно-восстановительные реакции. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201
12.4.1. Типы окислительно-восстановительных реакций
12.4.2. Значение окислительно-восстановительных реакций 
в природе и технике
12.5. Химическое равновесие . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204
12.6. Расчеты по уравнениям химических реакций
12.7. Металлические элементы и их соединения
12.8. Неметаллические элементы

Глава 13. Природные и синтетические органические соединения . . . . . . . . . 207
13.1. Теория химического строения органических соединений. . . . . . . . . 208
13.2. Количественные характеристики органических веществ (вывод 
формул) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210
13.2.1. Вывод формулы вещества по известным массовым долям 
химических элементов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210
13.2.2. Вывод молекулярной формулы вещества по относительной 
плотности его паров и массе продуктов сгорания . . . . . . . . . . . . . . . . . 212
13.3. Основные классы органических соединений. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215
13.3.1. Предельные углеводороды — алканы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 216
13.3.2. Непредельные углеводороды — алкены. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 218
13.3.3. Непредельные углеводороды — алкины . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221
13.3.4. Ароматические углеводороды — арены . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222
13.4. Природные источники углеводородов
13.5. Классы органических соединений, содержащие функциональные 
группы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 225
13.5.1. Спирты. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 226
13.5.2. Альдегиды . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 228
13.5.3. Карбоновые кислоты. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 228
13.6. Синтетические высокомолекулярные вещества и полимерные 
материалы на их основе
13.7. Жизненно важные органические соединения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 230
13.7.1. Жиры . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 230
13.7.2. Углеводы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 231
13.7.3. Аминокислоты . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 234
13.7.4. Основные химические реакции курса органической  
химии

Содержание


Раздел III. Биологические знания о материи

Глава 14. Наиболее общие представления о жизни
14.1. Признаки и уровни организации живой материи . . . . . . . . . . . . . . . . 237
14.2. Концепции возникновения жизни на Земле. Гипотеза А. И. Опарина
14.3. Современная классификация органического мира. . . . . . . . . . . . . . . 244
14.4. Вирусы — неклеточные формы жизни . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 246
14.5. Бактерии — одноклеточные прокариоты . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 250

Глава 15. Основные проявления жизнедеятельности организмов
15.1. Развитие представлений о клетке. Клеточная теория. . . . . . . . . . . . . 254
15.1.1. Развитие представлений о клетке . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 254
15.1.2. Клеточная теория. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 258
15.2. Неорганические компоненты клеток . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 259
15.3. Органические компоненты клеток. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 261
15.3.1. Белки и здоровье человека . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 261
15.3.2. Углеводы и здоровье человека . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 265
15.3.3. Жиры и жизнь. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 267
15.3.4. Нуклеиновые кислоты . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 264
15.3.5. АТФ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 270
15.4. Строение клеток . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 271
15.5. Биохимические процессы — процессы жизнедеятельности . . . . . . . 273
15.5.1. Фотосинтез — пример пластического обмена. Хемосинтез . . . 273
15.5.2. Биосинтез белков. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 275
15.5.3. Энергетический обмен в клетке . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 280
15.6. Непрерывность жизни. Митоз . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 280
15.7. Размножение организмов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 284
15.7.1. Бесполое размножение
15.7.2. Половое размножение
15.7.3. Мейоз . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 285
15.7.4. Развитие половых клеток
15.7.5. Оплодотворение
15.8. Развитие организмов
15.9. Закономерности наследования признаков . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 286
15.9.1. Генетика — наука о наследственности и изменчивости 
организмов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 286
15.9.2. Развитие представлений и науки. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 286
15.9.3. Основные понятия, термины и законы современной 
генетики. Закономерности наследования признаков . . . . . . . . . . . . . . 291
15.9.4. Наследуемые признаки у человека . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 296
15.10. Законы Менделя . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 298
15.11. Генетика человека. Методы изучения генетики человека.. . . . . . . . 301

Естествознание 

8

15.12. Генетика пола. Наследование признаков, сцепленных  
с полом . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 306
15.13. Наследственная изменчивость организмов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 310
15.14. Основы селекции растений, животных и микроорганизмов

Глава 16. Эволюция — историческая и биосистемная организация жизни
16.1. Додарвиновский период развития биологии
16.2. Эволюционное учение Ч. Дарвина
16.3. Положение человека в системе животного мира.

Глава 17. Человек и окружающая среда. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 313
17.1. Развитие представлений о биосфере . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 316
17.2. Живое вещество биосферы. Многообразие живых организмов . . . . 319
17.3. Учение В. И. Вернадского о биосфере . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 323
17.4. Биосфера и человек. Ноосфера. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 331

Литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 335

Перечень таблиц, схем и рисунков
Таблица 1. Последовательность заполнения энергетических 
подуровней у элементов различных периодов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157
Таблица 2. Электронная конфигурация внешнего энергетического 
уровня у элементов главных подгрупп (1–4-й периоды). . . . . . . . . . . . . . . 159
Таблица 3. Изменение свойств химических элементов  
и их соединений . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160
Таблица 4. Относительная электроотрицательность элементов  
(по Полингу) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165
Таблица 5. Физические характеристики некоторых веществ . . . . . . . . . . . 175
Таблица 6. Сравнительная характеристика веществ молекулярного 
и немолекулярного строения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177
Таблица 7. Примеры кислотных оксидов и соответствующих им  
кислот. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182
Таблица 8. Примеры неорганических кислот и образованных от них 
некоторых солей. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184
Таблица 9. Физические свойства некоторых металлов
Таблица 10. Виды стали и ее использование
Таблица 11. Сравнение свойств аллотропных соединений
Таблица 12. Основные классы углеводородов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215
Таблица 13. Сравнение строения углеводородов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215
Таблица 14. Сравнение свойств этилена и этана . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 219
Таблица 15. Превращение веществ одного гомологического ряда 
углеводов в другой . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 224
Таблица 16. Классификация соединений с функциональными  
группами . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 225
Таблица 17. Некоторые представители карбоновых кислот . . . . . . . . . . . . 229

Содержание


Таблица 18. Практическое использование полимеров, полученных 
реакциями полимеризации
Таблица 19. Практическое использование некоторых полимеров, 
полученных реакциями поликонденсации
Таблица 20. Биологическое значение некоторых аминокислот . . . . . . . . . 235
Таблица 21. Наиболее известные вирусные заболевания и способы их 
распространения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 249
Таблица 22. Некоторые наиболее известные бактериальные 
заболевания человека и способы их распространения . . . . . . . . . . . . . . . . 252
Таблица 23. Развитие представлений о клетке . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 255
Таблица 24. Органоиды клеток . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 271
Таблица 25. Генетический код . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 276
Таблица 26. Основные этапы развития генетики. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 286
Таблица 27. Наследуемые признаки у человека (полное доминирование) . . 296
Таблица 28. Развитие представлений о биосфере . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 316

Схема 1. Классификация науки. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
Схема 2. Научный метод.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
Схема 3. Функции науки. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
Схема 4. Современные источники электромагнитного излучения . . . . . . . 69
Схема 5. Основные характеристики фотона . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
Схема 6. Классификация (систематизация) частиц . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116
Схема 7. Ячейки Хунда для записи распределения электронов  
по уровням. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158
Схема 8. Классификация неорганических веществ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181
Схема 9. Генетическая связь между классами  неорганических соединений . . . 185
Схема 10. Схема возникновения жизни
Схема 11. Классификация живых организмов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 245
Схема 12. Схема фотосинтеза . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 274
Схема 13. Световая фаза фотосинтеза. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 275
Схема 14. Виды наследственной изменчивости . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 310
Схема 15. Происхождение и эволюция человека
Схема 16. Круговороты веществ и превращение энергии в биосфере. . . . 326

Рис. 1. Влияние Луны на Землю: образование приливов и отливов  
на Земле. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
Рис. 2. Крутильные весы, с помощью которых Кулон исследовал  
закон взаимодействия заряженных тел. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
Рис. 3. Направление действия кулоновских сил.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
Рис. 4. Взаимодействие проводников с током. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
Рис. 5. Определение направления силы Ампера с помощью правила 
левой руки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55

Естествознание 

Рис. 6. Направление силовых линий электрических полей, созданными 
одиночными зарядами. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
Рис. 7. Направление силовых линий электрических полей, созданными 
системой двух зарядов: 1) разноименных, 2) одноименных. . . . . . . . . . . . . 62
Рис. 8. Направление силовых линий электрического поля, созданного 
двумя заряженными параллельными пластинами.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
Рис. 9. «Моментальный снимок» электромагнитной волны. . . . . . . . . . . . . 67
Рис. 10. Графическая зависимость удельной энергии связи 
от массового числа. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92
Рис. 11. Строение атомов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154
Рис. 12. Примеры образования σ-связей . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170
Рис. 13. Образование π-связи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170
Рис. 14. Молекулярная кристаллическая решетка . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176
Рис. 15. Атомная кристаллическая решетка алмаза . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178
Рис. 16. Ионная кристаллическая решетка хлорида натрия . . . . . . . . . . . . 179
Рис. 17. Металлическая кристаллическая решетка. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179
Рис. 18. Формулы строения пропана. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 208
Рис. 19. Особенности веществ, относящихся к разным классам 
органических соединений. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209
Рис. 20. Электронное строение и форма молекулы метана . . . . . . . . . . . . . 217
Рис. 21. Схема образования π-связи в молекуле этилена. . . . . . . . . . . . . . . 218
Рис. 22. Образование π-связей в молекуле ацетилена . . . . . . . . . . . . . . . . . 221
Рис. 23. Формула Кекуле . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222
Рис. 24. Схема образования связей в молекуле бензола. . . . . . . . . . . . . . . . 222
Рис. 25. Современная формула молекулы бензола . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223
Рис. 26. Форма и виды некоторых вирусов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 247
Рис. 27. Формы и внешний вид бактерий. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 250
Рис. 28. Структура белка . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 262
Рис. 29. Фрагмент молекулы ДНК. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 269
Рис. 30. Структура т-РНК . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 270
Рис. 31. Сравнение растительной и животной клеток . . . . . . . . . . . . . . . . . 273
Рис. 32. Матричный синтез белковых молекул . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 278
Рис. 33. Синтез и-РНК. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 279
Рис. 34. Синтез белковых молекул. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 279
Рис. 35. Развитие половых клеток
Рис. 36. Превращение зиготы в многоклеточный зародыш
Рис. 37. Генетическая родословная Королевы Виктории . . . . . . . . . . . . . . 302
Рис. 38. Фрагменты родословной А. С. Пушкина . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 304
Рис. 39. Кариотип — хромосомный набор мужчины . . . . . . . . . . . . . . . . . . 307
Рис. 40. Наследование пола у человека . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 308

Естествознание как неотъемлемый 
компонент культуры, внутреннего мира 
и практики человека

Известная формула «знание — сила», приписываемая философу, 
ученому, государственному деятелю Нового времени Френсису Бэкону, 
может быть интерпретирована различным образом, но в любом случае 
знание для человека — первостепенная ценность, абсолютно необходимое качество.
С английского языка фраза knowledge is power может быть переведена 
на русский не только как «знание — сила», но и как «знание — власть» 
(power — сила, мощность, энергия, могущество, власть, влияние, полномочие, возможность, способность и др.). Нечто похожее можно сказать 
и о латинском варианте известного афоризма «Scientia potentia est». Говорят же: «кто владеет информацией, тот владеет миром».
Именно способность получения, накопления, передачи и развития 
знаний об окружающем мире делает человека человеком. Поэтому будет 
справедливым утверждение о том, что объем и качество знаний в значительной степени определяют, образно говоря, меру «человеческого» 
в каждом из нас.
При этом важно помнить, что нет в мире двух абсолютно одинаковых людей: как нет двух одинаковых отпечатков пальцев или абсолютно 
повторяющихся по форме ушей — так нет и двух одинаковых индивидуальных сознаний, уникальность которых обусловлена совокупностью 
конкретных знаний и умением эффективно ими пользоваться (впрочем, 
умение тоже основано на определенных знаниях). Знания — еще и один 

Естествознание 

12

их главных факторов, делающих людей разными, обеспечивающий нашу 
индивидуальность, определяющий заинтересованность людей друг в друге. Чем больше мы знаем, тем интереснее мы для других людей, тем нужнее обществу.
Знания — это важнейшая детерминанта и всего человечества, и каждого человека. Процесс их накопления, формирования и совершенствования методов (и технологий) их использования является отличительной 
особенностью человека, необходимым проявлением активности общества и каждого человека.
Возможна ли в этом процессе какая-то мера? Действительно, процесс 
постоянного накопления знаний, как и любой эволюционный процесс, 
не может избежать противоречий, проблем, с одной стороны, а с другой — требует определенных ориентиров: например, что изучать, как, 
в какой степени.
Все знать невозможно. «Все» в отношении знаний выглядит неопределенно. Скажем, человечество не знает до конца ни источника своего 
возникновения, ни параметров своего «дома» — планеты Земля, ни интеллектуальных и физических возможностей человека. Не знает, но активно стремится к тому, чтобы знать это и многое другое как можно полнее. Другими словами, процесс пополнения знания непрерывен, и «все» 
знание просто не поддается точному учету.
В таком случае какими знаниями должен обладать отдельный индивид? Вероятно, ему следовало бы знать все или почти все по крайней 
мере в определенной области деятельности, в профессии, в сфере своих 
интересов. Но любая сфера деятельности или интересов всегда связана 
с другими сферами — пограничными. Автономность человека и созданных им систем всегда относительна.
Это означает, что одними «исключительно специальными» знаниями 
никому из людей не обойтись. Врач должен иметь знания из области физики, химии. Агроном обязан иметь представления о свойствах и возможностях сельскохозяйственной техники. Руководителю производственного предприятия необходимы отнюдь не поверхностные знания в сфере 
психологии, социологии и т. д. И все они должны ясно представлять себе 
систему социальной регуляции, в том числе требования морали, правовые нормы и многое другое.
Точно так же и юрист не может довольствоваться узкопрофессиональными знаниями. Изучение одних лишь юридических наук привело бы 
к формированию весьма «однобокой» личности, эдакого «социального 

Естествознаниекакнеотъемлемыйкомпоненткультуры,внутреннегомира
ипрактикичеловека

пазла», который может пригодиться лишь в единственном месте наисложнейшей и постоянно меняющейся картины общества. В противном случае такой элемент будет бесполезным и, скорее всего, смещенным на далекую периферию социальных отношений за ненадобностью.
К тому же отсутствие знаний в «пограничных областях» создает трудности в применении специального профессионального «багажа» и опыта.
Другими словами, реальность обусловила потребность большого времени и серьезных усилий для получения намеченного объема знаний. 
А если учесть постоянное усложнение окружающего нас мира, то становится очевидной необходимость постоянного упорного совершенствования своей системы знаний.
При этом невозможно не обращать внимания на следующее противоречие. С одной стороны, любому специалисту невозможно обойтись лишь 
«специальными» знаниями ни в своей повседневной профессиональной 
деятельности, ни в обычной жизни. С другой стороны изучить в полном 
объеме даже знания, непосредственно касающиеся профессии, практически невозможно — они постоянно пополняются. В любой конкретной 
сфере профессиональной деятельности (например, в криминалистике 
или в ее разделе — судебной баллистике) постоянно формируются новые теоретические концепции или отдельные взгляды, возникает новый 
практический опыт. Обобщением нового знания занимаются ученые, 
но и они обречены на обладание относительно полным знанием (образно говоря, на незнание). Даже они, и в достаточно узкой области знания, 
нередко специализируются не на всех его аспектах, не на «всем объеме».
Так было не всегда. В Древнем мире, в Средние века люди могли аккумулировать в своем опыте значительную часть знания, накопленного человечеством к тому моменту. Во всяком случае, мудрецы далекого 
прошлого зачастую были одновременно и философами, и ученымиестествоиспытателями, и врачами, и знатоками (а порой, и успешными 
практиками) в сфере социального строительства, права. Такими были 
Фалес, Платон, Аристотель, Марк Аврелий, Ибн Сина и некоторые другие мудрецы прошлого.
Со временем достичь глубины в нескольких сферах знания стало весьма проблематично, и этого добиться в настоящее время все более сложно, когда знания в любой их области стремительно множатся. Впрочем, 
это неизбежный процесс в век непрерывного усложнения общества — 
его структуры, компонентов и элементов, из которых оно складывается, 
информационной составляющей и т. д.

Естествознание 

14

Рано или поздно перед любым рефлексирующим человеком в том 
или ином виде возникает дилемма: знать «немного обо всем» или «все — 
о немногом»?
Некоторые из наших современников выбирают (может быть, не всегда до конца осознавая свой выбор) первое. Они скользят по гладкой 
поверхности быстро растущего информационного «пузыря». Для кого-то из нынешних «потребителей информации» достаточно только 
небольшой части этой плоской поверхности, которая для них трансформируется в экран телевизора, монитор ПК или окошко мобильного 
телефона… В конечном счете, глубины такие люди, как правило, не достигают ни в чем.
Печально, но они не знают своих возможностей, слабо представляют свое место в мире, часто теряют всякий смысл своего существования, 
либо просто живут, не задумываясь, «перемалывая» природные и общественные ресурсы в том объеме, который доступен в их социально-статусном положении.
У человека, а тем более у человека образованного, есть предназначение созидать: выращивать хлеб и строить, защищать соотечественников 
от опасностей и обеспечивать их комфорт, воспитывать достойное следующее поколение. Среди важных целей человека — работа над осознанием, углублением понимания смыслов нашей земной цивилизации, 
над гармонизацией отношений между людьми, большими социальными 
группами, между обществом и природой.
Чтобы понимать (понимать в принципе, понимать окружающие нас 
процессы, закономерности природы, общества, понимать себя), нужно 
знать, и знания для этого нужны основательные, твердые.
Сегодня растет внимание к внутреннему миру человека, к его способности понимать себя, свое место в обществе, а общества — в природе. 
Во многих странах ставится вопрос об увеличении доли гуманитарного 
знания в образовательном процессе.
Повышаются требования не только к профессиональным качествам 
сотрудника, но и к уровню его общей культуры, к способности широко 
мыслить, генерировать идеи, творчески решать поставленные задачи. 
Ставится вопрос и в России о том, чтобы высшее образование со временем стало всеобщим, нормой для всех граждан. Такие тенденции свидетельствуют о повышении интереса к человеку, его мировоззрению, 
знаниям, качественным особенностям индивида и как специалиста, 
и как члена общества, к гармоничной личности.

Естествознаниекакнеотъемлемыйкомпоненткультуры,внутреннегомира
ипрактикичеловека

Поэтому правильнее всего знать многое о немногом и понемногу 
о многом. Другими словами, нужно быть профессионалом в своей деятельности, стремиться к тому, чтобы в своей профессии как можно больше (многое — о немногом), в идеале — обладать уникальными знаниями 
и опытом в своей специальности. При этом необходимо обладать остаточной суммой знаний, прочно связывающей интеллектуальный и духовный багаж человека со всеми остальными знаниями человечества 
(понемногу о многом).
Подобные принципы заложены в любой системе образования. На начальных этапах обучаемому предлагается освоение знаний более общего 
характера, но «от семестра к семестру» постигаемые знания становятся 
все более «специальными». Для студентов одних учебных заведений это 
выражается в углубленном изучении технических дисциплин, для других — естественнонаучных, для третьих — общественно-гуманитарных.
В то же время для специалистов в любой области на протяжении всей 
жизни остается важным общественно-гуманитарное знание. Студенты 
получают его на занятиях по философии, истории, социологии, искусствоведению и другим общественно-гуманитарным дисциплинам. Многие и после окончания учебных заведений самостоятельно продолжают 
настойчиво пополнять свои знания об обществе и результатах активности человека. Чувствовать «пульс» общества, понимать и оценивать социальные процессы становится внутренней потребностью большинства 
рефлексирующих людей.
Иногда эта потребность перерастает в серьезный интерес и даже приобретает черты профессионализма. Многие инженеры, ученые-естествоиспытатели, врачи становятся руководителями, управленцами, историками, политическими деятелями, пишут философские труды. Причем 
часто они добиваются в этих, казалось бы, чужих для них сферах деятельности существенных результатов. Французский врач Ж. Ламетри больше 
известен как выдающийся философ эпохи просвещения. Русские врачи 
В. В. Вересаев, А. П. Чехов, М. А. Булгаков известны как замечательные 
писатели. Не все знают, что талантливый русский композитор А. П. Бородин был известным химиком.
А может ли экономист или юрист стать инженером, математиком? 
Пусть такие метаморфозы не часты, это говорит скорее об определенной специфичности, особой сложности технических и естественнонаучных знаний, но этим не умаляется их значимость. Естественнонаучный 
компонент так же необходим ученому-обществоведу, практику в сфере 

Естествознание 

16

социальных отношений для его гармоничного развития, как общественно-гуманитарные знания — естествоиспытателю, инженеру, технику.
Для специалистов-«гуманитариев» важно получить пусть не всегда 
одинаково глубокие, но твердые знания в области естественных наук. 
Эти знания служат не только важными основаниями ориентации индивида в повседневной жизни, прямо-таки перенасыщенной проявлениями технического прогресса. Они прежде всего являются необходимыми 
составными частями мировоззренческой базы современного человека, 
кем бы он ни был.
Современная культура немыслима вне научного знания. Конечно, наука — не единственный способ осмысления мира, но именно она стремится к наибольшей адекватности его отражения, к наибольшей полноте и точности его описания, к исключению ошибок и необъективности 
в понимании процессов и явлений природы. Если философия, искусство, религия своими методами стремятся формировать представление 
человека о мире, опираясь прежде всего на его чувства, то собственные 
науки делают все, чтобы эти представления основывались на точных 
непротиворечивых знаниях, на прочной эмпирической базе, на фактах.
Начиная с Нового времени роль науки в жизни общества неуклонно 
повышается и в авангарде этого процесса, безусловно, остаются естественные науки. Они — неотъемлемая составляющая культуры человечества: и духовной — как передовой компонент мысли, интеллектуальной 
активности, и материальной — как овеществленный результат этой активности. Достижения естественных наук зачастую приобретают не только общенаучное, но и общемировоззренческое значение.
Это значит, что недооценка естественнонаучного знания делает субъекта социальных отношений просто несовременным, в определенной 
степени «выпавшим» из современного культурного поля. Человеку, претендующему на статус образованного члена общества, дипломированного специалиста, необходимо ясно представлять себе картину мира, основанную на современных достижениях естественных наук, и, без физики, 
астрономии, химии, биологии это невозможно.
Изучение современного естествознания важно. Оно являет собой передовые образцы познавательной деятельности, вырабатывает прогрессивные методы исследования окружающей действительности и другие 
формы освоения и осмысления природы, общества и самого человека. 
История развития познания показывает, что на протяжении по крайней мере многих последних столетий эволюции человечества именно 

Естествознаниекакнеотъемлемыйкомпоненткультуры,внутреннегомира
ипрактикичеловека

естествознание занимает передовые позиции в процессе накопления 
знаний, в выработке наиболее эффективной методологии исследования 
различных форм живой и неживой природы.
Усвоение естественнонаучных принципов постановки и решения познавательных задач дисциплинирует мышление начинающих исследователей, повышает эффективность их исследовательской деятельности. 
Для человека, вступающего в активную социальную жизнь, изучение основ естественных наук важно самим динамизмом их развития. Характер 
развития науки задает не просто новые скорости приращения знания, 
а новые темпы жизни. Мы уже никогда не вернемся в те времена, когда 
в жизни нескольких поколений людей не происходило существенных 
изменений. Стремительное развитие технологий, в значительной мере 
изменяющее облик человеческого общества, происходит уже на глазах 
одного поколения людей. Темпы развития науки, рост объема и качества информации в значительной мере детерминируют социальное бытие, их нельзя не учитывать.
Изучение естествознания является актуальным и в связи с тем, что 
в ходе его развития накоплен богатый опыт моделирования картины 
мира, отдельных явлений, процессов, систем окружающей действительности. Знакомство с этими моделями позволяет более полно и всесторонне 
осмыслить сложность и иерархичность природы, дает возможность более 
точно определить место человека и сформированных им систем во Вселенной, адекватно представить себе сложность и динамичность социальных 
систем, взаимосвязанность из элементов. Опыт естественных наук создает условия для более точного понимания места и роли права в обществе.
Еще одной причиной, указывающей на важность основательного 
изучения естественнонаучного знания, является существование вненаучных форм освоения мира. Представители всевозможных паранаук 
нередко претендуют на научный статус создаваемых ими текстов, обоснованность выдвигаемых положений, стремятся убедить общество в эффективности и необходимости своей деятельности. Другими словами, 
они заявляют о владении истинными знаниями, тем самым дезориентируя общество. Зачастую такая деятельность на поверку оказывается 
беззастенчивым мошенничеством, которое основано на доверчивости 
людей, на их недостаточной осведомленности в сфере естественных наук.
Для юриста определенная погруженность в мир естественных наук 
может приобрести особую значимость, помимо общекультурной составляющей, важной для любого образованного, социально активного члена 

Естествознание 

18

общества. Четкое понимание картины мира, динамики его освоения научным сообществом, знакомство с методами исследования и основными 
достижениями современного естествознания дает возможность юристу 
более эффективно осуществлять свою профессиональную деятельность. 
С одной стороны, такой опыт делает более устойчивым его мировоззренческие позиции, с другой — дает возможность с большей уверенностью отделять научную деятельность от шарлатанства, а в отдельных 
случаях — действенно противостоять откровенным мошенникам в своей практической работе.
Современный мир пронизан достижениями человека в технической 
сфере, это очевидно. Но для того, чтобы не отставать от современной 
культурной парадигмы, мало понимать важность техники в жизни современного человека и пользоваться этой техникой. Нужно понимать 
основы функционирования технической сферы, которые представляют 
естественные науки — физика, химия, биология, а также математика. 
Этот аспект делает изучение основ естествознания весьма актуальным.
Изучение основ естественных наук позволяет человеку более рельефно осознавать непохожесть других основных подходов в понимании 
окружающей действительности, и, прежде всего, философии и искусства. 
Умение видеть многообразие способов понимания реальности — это путь 
к пониманию общества в целом, к осмыслению сложностей при оценке совокупности социальных отношений при работе, связанной с формированием или коррекцией этих отношений. Понимание индивидом 
необходимости различных уровней, способов, возможностей познания 
человеком окружающего мира делает его самого более глубоким, сложным, толерантным, интересным и, в конечном итоге, более самодостаточным и полезным обществу.
Изучение естествознания, его развития способствует и формированию конкретно-исторического мышления активного члена общества. 
Это особенно важно для специалиста в сфере права, для человека, профессионально занимающегося вопросами, связанными с совершенствованием социальных параметров конкретного общества в конкретный 
период его эволюции.
Порядок изложения материала в предлагаемом курсе в значительной 
мере отражает эволюцию самого естествознания, которое на начальных 
этапах своего развития было представлено прежде всего решением познавательных проблем в области физики, астрономии. Позже в отдельные отрасли научного знания выделились химия, биология. В то же время