Исследовательская работа по теме: «золотая пропорция и человек»

МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФФЕСИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

СВЕРДЛОВСКОЙ ОБЛАСТИ

ГБОУ СПО

«РЕВДИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОЛЛЕДЖ»

ЛИЦЕЙ

ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА ПО ТЕМЕ:

« ЗОЛОТАЯ ПРОПОРЦИЯ И ЧЕЛОВЕК»

ВЫПОЛНИЛИ:

Домрачева Елена,

Костина Дарья,

Чернышева Ольга,

Барановская Виктория

9 класс

Руководитель:

Пикулева Н.А., преподаватель ВКК;

Патракова ГГ.,

Преподаватель I КК
Ревда 2011 год

Содержание:

Введение
Основная часть «Золотая пропорция и анатомия человека»
1. 2.1 Из истории золотой пропорции и анатомии человека
2. 2.2 Золотая пропорция в строении тела человека, скелета человека
3. 2.3 Золотая пропорция и кровообращение
4. 2.4 Золотая пропорция и здоровье человека

3.Заключение

4.Список использованной литературы

Введение.

В седьмом классе мы работали над проектом «Золотое сечение», в процессе работы над проектом мы изучили много материала по теме «Золотая пропорция и человек». В восьмом классе при изучении анатомии человека мы поняли, что нам необходимо углубить и расширить свои познания о золотой пропорции, и это послужило стимулом для работы над данным проектом.

В поисках материала по интересующей нас теме мы пользовались библиотечным фондом, энциклопедическими словарями, ресурсами Интернета и конечно обратились к учебнику биологии за восьмой класс авторов Н.И. Сонин , М.Р.Сапин.

Целью нашего исследования является углубление знаний об анатомии человека.

Для достижения данной цели мы поставили перед собой следующие задачи:

Изучить литературу по теме исследовательской работы.
Отобрать материал интересный для нашего исследования.
Изучить источники в Интернете касающиеся нашей темы.
Обработать найденный материал и выбрать необходимое для проекта.
Исследовать анатомическое строение и здоровье человека с позиции правил золотого сечения.

Золотая пропорция и анатомия человека

1.1 Истоки анатомии уходят в доисторические времена. Наскальные рисунки эпохи палеолита свидетельствуют о том, что первобытные охотники уже знали о том расположении жизненно важных органов (сердца, печени и др.). Некоторые сведения о сердце, печени, трупов в Древнем Египте. Наибольшие успехи в изучении анатомии в древнем мире были достигнуты в античной Греции. Учения об отношениях и пропорциях также успешно развивалось в 4 веке до н.э. в Древней Греции, славившейся произведениями искусства, архитектуры, развитыми ремеслами, науки анатомии.

Среди первых известных истории науки ученых следует назвать Гиппократа (ок. 460 - 377 гг. до н. э.) одного из величайших древнегреческих врачей и анатомов, которого по праву называют отцом медицины. Он сформулировал учение о четырех основных типах телосложения и темперамента, собравшего в своих книгах имевшиеся в то время сведения о строении тела человека, описавшего некоторые кости крыши черепа, позвонки, ребра, внутренние органы, глаз, суставы, мышцы, крупные сосуды. Аристотель (384 - 322 гг. до н.э.), известный философ древности, изложил в своих книгах ряд интересных фактов о строении животных организмов, различал у животных, которых вскрывал, сухожилия и нервы, кости и хрящи. Аристотель дал название «аорта» главному кровеносному сосуду, отметил общие черты сходства человека с животными и ввел термин «антропология», утверждал, что «семя есть начало».

Безраздельное господство церкви в эпоху раннего (V - X вв.) тормозило прогресс естественных наук в странах Европы. В то же время быстро развивалась культура народов Востока. Мусульманская религия также запрещала вскрывать трупы, поэтому и там анатомия изучалась по книгам Гиппократа, Аристотеля, Галена, которые переводились на арабский язык.

В эпоху Возрождения анатомия, как и другие науки, шагнула далеко вперед. Особенно большой вклад в анатомию внесли Леонардо да Винчи (1452--1519) и Андрей Везалий (1514--1564). Художник, математик, инженер, Леонардо да Винчи вскрыл 30 трупов и сделал около 800 весьма точных и оригинальных рисунков костей, мышц, сердца и других органов и научно описал их. Он изучил пропорции тела человека, классифицировал мышцы и сделал попытку объяснить их функцию с точки зрения законов механики, описал ряд особенностей детского и старческого организмов. Его рисунки не потеряли исторического и познавательного значения и в наши дни, ибо это первые анатомически верные изображения тела человека, его органов и систем с натуры. Особенно высок уровень его работ по анатомии органов движения. По праву можно сказать, что Леонардо да Винчи первым изучил функциональную анатомию двигательного аппарата.

В 1628 г. английский ученый Уильям Гарвей в книге Анатомические исследования о движении сердца и крови у животных» доказал, что кровь движется по замкнутому кругу. Это выдающееся открытие вызвало ожесточенные нападки современников. В 1751 г. Гарвей в «Исследованиях о зарождении животных» опроверг учение Аристотеля о самозарождении и впервые высказал положение «всякое живое из яйца». Также куриное яйцо соответствует правилам золотой пропорции.

Эволюционная теория Чарльза Дарвина (1809--1882), изложенная в книгах «Происхождение видов путем естественного отбора» (1859) и «Происхождение человека и половой отбор» (1871), дала возможность объяснения особенностей строения тела человека.

Не секрет, что многие события в истории тесно связаны. В период рассвета Египетского государства бурно расцветали искусства и науки. Таким образом, ученые – анатомы, изучая организм человека, строение тела человека, заметили, что тело человека удовлетворяет некоторым замечательным пропорциональным зависимостям.
1.2 Золотая пропорция в строении тела человека, скелета человека.

Кто из нас не восхищался скульптурами Древней Греции, замечательными полотнами эпохи возрождения! Что притягивает нас, людей 21 века, к удивительным творениям, возраст которых превышает 2 -5 тыс. лет:? Несомненно красота человеческого тела.

Учение о пропорциях тела возникло расцвета Египетского государства. Египтяне установили, что длина тела человека в 19 раз больше длины среднего пальца. Это правило они соблюдали при создании статуй. Древнегреческие скульпторы использовали ширину ладони как единицу измерения; пропорции тела они выражали так: две ширины ладони – высота лица, три – длина ступни, четыре – расстояние от плеча до локтя и др.

С развитием науки и искусства анатомы и художники установили ещё ряд подобных соотношений, например: три длины головы равны длине туловища, три длины кисти – длине руки, три длины стопы – длине ноги, а размах рук равен длине туловища. Несомненно, об этом хорошо знал и великий художник эпохи Возрождения Леонардо Да Винчи.

Немецкий профессор Цейзинг в середине 18 столетия проделал огромную работу: он измерил более 2000 тел и высказал предположение, что золотое сечение выражает среднестатистический закон: деление тела точкой пупа – один из основных показателей золотого сечения. Пропорции мужского тела колеблются в пределах среднего отношения 13:8=1,625.

Пропорции золотого сечения проявляются и в отношении других частей тела – длина плеча, предплечья и кисти, кисти и пальцев и т.д.

Пропорции лица

Лицо человека.…Из миллиардов людей, живущих на Земле, не встретить и двух с одинаковыми лицами: каждое природа создает по «индивидуальному проекту». Это наша «визитная карточка» в огромном мире, на ней – печать нашей оригинальности, неповторимости, нашего «я». Академик П.К Анохин писал: «Красота человеческого лица, его искрящаяся индивидуальность, разнообразные проявления его выразительной игры являются источником вдохновения во все времена и у всех народов». Действительно, скульптор и художники, композиторы, писатели и поэты воспевали лицо человека в мраморе и бронзе, в красках и звуках, в стихах и прозе. И если перед вами произведение художника, то видишь не просто портрет, а сокровенную сущность человека, его внутренний мир. Этот мир неизъяснимым образом проступает во всех его чертах: в глубине глаз, в уголках губ, в сетке морщин.… Да, совсем не случайно лицо называют зеркалом души.

Создавая свои шедевры, художники и скульптора Поликлета, Лицо считается пропорциональным, если его можно разделить условно линиями по горизонтали на 4 равные части: от верхушки головы до края волосяного покрова, затем выделяется область лба, а следующая линия проводится прямо под носом. Считается также, что в среднем расстояние между ушами должно быть равно расстоянию от брови до нижнего края подбородка, а расстояние между наружными углами глаз должно соответствовать таковому от верхней граница носа до верхней границы подбородка ( край нижней губы).

Впрочем, ни точные пропорции, ни строгая симметрия правой и левой половин лица еще не гарантируют его красоты. Кстати сказать, небольшая асимметрия присуща лицам всех без исключения людей.

Даже лица Венеры Милосской и аполлона Бельведерского – всеми признанные эталоны красоты и гармонии – не имеют полной двусторонней симметрии. Что уж говорить о простых смертных! У нас одна половина лица, обычно левая, выше, а другая ниже. Высокая половина всегда немного уже, бровь расположена на ней чуть выше, глазная щель крупнее, а носогубная складка более выражена и прямолинейна. Причина асимметрии лица – в асимметрии костей, образующий лицевой скелет.

В апреле 1489 Леонардо да Винчи начал книгу о Человеке. В связи с этим книжным проектом, (который не был окончен) - он систематически изучал двух молодых людей и сравнил результаты замеров и соотношения размеров разных частей тела с единственной тогда старой теорией размеров- теорией Витрувиаса(Vitruvias)

итрувиас, довольно известный архитектор и инженер в Римской империи, написали трактат по архитектуре, треть которого состояла из описания размеров и пропорций тела. Он доказывал, что человеческая фигура, с протянутыми руками и вытянутыми ногами, впишется в квадрат и круг(правильные геометрические фигуры) и,тогда, геометрический центр человеческого тела совпадет с пупом.
Измерение Витрувиуса часто иллюстрировалось во времена Ренессанса и позже. Самый известный из этих рисунков - Цезаря Цесариано(Cesariano)-1521г. Подобно многим другим авторам,он связал две фигуры круг и квадрат. Чтобы вписать фигуру в квадрат находящийся в круге Цесариано нарисовал фигуру с очень длинными руками и ногами.
Леонардо да Винчи давал иное толкование древней теории Витрувиаса о размерах человеческого тела.
Он не интересовался геометрическими отношениями между кругом и квадратом, и два геометрических фигуры в его рисунке не связаны. На основе его собственных результатов он исправлял погрешности в измерениях Витрувиуса, руководствуясь собственным эмпирическим знанием человеческих размеров.
Таким образом, руки и ноги в его версии возвращаются к нормальному размеру. Теперь, центр круга(человек-круг) совпадает с пупом, а центр квадрата(прямоугольника)-несколько ниже.
Благодаря точности замеров Леонардо сумел преодолеть канон Старины

Бедра по ширине у мужчины равны ширине грудной клетки и составляют 3/4 высоты головы.
Длина руки с кистью равна трем высотам головы. Общая длина вытянутых рук плюс ширина плеч равна 3 + 3 + 2 = 8 голов, т.е. равна росту человека.
Локоть согнутой руки находится в нижнем положении на уровне пупка, в верхнем - на уровне макушки головы.
Расстояние между сосками у мужчин равно высоте головы.
Высота головы равна длине ступни и длине предплечья.
Длина кисти равна лицевой части (от подбородка до волос), также равна мозговой части головы, т.е. составляет 1/10 часть роста фигуры человека.
Высота стопы равна длине носа.
Ширина кисти равна длине среднего пальца.
Корень среднего пальца делит длину кисти пополам.
Окружность талии в два раза больше окружности шеи; окружность шеи в два раза больше окружности запястья.

Обратим внимание на некоторые пропорции.

Линия глаз делит высоту головы пополам (с волосами).
Половину нижней части этого деления определит кончик носа.
Линия глаз, разделенная на пять частей, определит положение внутренних уголков глаз.
Ширина носа по крыльям равна ширине глазной щели и расстоянию между глаз.
Разделив расстояние от носа до конца подбородка на три части, получим положение углов рта.
При естественной посадке головы границы уха находятся на уровне бровей и кончика носа.

1.3 Золотая пропорция в крови и сердце человека.

Кровь.

Кровь – это особая ткань, состоящая из форменных элементов и жидкого межклеточного вещества – плазмы. Кровь осуществляет связь между органами нашего тела, а также принимает участие в регуляции работы организма. Кровь защищает организм от ядовитых веществ, болезнетворных организмов: в крови ядовитые вещества нейтрализуются, а микробы уничтожаются клетками крови – лимфоцитами или обезвреживаются особыми защитными веществами.

Плазма.

Плазма крови – это межклеточное вещество, оно составляет около 60% её объёма и на 90-92% состоит из воды. В состав плазмы входят минеральные вещества(соли натрия, кальция и др.) и органические вещества(белки, глюкоза и др.) Плазма принимает участие в транспорте веществ и в свёртывании крови.

Форменные элементы.

Эритроциты – это безъядерные клетки диаметром 7 – 8 мкм, по форме напоминают двояковогнутый диск. Своё название эти клетки получили в связи с наличием в их цитоплазме дыхательного пигмента гемоглобина, способного присоединять и отщеплять газы, растворимые в крови, - кислород и углекислый газ. Эритроциты – высокоспециализированные клетки, в связи с чем они утратили ядро, митохондрии, клеточный центр, эндоплазматическую сеть. В следствие отсутствия ядра продолжительность жизни эритроцитов составляет 80 – 120 суток.

Лейкоциты – шаровидные клетки, в отличие от эритроцитов имеют ядро. На протяжении суток количество лейкоцитов в крови изменяется в связи с пищеварением и физической нагрузкой. Лейкоциты способны к активному движению, они могут проникать через стенку кровеносных капилляров в окружающую соединительную эпителиальную ткань и участвовать в защитных реакциях организма.

Тромбоциты представляют собой бесцветные полиморфные безъядерные тельца размером 1–4 мкм, образующиеся в красном костном мозге. Участвуют в свёртывании крови (при разрушении выделяется тромбопластин). Продолжительность жизни для большинства тромбоцитов около 8 – 10 дней, затем они разрушаются в печени, лёгких и селезёнке.

Золотая пропорция в составе крови.
Отношение количества плазмы в крови человека к количеству эритроцитов равно 1.6, то есть в полном соответствии с золотой пропорцией:
96% :60% = 1.6

Отношение количества тромбоцитов в 1 мм крови к количеству лейкоцитов в 3 мм равно 1.6- подчиняется правилу золотой пропорции:

40тыс.:25 тыс. = 1.6
Золотая пропорция в группах крови.
Каждому конкретному человеку свойственна одна из четырёх возможных групп крови. Каждая группа крови отличается содержанием особых белков в плазме и эритроцитах.

В нашей стране население распределяется по группам крови приблизительно так: 1 группа – 35%, 2 группа – 36%, 3 группа – 22%, 4 группа – 7%.

Отношение 2 группы крови к 3 группе равно 1.6, то есть подчиняется правилу золотой пропорции:
36%: 22% = 1.6

Отношение 1 группы к 3 группе тоже подчиняется правилу золотой пропорции:

35%: 22% = 1.6

. Учёными замечено, что люди, обладающие группой крови, подчиняющейся правилу золотого сечения, обладают более крепким здоровьем и дольше живут.

Таким образом, правилу золотой пропорции подчиняется даже состав крови и распределение групп крови у населения России в процентах
Сердце.
Сердце – это полый мышечный орган, расположенный в грудной полости и окружённый околосердечной сумкой. Это насос, гонящий кровь по сосудам. Оно разделено на четыре полости – камеры: правое и левое предсердия, правый и левый желудочки.

Сердечный цикл.

Сердце человека бьется равномерно – около 60 ударов в минуту в состоянии покоя. Сердце как поршень сжимает , а затем выталкивает кровь и гонит ее по телу. Предсердия выполняют роль резервуара, принимающего кровь из вен, а желудочки - насоса, ритмически перекачивающего кровь в артерии. Давление крови изменяется в процессе работы сердца. Наибольшей величины оно достигает в левом желудочке в момент его сжатия (систолы) . В артериях во время систолы желудочков кровяное давление достигает максимальной величины, равной 115-125 мм рт.ст. у здорового молодого человека. В момент расслабления сердечной мышцы (диастолы) давление снижается до 70-80 мм рт.ст. Отношение максимального (систолического ) к минимальному (диастолическому) давлению равно в среднем 1,6 ,т.е. близко к золотой пропорции.

У человека и у других млекопитающих имеется оптимальная («золотая») частота сердцебиения, при которой длительности систолы, диастолы и полного сердечного цикла соотносятся между собой в пропорции 0,618 : 0,382 , т.е. в полном соответствии с золотой пропорцией. Так, например, для человека эта частота равна 63 ударам в минуту, для собак – 94 , что отвечает реальной частоте сердцебиения в состоянии покоя.

Систолическое давление крови в аорте равно 0,382 , а диастолическое – 0,638 от среднего давления крови в аорте. Доля объема левого желудочка при ударном выбросе крови по отношению к конечнодиастолическому объему у десяти видов млекопитающих в состоянии покоя составляет 0,64:0,4 = 1.6 , что в среднем также отвечает золотой пропорции.

Таким образом, работа сердца в отношении временных циклов, изменение давления крови и объемов желудочков оптимизировано по одному и тому же принципу – по правилу золотой пропорции.
2.4 Здоровье человека и золотая пропорция.

Учёными-физиологами установлено, что некоторые аспекты здоровья человека связаны с золотой пропорцией. Например, температура. Оптимальные параметры тела человека получаются в результате деления диапазона температур от 0 С (температура замерзания воды) до 58 С (максимальная температура, зарегистрированная на Земле) золотым сечением - 58:2,618s22 C, 58:1,618*36 С. Первая граница является наиболее благоприятной температурой для организма человека, вторая соответствует температуре его тела. Эти две границы связаны между собой также золотой пропорцией: 36,6:1,618=22,6 С.

При температуре ниже 12 и выше 25 С ухудшается умственая и физическая деятельность. Внутри указанного интервала имеются две границы- 17 и 20 градусов, между которыми находятся наиболее благоприятные температуры для легкой физической работы. Эти границы также можно получить с помощью золотой пропорции.

Наиболее высокая температура, которую человек может выдержать в сухой печи не более 19 мин., равна 130 С. Если разделим эту температуру в отношении ряда золотого сечения d*, d*, d*, то получим характерные границы: 50, 30, 19 С, установленные исследованиями физиологов труда. 50 С - граница, выше которой не может быть температура в производственном помещении; 30 С - граница безопасной и легкой эффективной работы; 19 С - оптимальная температура для легкой работы. Аналогичные границы можно установить и при анализе отрицательных температур.

При температуре воздуха 17 С начинается охлаждение тела, при 25 С тело поглощает больше тепла, чем теряет. Деление этого интервала золотым сечением дает температуру, отвечающую комфортному состоянию организма 20-22 С.

Или влажность воздуха. На здоровье человека отрицательно влияет слишком высокая - выше 85 процентов и слишком низкая - ниже 25 процентов влажность. Оптимальным показателем влажности считается интервал от 40 до 60 процентов. Эти показатели получаются из предельных границ делением интервала между ними золотым сечением. Те же результаты получаются путем деления предельно возможных показателей влажности (0-100 процентов).

Теперь обратимся к спектру видимого света. Видимое свечение нагретого тела имеет диапазон длин волн от ЗЭО до 770 нанометров (им). Анализ этого диапазона по закону золотого сечения дает следующие длины волн: 448, 469, 503,537,592, .626, 660 им. Эти родны соответствуют характерным пикам графика чувствительности глаза к изменению цветового тона и приходятся на границы перехода одного цвета в другой: фиолетового в синий, синего в зеленый ит.д. Среди отмеченных пиков * длина волны 537 нм занимает особое место. Она является* основной границей деления всего спектра видимого света золотым сечением и соответствует границе перехода зеленого цвета в желтый. При этой длине волны отмечается наилучшая различительная способность глаза' в условиях сумеречного освещения

Каждый человек обладает порогом слышимости (наименьшая интенсивность звука, воспринимаемая ухом) и болевым порогом (звук воспринимается как ощущение боли). Интервал громкости, воспринимаемый ухом человека, равен приблизительно 140 децибелам. Если разделим этот интервал в отношении членов ряда золотого сечения d, d*, d*, d*, то получим следующие границы: 86, 53, 33, 20 децибел.' Эти* границы совпадают с характерными параметрами громкости: "80 дб - громкость крика, 50-громкость разговорной речи,20 –громкость шепота.

В свою очередь громкости 85 и 33 дб. соответствуют двум границам, установленным физиологами труда: первая соответствует предельно допустимому уровню громкости на рабочем месте, вторая - максимальной величине громкости, не влияющей на организм человека.

Таким образом, приведенные примеры подтверждают, что в здоровье человека также принимает участие золотая пропорция.

Заключение.

Итак, в результате нашего исследования мы установили влияние золотой пропорции на строение не только внешнего облика человека, но и работы внутренних органов, то есть установили взаимосвязь математических и биологических знаний, что подтверждает известную истину: математика присутствует в любой науке, где она выступает не только в роли госпожи, но и в роли служанки. Золотая пропорция в анатомии подтверждает то, что природа человека также подчиняется математическим законам, что подтверждает совершенство мира, окружающего нас. Золотая пропорция как великое умозаключение в очередной раз подтверждает истину, что всё гениальное – просто.

Литература.

Биология, Человек 8 класс, Дрофа Москва 2004
Виленкин, Чесноков. Математика 6 класс.
Глейзер. История математики в школе 1985.
Марчуков. Математика в школе 1997.
Математические головоломки. Москва 1999.
Платонова, Синюков. Энциклопедический словарь юного художника. Москва 1983.
Интернет – сайт www.Goldproportion.ru.