Концепция современного естествознания

Концепция современного естествознания

1.Естествознание как единая наука о природе

Наука - это многогранное и вместе с тем целостное образование, отдельные компоненты которого, в том числе естественные и гуманитарные науки, в своих глубинных мировоззренческих и методологических основаниях теснейшим образом связаны между собой. Вся история познания свидетельствует о наличии мощных токов знаний, идей, образов, представлений от естественных наук к гуманитарным и от гуманитарных к естественным, о взаимодействии между науками о природе и науками об обществе и человеке. Особенно важную роль это взаимодействие играло в периоды научных революций, - глубинных преобразований способов познания, принципов и методов научной деятельности. Методологические установки и общемировоззренческие представления, образы и идеи естествознания всегда оказывали значительное влияние на развитие гуманитарных наук. Исключительно мощным это влияние стало сейчас - в эпоху научно-технической революции, радикального изменения отношения человека к миру, к природе, в эпоху глобальных интеграционных процессов как в науке, так и в духовной культуре в целом. Фундаментальная подготовка современного специалиста-гуманитария уже немыслима без ознакомления его с историей и современным состоянием естественно-научного познания. Именно курс «Концепции современного естествознания» призван дать широкую панораму и истории естествознания, и общих элементов современной естественно-научной картины мира, мировоззренческих и методологических представлений, формирующихся в нашу эпоху в недрах естествознания. Фундаментальные науки имеют своей целью познание объективных законов мира как они существуют «сами по себе» безотносительно к интересам и потребностям человека. К фундаментальным относятся: математические науки, естественные науки (механика, астрономия, астрофизика, физика, химическая физика, физическая химия, химия, геохимия, геология, география, биохимия, биология, антропология и др.), социальные науки (история, археология, этнография, экономика, статистика, демография, науки о государстве, праве, история искусства и др.), гуманитарные науки (психология и ее отрасли, логика, лингвистика, филология и др.). Фундаментальные науки потому и называются фундаментальными, что своими основополагающими выводами, результатами, теориями они определяют содержание научной картины мира. Широко распространены представления о «двух культурах» в науке - естественно-научной культуре и гуманитарной культуре.

2.Закономерности развития естествознания: основные исторические стадии познания Природы

Идея развития природы - это представление о том, что природа в ходе непрерывного движения и изменения своих форм с течением времени образует из простейших, низших, мало организованных форм качественно новые, высшие, более сложные, более организованные формы (уровни, системы). Такая направленность развития от низшего к высшему называется прогрессом. Так, в античной культуре еще не было понятий о развитии и прогрессе. Движение природы и общества во времени трактовалось античными мыслителями как чередование неизменных в своей основе событий - как круговорот, циклическое возвращение к старому (например, учение Гераклита о периодическом мировом пожаре, и др.). На этапе феодально-религиозной культуры складывались лишь отдельные предпосылки идеи развития (образ качественной противоположности материального и духовного миров и др.). Но формирования самой идеи развития не произошло. Только в условиях зарождения капиталистических, товарно-денежных отношений, с утверждением в общественном сознании атмосферы исторического оптимизма формируется идея развития, прогресса природы и общества. В XVII в. идея прогресса возникает как механистически трактуемая идея эволюции природы (в трудах Р. Декарта по космогонии и др.). Под влиянием результатов Нидерландской (XVI в.) и Английской (XVII в.) буржуазных революций идея прогресса природы постепенно перерастает в идею неограниченного социального прогресса, прогресса общества, науки и культуры. Их объединение завершилось в середине XVIII в., и с этого времени идеи прогресса природы, общества и культуры (науки) оказались тесно связанными между собой. Только в условиях зарождения капиталистических, товарно-денежных отношений, с утверждением в общественном сознании атмосферы исторического оптимизма формируется идея развития, прогресса природы и общества. В XVII в. идея прогресса возникает как механистически трактуемая идея эволюции природы (в трудах Р. Декарта по космогонии и др.). Под влиянием результатов Нидерландской (XVI в.) и Английской (XVII в.) буржуазных революций идея прогресса природы постепенно перерастает в идею неограниченного социального прогресса, прогресса общества, науки и культуры. Их объединение завершилось в середине XVIII в., и с этого времени идеи прогресса природы, общества и культуры (науки) оказались тесно связанными между собой. Ведущая тенденция в естествознании XVII-XVIII вв. состояла в том, чтобы свести до минимума участие божественных факторов в объяснении развития природы и общества. Идею развития природы внес в новоевропейскую науку Р. Декарт в своей космогонии. Декарт отвергал библейскую догму о происхождении мира в шесть дней и создал теоретическую модель происхождения мира естественным образом. Сформулированная в космогонии идея развития природы во второй половине XVIII - первой половине XIX в. постепенно переходит в геологию и биологию.

3. Закономерности развития естествознания: периодичность в развитии естествознания; основные естественнонаучные революции и их характер

Закономерности Е. Закономерности, которые присущи всякой науке, но с учётом специфики изучаемого им предмета. Это - а) обусловленность практикой (в конечном счёте); б) относительная самостоятельность, которая проявляется в том, что практическое решение возникающих задач может быть осуществлено лишь по достижении, в соответствии с собственной логикой, определенных ступеней самого процесса познания природы, который совершается от явлений к сущности и от менее глубокой к более глубокой сущности; в) преемственность в развитии идей и принципов Е., теорий и понятий, методов и приёмов исследования, неразрывность всего познания природы; г) постепенность развития Е. при чередовании периодов относительно спокойного, эволюционного развития и резкой революционной ломки теоретических основ Е., всей системы понятий и принципов Е., всей естественнонаучной картины мира. При этом содержание прежних знаний о природе получает дальнейшее развитие и обобщение, преодолевается прежняя универсализация, абсолютизация законов и принципов, носящих в действительности лишь ограниченный, относительный характер; д) взаимодействие наук, взаимосвязанность всех отраслей Е., когда один предмет изучается одновременно многими науками (их методами), а метод одной науки применяется к изучению предметов др. наук; е) противоречивость развития Е., доходящая до раскола на казалось бы несовместимые между собой концепции, причём на смену борющимся между собой односторонним концепциям в порядке разрешения их конфликта приходит принципиально новая концепция, охватывающая предмет в целом, диалектически; ж) повторяемость идей, концепций, представлений с постоянными возвратами к пройденному (в т. ч. исходному пункту научного развития), но на более высокой ступени этого развития; отсюда сравнение развития науки с "кругом кругов", с движением по спирали.

. Периоды и этапы истории естествознания:

. Первый подготовительный - натурфилософский (зарождение элементов будущего Е.) - характерен для древности;

. Второй подготовительный период характеризуется господством схоластики и теологии в Западной Европе и спорадическими открытиями у арабоязычных народов. Наука на Западе стала придатком теологии;

. Период механического и метафизического Е., начавшийся с возникновения Е. как систематической экспериментальной науки в эпоху Возрождения, отвечает времени становления и утверждения капиталистических отношений в Западной Европе;

. Период открытия всеобщей связи и утверждения эволюционных идей в Е. характеризуется стихийным проникновением диалектики в Е., так что его можно также назвать стихийно-диалектическим. промышленность вступает в фазу крупного машинного производства, начавшегося в конце 18 в. - технический и промышленный переворот.;

. Период "новейшей революции" в Е. совпал с вступлением капитализма в стадию империализма. В 20 в. форсируется развитие прежде всего физики (атомная энергия, радиолокация, радиоэлектроника, средства связи, автоматика и кибернетика, квантовая электроника - лазеры, электронная оптика и т. д.).

. Стимулирующее воздействие на Е. новых потребностей техники привело к тому, что в середине 90-х гг. 19 в. началась "... новейшая революция в естествознании главным образом в физике (открытия электромагнитных волн электромагнитного излучения, радиоактивности введение идеи кванта М. Планком, создание теории относительности радиоактивного распада изобретение радио).

. Началом 3-го этапа в Е. было первое овладение атомной энергией в результате открытия деления ядра и последующих исследований, с которыми связано зарождение электронно-вычислительных машин и кибернетики.

5. Естественнонаучные и гуманитарные культуры, история их взаимоотношения

Широко распространены представления о «двух культурах» в науке - естественно-научной культуре и гуманитарной культуре. Английский историк и писатель Ч. Сноу написал книгу о «двух культурах», которые существуют в современном индустриальном и постиндустриальном обществе, - естественно-научной и гуманитарно-художественной. Он сокрушается по поводу огромной пропасти, которая наблюдается между ними и с каждым годом все возрастает. Ученые, посвятившие себя изучению гуманитарных и точных отраслей знания, все более и более не понимают друг друга. По мнению Сноу, это очень опасная тенденция, которая грозит гибелью всей человеческой культуре. Несмотря на излишнюю категоричность и спорность некоторых суждений Сноу, в целом нельзя не согласиться с наличием проблемы и оценкой ее важности. Действительно, существуют немалые различия между естественнонаучным и гуманитарным познанием. Естествознание ориентировано на повторяющееся, общее и универсальное, абстрактное; гуманитарное познание - на специальное, конкретное и уникальное, неповторимое. Цель естествознания - описать и объяснить свой объект, ограничить свою зависимость от общественно-исторических факторов и выразить знание с позиций вневременных принципов бытия, выразить не только качественные, но и количественные характеристики объекта. Цель гуманитарных наук - прежде всего понять свой объект, найти способы конкретно-исторического, личностного переживания, толкования и содержания объекта познания и своего отношения к нему и т.д. В проблеме, поставленной Сноу, есть два аспекта. Первый связан с закономерностями взаимодействия науки и искусства, второй - с проблемой единства науки. Сначала о первом из них. Художественно-образный и научно-рациональный способы отражения мира вовсе не исключают друг друга. Ученый должен обладать способностью не только к понятийному, но и к образному творчеству, а значит, обладать тонким художественным вкусом. Таким образом, познавательный момент органично присущ искусству, вплетен в производство способов образного переживания мира. Интуиция и логика свойственны как науке, так и искусству. В системе духовной культуры наука и искусство не исключают, а предполагают и дополняют друг друга там, где речь идет о формировании целостной гармонической личности, о полноте человеческого мироощущения. Наука в целом - это многогранное и вместе с тем системное образование, все отдельные компоненты которого (конкретные науки) теснейшим образом связаны. Между различными науками имеет место постоянное взаимодействие. Развитие науки требует взаимного обогащения, обмена идеями между различными, даже кажущимися на первый взгляд далекими, областями знания. Например, в XX в. биология получила мощнейший импульс для своего развития именно в результате применения математических, физических и химических методов исследования. В то же время биологические знания помогают инженерам создавать новые типы автоматических устройств и проектировать новые поколения авиационной техники. Единство наук определяется в конечном счете материальным единством мира.

. Эволюция культуры (начиная от каменных орудий и далее к современной культуре)

Особенности «культурного пространства» ранних древневосточных цивилизаций обусловлены наличием еще значительных следов мифологического сознания, для которого характерны образность, слабое развитие абстрактных понятий, категорий, слабое различение закономерного и необходимого, причинно-следственных связей, доминирование ассоциативного мышления по аналогии, ориентация на традиционность, а не на новации, антропоморфизм. Очень медленно шел в сознании процесс различения природного и человеческого, преодоления слитности человека с природой. Об этом свидетельствует отсутствие пейзажа в изобразительном искусстве Древнего Ближнего Востока. Человек древневосточных цивилизаций жил в мире, где самым теснейшим образом переплетались земное и божественное, мир людей и мир богов. Основная тенденция развития духовной культуры древневосточных цивилизаций - возрастание индивидуализации сознания, нарастание антропоцентризма духовной культуры, что проявлялось в усилении интереса к человеку, его сознанию, психологии, внутреннему миру, к человеческому телу. Мифологическое сознание постепенно и медленно преобразовывалось и преодолевалось рациональными формами. Эстетическое выступало для первобытного человека как главное спасительное средство от враждебного хаотического начала. В комплексе материальных и духовных исторических предпосылок рационализации древнегреческой культуры следует выделить:

+ развитие производительных сил, техники (освоение железа и производство железных орудий труда);

+ развитие экономических отношений, переход от раннеклассового общества к развитому рабовладельческому обществу, которое характеризуется абстрактными общественными отношениями (отношения господин - раб, товарно-денежные отношения, включающие в себя представления о меновой стоимости и абстрактном труде);

+ территориальную экспансию, которая приводила к культурным контактам с самыми разнообразными странами и народами;

+ множественность полисов (городов-государств), каждый из которых имел свои традиции, причем это не только не разрушало сознание общегреческого культурного единства, но даже усиливало его;

+ социальную организацию полиса, демократический характер многих из них;

+ относительное политическое равенство свободных граждан, наличие политических прав и личных свобод;

+ развитое чувство гражданской ответственности и критического мышления, когда каждый грек считал себя ответственным не только за свою судьбу, но и за судьбу всего полиса;

+ наличие совершенной системы письменности Новый эллинистический тип культуры сформировался как результат экспансии на Восток. Греческая культура - это прежде всего городская культура. Значительно изменился духовный мир человека; ускорился процесс его дифференциации. На смену строгому (телесно-вещному, непсихологизированному) индивидуализму полисной эпохи пришла психологизированная (интимно-личностная, эмоционально окрашенная, полная теплоты, переживания и сердечности) индивидуальность эпохи эллинизма.

. Роль гуманитарной культуры в становлении личности человека

Идея гуманитарной культуры рождена эпохой Возрождения. Этот период в истории человечества отмечен обращением к внутреннему миру человека, воспеванием силы духа и красоты человека. Не случайно синонимом «эпохи Возрождения» является термин «эпоха Гуманизма», а носителей этой эпохи называют гуманистами. Человек - творец культуры и носитель культуры, это основной постулат эпохи Возрождения. В самом общем виде гуманитарную культуру можно представить как культуру, имеющую отношение к общественному бытию и сознанию, исходя из предыдущих рассуждений о содержании культуры. Фактически, это и есть то, что мы определили как культура личности.

Стремительный прогресс научных знаний нынешнего столетия, особенно в области естественно-технических наук, позволил некоторым ученым считать о противоборстве гуманитарных и естественнонаучных представлений и даже говорить о расколе в культуре. Мы придерживаемся концепции, считающей, что негуманитарной культуры быть не может. Техника и техническое знание, являясь глубоко рациональным процессом, есть результат рациональной деятельности человека и для человека.

8. Периодизация истории естествознания

История Е. стоит в неразрывной связи с историей всего общества, и каждому типу и уровню развития производительных сил, техники отвечает своеобразный период в истории Е. Как самостоятельное, систематическое исследование природы Е. возникло во 2-й половине 15 в.; более ранние периоды естественнонаучных знаний можно рассматривать как зачаточные, или подготовительные, к систематическому изучению природы. Соответственно выделяются следующие периоды.

. Первый подготовительный - натурфилософский (зарождение элементов будущего Е.) - характерен для древности. В целом техника была ещё слабо развита, хотя имелись уже отдельные выдающиеся технические достижения. Начали складываться в самостоятельные отрасли знания статика и астрономия и обслуживающая их математика. Все естественнонаучные знания и воззрения входили в единую недифференцированную науку, находившуюся под эгидой философии.

. Второй подготовительный период характеризуется господством схоластики и теологии в Западной Европе и спорадическими открытиями у арабоязычных народов. Наука на Западе стала придатком теологии (астрология, алхимия, магия, кабалистика чисел). Прогресс техники на Западе совершался крайне медленно. Техника почти не нуждалась в систематическом изучении природы

. Период механического и метафизического Е., начавшийся с возникновения Е. как систематической экспериментальной науки в эпоху Возрождения, отвечает времени становления и утверждения капиталистических отношений в Западной Европе. Господствующим методом мышления стала метафизика, этот период можно назвать метафизическим.

. Период открытия всеобщей связи и утверждения эволюционных идей в Е. характеризуется стихийным проникновением диалектики в Е., так что его можно также назвать стихийно-диалектическим. промышленность вступает в фазу крупного машинного производства, начавшегося в конце 18 в. - технический и промышленный переворот. Энергетической базой промышленности становится паровой двигатель, и преимущественное развитие механики перестаёт удовлетворять потребности производства. На первый план выдвигаются физика и химия, изучающие взаимопревращения форм энергии и видов вещества (химическая атомистика).

5. Период "новейшей революции" в Е. совпал с вступлением капитализма в стадию империализма. В 20 в. форсируется развитие прежде всего физики (атомная энергия, радиолокация, радиоэлектроника, средства связи, автоматика и кибернетика, квантовая электроника - лазеры, электронная оптика и т. д.). Физика как ведущая отрасль всего Е. играет роль стимулятора и трамплина по отношению к другим отраслям Е., например изобретение электронного микроскопа и введение метода меченых атомов вызвало переворот во всей биологии, физиологии, биохимии. Физические методы определили успехи химии, геологии, астрономии, способствовали в значительной степени развитию науки о космосе и овладению космосом.

. Стимулирующее воздействие на Е. новых потребностей техники привело к тому, что в середине 90-х гг. 19 в. началась "... новейшая революция в естествознании..." главным образом в физике (открытия электромагнитных волн Г. Герцем, коротковолнового электромагнитного излучения К. Рентгеном, радиоактивности А. Беккерелем, электрона Дж. Томсоном, светового давления П.Н. Лебедевым, введение идеи кванта М. Планком, создание теории относительности А. Эйнштейном, радиоактивного распада Э. Резерфордом и Ф. Содди, изобретение радио А.С. Поповым), а также в химии, биологии (возникновение генетики на базе законов Г. Менделя). В 1913-1921 на основе представлений об атомном ядре, электронах и квантах Н. Бор создаёт модель атома, разработка которой ведётся соответственно периодической системе элементов Д.И. Менделеева.

7. Началом 3-го этапа в Е. было первое овладение атомной энергией в результате открытия деления ядра (1939) и последующих исследований (1940-45), с которыми связано зарождение электронно-вычислительных машин и кибернетики. Полное развитие он получил в середине 20 в. Его особенностью является то, что наряду с физикой теперь лидирует в Е. целая группа отраслей Е.: биология (особенно генетика, молекулярная биология), химия (особенно макрохимия, химия полимеров), а также науки, смежные с Е., - космонавтика, кибернетика.

. Наука в древнем Египте

В древнем Египте существовала астрономия. Египтяне создали солнечный календарь, столь совершенный, что мы с некоторыми изменениями пользуемся им и сейчас. Год делили на три сезона по четыре месяца. Тридцатидневный месяц делился на декады. В году было 36 декад, посвященных особым божествам - созвездиям. Календарь возник из-за сельскохозяйственных нужд, зависимость от периодов разлива Нила. Разлив Нила совпадал с появлением на рассвете, после долгого перерыва, яркой звезды Сириус.

Египтяне первые поделили сутки на двадцать четыре часа. Появились часы - водяные и солнечные. Они создавали карты неба, рисуя созвездия.

Египтяне пользовались десятеричной непозиционной системой счета, в которой употребляли специальные знаки для обозначения чисел 1, 10, 100 и так далее. Уже в Среднем царстве существовали задачники. Египетские математики умели вычислить длину окружности и объем усеченной пирамиды. Знали египтяне и арифметическую прогрессию. Для обозначения неизвестного пользовались словом "куча".

С Древнего царства накопилось много знания по анатомии и медицине. Разделение врачей по специальности - глазной, зубной, хирург. Существовали древние лечебники. Египетские медики знали о кровообращении, о роли мозге в организме человека. Как мумификация, так и особенно рецепты показывают значительные познания в области химии.

Из общественных наук наиболее важными были достижения в области исторических знаний: сохранились записи последовательности царствований и главнейших событий. Существовали специальные словники, а также пособия, по которым египетские писцы учились аккадскому языку. В Египте были созданы специальные учебные заведения, так называемые "дома жизни", по мнению некоторых ученых - нечто вроде скрипториума, где составлялись священные книги и, по-видимому, велись изыскания в области медицины.

. Наука в шумерской организации

Если Древний Египет представлял империю со всеми вытекающими отсюда последствиями, то несколько иная ситуация сложилась в Месопотамии (Двуречье) с ее двумя большими реками - Евфратом и Тигром, имеющими несколько притоков. В дополнение к египетской цивилизации цивилизация месопотамская представляет особый тип существовавшей на древнем Ближнем Востоке сельскохозяйственной цивилизации, основанной на ирригации. Возделываемые районы были в меньшей степени зависимы друг от друга, чем в долине Нила, и поэтому здесь, в Шумере, ок. 3000 г. до н.э. возникли первые города-государства, которыми правили цари-жрецы. Именно в регионе Двуречья и Евфрата впервые, за исключением Египта, сложились начальные формы классового общества и древнейшего государства, т.е. не было воздействия других более развитых обществ. Шумеры заложили основания для позднейшего хозяйственного и культурного развития Месопотамии. Шумеры изобрели колесо к повозке, гончарный круг и бронзу, создали клинописную письменность. Шумеры изобрели цветное стекло (около 2400 г. до н.э.), на высоком уровне находилось ювелирное искусство. Влияние шумеров благодаря торговым контактам распространилось на Малую Азию и Египет. Шумеры создали правовые кодексы; в литературе особенное значение имели эпосы мифологического содержания (поэма о Гильгамеше). Шумерская мифология ориентирована на земное, прекрасно гармонирует с рациональным и логическим началом, воплощенными в этиологическом мифе. Его основная черта - рациональность мышления, подход к событиям с позиций логики, хотя и не всегда близкой к современной, и поэтому не всегда понятной. Этиологический миф отвечает на вопросы - как? почему? для чего? Такой миф - результат мыслительного процесса, а мыслительный процесс - вторичное явление по отношению к эмоциям. Миф же, созданный традицией, не объясняет причин того или иного действия. Интеллектуальная концепция всегда вторична по отношению к чувству, в этом смысле этиологический миф и есть определенная вторичность. Шумерские жрецы систематически проводили наблюдения на протяжении весьма длительного времени. Например, в Уре обнаружен реестр астрономических наблюдений, проведенных халдейскими жрецами на протяжении 360 лет. На основании этих наблюдений они установили, что год равен 365 дней, 6 часов, 15 минут, 41 секунда. Однако специализированное знание здесь трактовалось прежде всего как средство господства над людьми и хранилось в тапне замкнутыми жреческими кастами. К нему стремились не столько с целью раскрытия законов, управляющих миром, сколько прежде всего для того, чтобы посредством него господствовать над массами. Наука Древней Месопотамии стремилась овладеть действительностью, прежде всего человеческой действительностью. Социальной ценностью обладало знание, позволяющее избежать несчастья, а если оно произошло, то избавиться от него, поэтому наука была нацелена на предсказание будущего. Об этом свидетельствует тот факт, что среди научных текстов на глиняных табличках чаще встречаются такие, которые ассириологи обычно называют гадательными. Гадательные таблицы разделены на рубрики, в каждой из которой зафиксированы точно явления (перемещения звезд, Луны, Солнца, атмосферные явления, поведение животных, удивительные формы растений и др.), указывающие на будущие ситуации, относящиеся к положению дел в стране или отдельного человека.

. Золотой период греческой науки

Античная цивилизация - величайшее и прекраснейшее явление в истории человечества. Созданная древними греками и древними римлянами цивилизация, просуществовавшая более 1200 лет (с VIII в. до н.э. вплоть до падения Западной Римской империи в V в. н.э.), была не только культурным центром своего времени, давшим миру выдающиеся образцы творчества во всех сферах человеческого духа. Она стала колыбелью двух близких нам современных цивилизаций: западной и византийско-православной - евразийской. В истории Древней Греции период XI-IX вв. до н.э. называют гомеровским, поскольку поэмы Гомера «Илиада» и «Одиссея» являются главным источником информации об этом времени. Важнейшее достижение данного периода - освоение греками техники выплавки и обработки железа. Появились первые орудия труда, изготовленные из железа, развивались земледелие (хлебопашество, садоводство и виноградарство) и скотоводство. Основным критерием богатства считался скот, который использовался и как меновая единица, как деньги. Сельское хозяйство носило в основном общинный и натуральный характер. Гомеровская эпоха отмечена интенсивной ломкой традиций родового строя и развитием классовых отношений, становлением политической организации общества. В этот период накапливались решающие предпосылки для нового стремительного подъема греческой материальной и духовной культуры.

Такой подъем произошел в VIII-VI вв. до н.э. Наиболее характерной его чертой явилась Великая греческая колонизация - переселение части греческого населения из района Эгейского бассейна в многочисленные колонии по побережью Средиземного и Черного морей. В комплексе материальных и духовных исторических предпосылок рационализации древнегреческой культуры следует выделить: развитие производительных сил, техники (освоение железа и производство железных орудий труда);

+ развитие экономических отношений, переход от раннеклассового общества к развитому рабовладельческому обществу, которое характеризуется абстрактными общественными отношениями (отношения господин - раб, товарно-денежные отношения, включающие в себя представления о меновой стоимости и абстрактном труде); + территориальную экспансию, которая приводила к культурным контактам с самыми разнообразными странами и народами; + множественность полисов (городов-государств), каждый из которых имел свои традиции, причем это не только не разрушало сознание общегреческого культурного единства, но даже усиливало его; социальную организацию полиса, демократический характер многих из них; + относительное политическое равенство свободных граждан, наличие политических прав и личных свобод; + развитое чувство гражданской ответственности и критического мышления, когда каждый грек считал себя ответственным не только за свою судьбу, но и за судьбу всего полиса; + наличие совершенной системы письменности (фонетическое, буквенное письмо), т.е. самой совершенной по тем временам системы средств фиксации, хранения и передачи информации; + распространение публичных дискуссий, что требовало умения убедительно, логично, обоснованно защищать свою точку зрения; разрабатываются приемы логического доказательства; система обучения и образования приобретает характер социального института; + индивидуализация духовного мира личности, формирование самосознания и самооценки; + формирование общественного мнения, поощрявшего творческие личные достижения (дух «агона», соревновательности во всех сферах деятельности - в производстве, спорте, политической жизни, культуре). Все эти факторы в тесном единстве, во взаимодействии между собой обусловили окончательное разложение основ мифологического сознания, деантропоморфизацию природы, рационализацию форм культуры, категоризацию мыслительной деятельности, возможность теоретического противопоставления в сознании человека субъекта и объекта, мира и человека, предмета и его образа, вещи и ее имени и т.д. Именно в этих условиях становится возможным появление важнейших мировоззренческих установок и представлений: установки на получение нового знания; + представления о том, что познание есть некоторая самостоятельная ценность; + установки на выявление естественных, а не сверхъестественных причин различных явлений;

+ представления о систематичности знания.

. Наука в эпоху Возрождения - формирование точного естествознания

Новый величайший переворот в системе культуры происходит в эпоху Возрождения, которая охватывает XIV - начало XVII в. Эпоха Возрождения - эпоха становления капиталистических отношений, первоначального накопления капитала, восхождения социально-политической роли города, буржуазных классов, складывания абсолютистских монархий и национальных государств, эпоха глубоких социальных конфликтов, религиозных войн, ранних буржуазных революций, возрождения античной культуры, возникновения книгопечатания, эпоха титанов мысли и духа. Социально-исторической предпосылкой культуры Возрождения явилось становление буржуазного индивидуализма: В среде буржуазной городской культуры свободных и независимых ремесленников, торговцев, мастеров, интеллигенции формируется принципиально иная система ценностей, порожденная возрастанием активно-деятельного, трудового, преобразующего отношения к миру. В эпоху Возрождения была проведена основная мыслительная работа, подготовившая возникновение классического естествознания. Ренессанс - эпоха сложных образно-логических синтезов из элементов культурных традиций Средневековья и античности. Живопись становится невозможной без законов проекции, перспективы, иллюзии. Новый импульс получает математика - обсуждаются представления об актуальной и потенциальной бесконечности; зарождаются условия для появления геометрических абстракций, не обладающих непосредственной наглядностью; зарождаются предпосылки аналитической геометрии; теории пределов; понятий дифференцирования и интегрирования, и др. В эпоху Средневековья определяющей была связь человека с Богом как высшей ценностью. Связь человека с природой, которая рассматривалась в качестве символа Бога, была производной. В эпоху Ренессанса происходит мировоззренческая переориентация субъекта, и на первый план постепенно выдвигаются связи человека с природой, а его связи с Богом выступают как производные. Главными ценностями становятся природа и сам человек. Человек есть прежде всего не божественное, а природное существо, он - «дитя природы», а природа - «колыбель человека». Природа становится главным объектом художественно-эстетического и познавательного интереса. Одухотворенный новаторством, Ренессанс выдвигает на первый план познавательную, логико-рациональную активность сознания. В эпоху Возрождения ситуация в сфере познания живого изменилась. Значительные изменения происходят в способе биологического познания - вырабатываются стандарты, критерии и нормы исследования органического мира. На смену стихийности, спекулятивным домыслам, фантазиям и суевериям постепенно приходит установка на объективное, доказательное, обоснованное знание. В это же время осуществляется и систематизация зоологического материала. Накопительная биологическая работа в XVI- XVII вв. значительно расширила сведения о морфологических и анатомических характеристиках организмов. были открыты клеточный и тканевый уровни организации растений, сформулированы первые догадки о роли листьев и солнечного света в питании растений. Были заложены основы анатомии. Создание гелиоцентрической теории было связано и с необходимостью реформы юлианского календаря. Революционное значение гелиоцентрического принципа состояло в том, что он представил движения всех планет как единую систему, объяснил многие ранее непонятные эффекты. XVII в. открыл новый период в развитии естествознания. Развитие машинного производства, горного дела, судостроения, гидротехническое строительство, совершенствование военной техники, включая фортификационные сооружения, создание точных часов, хронометров и т.п. порождали инженерно-технические проблемы, решение которых требовало знания законов природных явлений, прежде всего механических, связанных с законами движения. Решение этих проблем, а также запросы астрономии, навигации, картографии, баллистики, гидравлики требовали совершенствования математических методов. Начиная со средины XVII в. наука становилась важным и динамичным социальным институтам, роль которого в обществе непрерывно возрастает вплоть до настоящего времени.

13. Научные открытия 17-18 века

Начиная со средины XVII в. наука становилась важным и динамичным социальным институтам, роль которого в обществе непрерывно возрастает вплоть до настоящего времени. Во времена Кеплера были известны только шесть планет Солнечной системы, наблюдаемых невооруженным глазом: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер и Сатурн. Планета Уран была открыта У. Гершелем в 1781 г., Нептун открыт астрономом И.Г. Галле и математиком и астрономом У. Леверье в 1846 г., Плутон был обнаружен лишь в 1930 г. В формировании классической механики и утверждении нового мировоззрения велика заслуга Галилео. Смысл своего творчества он видит в физическом обосновании гелиоцентризма, учения Коперника. Галилей закладывает основы экспериментального естествознания, показывая, что естествознание требует умения делать научные обобщения из опыта, а эксперимент - важнейший метод научного познания. Исторический вклад Галилея в механику состоит в следующем: + он разграничил понятия равномерного и неравномерного, ускоренного движений; + сформулировал понятие ускорения (скорость изменения скорости); + показал, что результатом действия силы на движущееся тело является не скорость, а ускорение; + вывел формулу, связывающую ускорение, путь и время: S = 1/2 at2; + сформулировал принцип инерции (если на тело не действует сила, то тело находится либо в состоянии покоя, либо в состоянии прямолинейного равномерного движения); + выработал понятие инерциальной системы; + сформулировал принцип относительности движения (все системы, которые движутся прямолинейно и равномерно друг относительно друга (т.е. инерциальные системы) равноправны между собой в отношении описания механических процессов); + открыл закон независимости действия сил (принцип суперпозиции).

На основании этих законов появилась возможность решения простейших динамических задач. Важную роль в становлении классической механики сыграло творчество итальянского астронома Дж. Борелли, которого Ньютон также числит в ряду своих предшественников. Разрабатывая теорию спутников Юпитера, Борелли в 1666 г. выдвинул идею о том, что если некоторая сила притягивает спутники к планете, а планеты - к Солнцу, то эта сила должна уравновешиваться противоположно направленной центробежной силой, возникающей при круговом движении. Так он объясняет эллиптическое движение планет вокруг Солнца. В 1666 г. у Ньютона возникает идея всемирного тяготения, его родства с силой тяжести на Земле и идея о том, каким образом можно вычислить силу тяготения. Разработанный Ньютоном способ изучения явлений природы оказался исключительно плодотворным. Его учение о тяготении - не общее натурфилософское рассуждение и умозрительная схема, а логически строгая, точная (и более чем на два века единственная) фундаментальная теория, которая стала рабочим инструментом исследования окружающего мира, прежде всего движения небесных тел. В 1672 г. Ньютон изложил свою новую корпускулярную концепцию света. В XVII в. начинается систематическое изучение магнитных и электрических явлений. В 18 в. трудами так называемых континентальных математиков закладываются основы аналитической механики. Работами Л. Эйлера, Ж. Д'Аламбера, Ж. Лагранжа, П. Лапласа и др. создается аналитический аппарат механики, развивается математический анализ, теория дифференциальных уравнений, теория рядов, вариационное исчисление, теория вероятности, начертательная геометрия и др. В 1729 г. англичанин С. Грей открыл явление электрической проводимости.

. Научная революция в 19 веке

Первая половина XIX в. - время бурного развития капиталистического способа производства в Европе и Америке. Французская революция 1789 г., а затем наполеоновские войны способствовали разложению феодализма и открывали простор росту капитализма в странах Европы. В первой половине XIX в. промышленный переворот происходит во всех передовых странах Европы. Основой промышленного производства становится крупная машинная индустрия. Еще более высокими темпами, чем в XVIII в., развиваются металлургическая, горнодобывающая, химическая, металлообрабатывающая и другие отрасли промышленности. Машинная индустрия требует постоянного совершенствования техники - внедрения новых технологических методов, улучшения организации производства и т.д., а это в свою очередь требует применения и постоянного развития естественно-научных знаний. Естествознание все в большей степени становится элементом производительных сил, его развитие во многом определяется потребностями промышленного и сельскохозяйственного производства. В тесном единстве с естествознанием происходит становление прикладных наук, прежде всего технических. Например, значительное развитие получает новая отрасль - теплотехника. Ее возникновение было непосредственной реакцией на промышленный переворот, энергетической основой которого являлась паровая машина. Паровую машину используют в качестве двигателя и на сухопутном транспорте. Первая железная дорога (с локомотивом Дж. Стефенсона) была открыта в 1825 г. в Англии. В течение короткого времени сеть железных дорог покрыла территорию Европы и Северной Америки. В России пассажирское железнодорожное сообщение (на линии Петербург - Царское село) было открыто в 1837 г. В первой половине XIX в. теплотехника своими обобщениями и потребностями оказывала значительное влияние на развитие физики. В 1832 г. в Петербурге уже демонстрировался первый практически действующий телеграф русского изобретателя П.Л. Шиллинга. В первой половине XIX в. быстро развиваются все разделы физики, но особенно оптика. Возникает новый, быстро развивающийся раздел - учение об электромагнетизме. В этот период складываются основы волновой оптики, теории дифракции, интерференции и поляризации. Был открыт закон сохранения энергии. Значение этого закона выходило далеко за пределы физики и касалось всего естествознания. Наряду с законом сохранения масс этот закон, выражая принцип неуничтожимости материи и движения. Вторая половина XIX в. характеризуется высокими темпами развития всех сложившихся ранее и возникновением новых разделов физики. Особенно быстро развиваются теория теплоты и электродинамика. Конец XIX в. в истории физики отмечен рядом принципиальных открытий, которые привели к научной революции на рубеже XIX-XX вв.: открытие рентгеновских лучей, открытие электрона и установление зависимости его массы от скорости, открытие радиоактивности, фотоэффекта и его законов и др.

15. Научно-техническая революция 20 века

В начале XX в. на смену классической механике пришла новая фундаментальная теория - специальная теория относительности (СТО). Созданная усилиями ряда ученых, прежде всего А. Эйнштейна, она позволила непротиворечиво объяснить многие физические явления, которые не укладывались в рамки классических представлений. В первую очередь это касалось закономерностей электромагнитных явлений в движущихся телах. Создание теории электромагнитного поля и экспериментальное доказательство его реальности поставили перед физиками задачу выяснить, распространяется ли принцип относительности движения (сформулированный еще Галилеем), справедливый для механических явлений, на явления, присущие электромагнитному полю. Во всех инерциальных системах (т.е. движущихся прямолинейно и равномерно друг по отношению к другу) применимы одни и те же законы механики. Но справедлив ли принцип, установленный для механических движений материальных объектов, для немеханических явлений, особенно тех, которые представлены полевой формой материи. Общая теория относительности оказалась переходной теорией между первым и вторым подходами. В ней представлен смешанный тип описания реальности: гравитация геометризирована, а частицы и поля, отличные от гравитации, добавляются к геометрии. Многие ученые (в том числе и сам Эйнштейн) предпринимали попытки сделать следующий шаг - объединить электромагнитное и гравитационное поля в рамках достаточно общего геометрического формализма на базе ОТО. С открытием разнообразных элементарных частиц и соответствующих им полей естественно встала проблема включения и их в рамки подобной единой теории. Это положило начало длительному процессу поисков геометризированной единой теории поля, которая, по замыслу, должна реализовать второй подход - сведение физики к геометрии, создание геометродинамики. Формулировка гипотезы квантов энергии была началом новой эры в развитии теоретической физики. С большим успехом эту гипотезу начали применять для объяснения других явлений, которые не поддавались описанию на основе представлений классической физики.

Более совершенную квантовую модель атома предложил в 1913 г. молодой датский физик Н. Бор. В 1925 г. В. Гейзенберг построил так называемую матричную механику; а в 1926 г. Э. Шрёдингер разработал волновую механику. Вскоре выяснилось, что и матричная механика, и волновая механика - различные формы единой теории, получившей название квантовой (нерелятивистской) механики. Во второй половине XX в. основное внимание физиков обращено на создание теорий, раскрывающих с позиций квантово-релятивистских представлений сущность и основания единства четырех фундаментальных взаимодействий - электромагнитного, «сильного», «слабого» и гравитационного. Эта задача одновременно является и задачей создания единой теории элементарных частиц (теории структуры материи). В последние десятилетия созданы и получили эмпирическое обоснование квантовая электродинамика, теория электрослабого взаимодействия, квантовая хромодинамика (теория сильного взаимодействия). Есть перспективы создания единой теории электромагнитного, «слабого» и «сильного» взаимодействий. Физики ожидают, что в отдаленной перспективе к ним должно быть присоединено и гравитационное взаимодействие. Таким образом, естествознание в настоящее время находится на пути к реализации великой цели - созданию единой теории структуры материи. что во второй половине XX в. астрономия открыла три новых окна во Вселенную, а старое, чуть приоткрытое окно распахнула настежь. Кроме того, развитие ракетной техники и космонавтики дало возможность непосредственного исследования с помощью космических аппаратов, зондов и наблюдений космонавтов околоземного пространства, Луны, планет Солнечной системы, их спутников. Проектируются полеты астронавтов на Марс.

16. Будущее человечества. Основные проблемы человечества

Будущее всегда занимало особое место в философии <#"justify">17. Панорама современного естествознания. (Панорама науки)

В то время как в природе действуют слепые, стихийные и не зависимые от человека процессы, в обществе ничего не совершается без сознательных целей, интересов и мотиваций. На этом основании естественно-научную культуру нередко противопоставляют культуре гуманитарной. Поскольку методы исследования в естествознании сформировались раньше, чем в гуманитарных науках, то в истории познания делались неоднократные попытки перенести их целиком и полностью, без соответствующих изменений и уточнений, в гуманитарные науки.

Такие попытки не могли не встретить сопротивления и критики со стороны специалистов, изучавших явления социальной жизни и духовной культуры. Иногда подобное сопротивление сопровождалось полным отрицанием какого-либо значения методов естествознания для исследования социально-культурных и гуманитарных процессов. Однако в последние десятилетия под влиянием научно-технической революции и в связи с возникновением новых общенаучных и междисциплинарных направлений исследования былая конфронтация между естествоиспытателями и гуманитариями все больше уступает место согласию и стремлению понять и использовать методы друг друга. Мы являемся свидетелями того, как социологи, юристы, педагоги и другие специалисты-гуманитарии начинают применять системный подход, идеи и методы кибернетики и теории информации в своих исследованиях. Поэтому представляется весьма важным познакомиться с основными концепциями современного естествознания, во-первых, чтобы сознательно применять их в своей деятельности, во-вторых, чтобы получить более ясное и точное представление о современной научной картине мира, которую дает сегодняшнее естествознание. Наиболее отчетливо различие между естественнонаучной и гуманитарной культурами выражается в истолковании их подхода к основным функциям науки, важнейшие из которых - объяснение, понимание и предсказание явлений.

Объяснение в самой общей форме можно определить как подведение явления, факта или события под некоторый общий закон, теорию или концепцию. В естествознании первоначально преобладали причинные объяснения, когда для этого использовались простейшие эмпирические законы. Именно с такого рода объяснениями мы встречаемся уже в механике. Мы говорим, что причиной ускорения движения тела служит приложенная к нему сила. Подобного рода каузальные, или причинные, законы отображают регулярные, повторяющиеся связи между явлениями, когда одно из них служит причиной возникновения или происхождения другого. С дальнейшим развитием науки становилось все более очевидным, что причинные законы составляют лишь часть обширного класса научных законов. Поэтому объяснения с помощью законов в настоящее время называют помологическими. Особое „значение для понимания единства не только естественнонаучного, но и социально-гуманитарного знания имеют новые междисциплинарные методы исследования. Речь идет о системном методе, новой концепции самоорганизации, возникшей в рамках синергетики, а также общей теории информации, впервые появившейся в кибернетике. Необходимо отметить, что концепции естествознания, представляющие собой различные способы обобщения законов природы природы, находятся в постоянном развитии. При этом развитие концепций естествознания обусловлено как углублением взаимодействия человека и природы, так и совершенствованием инструментария исследования природы. В то же время по мере развития концепций естествознания происходит углубление понимания причинно-следственных взаимосвязей экономических процессов со способами взаимодействия человека и природы, поскольку данное взаимодействие обеспечивает экономику трудовыми и природными ресурсами.

Роль науки в прогрессе человечества

Со времени превращения науки в непосредственную производительную силу человечество поставило производство орудий труда на поток, создало систему искусственных органов деятельности общества. В этой системе опредмечиваются уже коллективные трудовые навыки, коллективные знания и опыт в познании и использовании природных сил. Машинное производство орудий труда позволило говорить о формировании системы техники, которая не отвергает, наоборот, включает в себя человека. Включает потому, что техника может существовать и действовать только по логике человека и благодаря его потребностям.

Систему Человек-техника» традиционно относили к производительным силам общества. Однако с развитием производства два названных компонента дополнил третий, не менее важный - природа. позже - вся окружающая среда. Случилось так потому, что человек создает технику по законам природы, для производства продуктов труда использует природный материал, и, в конечном счете, продукты человеческой деятельности сами становятся элементами окружающей среды. В наше время последняя формируется целенаправленно по логике потребностей человека. Таким образом, в современном понимании технику можно определить как элемент системы, несущей на себе отпечаток ее многочисленных закономерностей. Успехи современной техники в первую очередь зависят от развития науки. Технические новшества базируются на научно-технических знаниях. Но не следует забывать, что и техника ставит перед наукой все новые и новые задачи. Не случайно уровень развития современного общества определяют достижения науки и техники. С функционально-производственной точки зрения для нынешнего этапа научно-технического прогресса характерны следующие черты:

наука превращается в ведущую сферу развития общественного производства,

интенсифицируется производство благодаря использованию новых, более эффективных видов сырья и способов его обработки;

снижается трудоемкость за счет автоматизации и компьютеризации, повышения роли информации и др.

С социальной точки зрения современное научно-техническое развитие вызывает потребность в людях с высоким уровнем общего и специального образования, в координации усилий ученых на международном уровне. Сегодня затраты на научные исследования столь велики, что очень немногие могут позволить себе роскошь вести их в одиночку. К тому же такие исследования часто оказываются бессмысленными, потому что их результаты очень быстро массово тиражируются и не служат для авторов долгосрочным источником сверхприбылей. Но как бы там ни было, автоматизация и кибернетизация высвобождают и время работников, и саму рабочую силу. Появляется новый вид производства - индустрия досуга.

С общественно-функциональной точки зрения современный этап научно-технического прогресса означает создание новой базы производств.

18. Методология современного естествознания. Основные методы научного познания: общелогические, эмпирические, теоретические, исторические

Большую роль в научном познании играет научный метод. Чтобы понять, что такое научный метод, рассмотрим сначала, что такое метод вообще. В широком смысле метод - это способ организации средств (инструментов, приемов, операций и др.) теоретической и практической деятельности. Любое разумное действие подчиняется определенным регулятивным принципам, от выбора которых существенно зависит результат деятельности. Метод оптимизирует деятельность человека, вооружает его наиболее рациональными способами ее организации. Понятие метода тесно связано с понятием методологии. Методология - это наука о закономерностях, которым подчиняется метод деятельности, о происхождении, сущности методов, их эффективности. Методология призвана выработать принципы создания наиболее совершенных методов в каждой форме деятельности. В естествознании исторически сложилось и в настоящее время применяется много научных методов познания: наблюдение, эксперимент, индукция, дедукция, анализ, синтез, формализация, измерение, сравнение, идеализация, моделирование, аксиоматизация, гипотетико-дедуктивный метод, метод математической гипотезы, генетический метод и др. Обычно методы подразделяют на эмпирические и теоретические в соответствии с двумя основными уровнями научного познания. В структуре естественнонаучного познания четко выделяются два уровня познавательной деятельности - эмпирический и теоретический, каждый из которых характеризуется особенными формами организации научного знания и его методами.

К эмпирическому уровню относятся приемы, методы и формы познания, связанные с непосредственным отражением объекта, материально-чувственным взаимодействием с ним человека. На этом уровне происходят накопление, фиксация, группировка и обобщение исходного материала для построения опосредованного теоретического знания.

К эмпирическому уровню относят такие методы, как наблюдение, различные формы экспериментирования, предметное моделирование, описание полученных результатов, измерение и др. На эмпирическом уровне познания складываются основные формы знания - научный факт и закон. К теоретическому уровню относятся все те формы, методы и способы организации знания, которые характеризуются той или иной степенью опосредованности и обеспечивают создание, построение и разработку научной теории. В структуру научной теории входят идеальные объекты, исходные понятия, принципы и законы, правила логического вывода. Существуют разные типы научных теорий: фундаментальные, прикладные, частные, феноменологические и др.

В становлении теории большую роль играет выдвижение научной идеи, в которой высказывается предварительное и абстрактное представление о возможном содержании сущности предметной области теории. Затем формулируются гипотезы, в которых это абстрактное представление конкретизируется в ряде четких принципов. Следующий этап становления теории - эмпирическая проверка гипотез и обоснование той из них, которая больше всего соответствует эмпирическим данным. Только после этого можно говорить о перерастании удачной гипотезы в научную теорию. Методологические установки познания. Важным компонентом научной деятельности являются методологические установки познания. Наиболее общие методологические принципы в каждой науке называются методологическими установками данной науки. Они выполняют функцию регулятивной основы познавательной деятельности, направляют, ориентируют и контролируют построение эмпирических обобщений и теоретических схем. По своему содержанию методологические установки - это система представлений об общих свойствах объекта познания, процесса исследования этого объекта и о том, каким (по форме) должен быть результат исследования.

19. Модели развития естествознания. Парадигмы науки

Парадигма - совокупность научных достижений, в первую очередь теорий, признаваемых всем научным сообществом в определенный период времени. Примерами такого рода парадигм являются геоцентрическая система мира Птолемея, кислородная теория Лавуазье, теория эволюции Дарвина, теория атома Бора и т. п. Использование понятия парадигмы означает вовлечение исторического подхода в обсуждение того, что считать научной концепцией (и прямо связано со словом "современного" в названии нашего курса). Истине теперь вообще отказывается в существовании, поскольку время идет, и парадигмы меняются. Принятая в данное время парадигма очерчивает круг проблем, имеющих смысл и решение. Все, что не попадает в этот круг, не заслуживает рассмотрения. Кроме того, парадигма устанавливает допустимые методы решения этих проблем. Таким образом, на каждом историческом этапе существует так называемая "нормальная" наука, та, что действует в рамках парадигмы. В ее задачи входит уточнение фактов, распознавание подтверждающих фактов, установление количественных закономерностей, определение констант с максимальной точностью, совершенствование самой парадигмы. Наука предстает в виде своеобразной игры - решение головоломок, складывание кубиков или популярных нынче puzzles. Она представляет собой ремесло, требующее определенных умений и навыков, основа которого есть необсуждаемая догма (а никакая не возвышенная истина). И критерием демаркации служит лишь непротиворечие новой предлагаемой теории современной парадигме. Так, однако, происходит лишь до поры. В наблюдаемых явлениях или теоретических построениях возникают аномалии, их число растет, их отклонения от предсказаний "нормальной" теории увеличиваются по мере роста точности наблюдений или появления новых экспериментальных данных. Парадигма терпит крах, наступает кризис. На ее развалинах появляются новые гипотезы, наука вступает в аномальную фазу. Одна из гипотез доказывает свою жизнеспособность, успешно объясняя не только старые данные, но и новые, и становится началом новой парадигмы. Старая парадигма отбрасывается. Произошла научная революция. Старая игра продолжается по новым правилам.Теория парадигм свергает науку с пьедестала, на который она иногда бывает возведена.

. Порядок и беспорядок в природе, энтропия, хаос

В химии, как и в физике, все естественные изменения вызваны бесцельной деятельностью хаоса. Мы познакомились с двумя важнейшими достижениями Больцмана: он установил, каким образом хаос определяет направление изменений и как он устанавливает скорость этих изменений. Мы убедились также в том, что именно непреднамеренная и бесцельная деятельность хаоса переводит мир в состояния, характеризующиеся все большей вероятностью. На этой основе можно объяснить не только простые физические изменения (скажем, охлаждение куска металла), но и сложные изменения, происходящие при превращениях вещества. Но вместе с тем мы обнаружили, что хаос может приводить к порядку. Если дело касается физических изменений, то под этим понимается совершение работы, в результате которой в свою очередь могут возникать сложные структуры, иногда огромного масштаба. При химических изменениях порядок также рождается из хаоса; в этом случае, однако, под порядком понимается такое расположение атомов, которое осуществляется на микроскопическом уровне. Но при любом масштабе порядок может возникать за счет хаоса; точнее говоря, он создается локально за счет возникновения неупорядоченности где-то в ином месте. Таковы причины и движущие силы происходящих в природе изменений. Хаотические эффекты, нарушавшие стройную картину классической физики с первых дней становления теории, в XVII в воспринимались как досадные недоразумения. Кеплер отмечал нерегулярности в движении Луны вокруг Земли.

Ньютон, по словам своего издателя Роджера Котеса, принадлежал к тем исследователям, которые силы природы и простейшие законы их действия "выводят аналитически из каких-либо избранных явлений и затем синтетически получают законы остальных явлений". Но закон - однозначное и точное соответствие между рассматриваемыми явлениями, он должен исключать неопределенность и хаотичность Отсутствие однозначности в науке Нового времени рассматривалось как свидетельство слабости и ненаучного подхода к явлениям Постепенно из науки изгонялось все, что нельзя формализовать, чему нельзя придать однозначный характер Так пришли к механической картине мира и "лапласовскому детерминизму". Необратимость процессов нарушила универсальный характер механических законов. По мере накопления фактов менялись представления, и тогда Клаузиус ввел "принцип элементарного беспорядка" Поскольку проследить за движением каждой молекулы газа невозможно, следует признать ограниченность своих возможностей и согласиться, что закономерности, наблюдаемые в поведении массы газа как целого, есть результат хаотического движения составляющих его молекул. Беспорядок при этом понимается как независимость координат и скоростей отдельных частиц друг от друга при равновесном состоянии. Более четко эту идею высказал Больцман и положил ее в основу своей молекулярно- кинетической теории. Максвелл указал на принципиальное отличие механики отдельной частицы от механики большой совокупности частиц, подчеркнув что большие системы характеризуются параметрами (давление, температура и др ), не применимыми к от дельной частице. Так он положил начало новой науке - статистической механике Идея элементарного беспорядка, или хаоса устранила противоречие между механикой и термодинамикой. Знаменитое второе начало (закон) термодинамики в формулировке немецкого физика Р. Клаузиуса звучит так: "Теплота не переходит самопроизвольно от холодного тела к более горячему. Для отражения этого процесса в термодинамику было введено новое понятие - "энтропия". Под энтропией стали понижать меру беспорядка системы.

Более точная формулировка второго начала термодинамики приняла такой вид: при самопроизвольных процессах в системах, имеющих постоянную энергию, энтропия всегда возрастает.

Физический смысл возрастания энтропии сводится к тому, что состоящая из некоторого множества частиц изолированная (с постоянной энергией) система стремится перейти в состояние с наименьшей упорядоченностью движения частиц. Это и есть наиболее простое состояние системы, или термодинамическое равновесие, при котором движение частиц хаотично. Максимальная энтропия означает полное термодинамическое равновесие, что эквивалентно хаосу.

. 0ткрытые системы в природе и обществе

Классическая термодинамика имела дело с закрытыми системами, т.е. такими системами, которые не обмениваются со средой веществом, энергией и информацией. Напомним, что центральным понятием термодинамики является понятие энтропии. Это понятие относится к закрытым системам, находящимся в тепловом равновесии, которое можно охарактеризовать температурой Т. Изменение энтропии определяется формулой:

E = d Q / T,

где d Q - количество тепла, обратимо подведенное к систем или отведенное от нее (см.8.1.2.).

Именно по отношению к закрытым системам и были сформулированы два начала термодинамики. В соответствии с первым началом термодинамики, в закрытой системе энергия сохраняется, хотя и может приобретать различные формы.

Открытые системы - это такие системы, которые поддерживаются в определенном состоянии за счет непрерывного притока извне вещества, энергии или информации. Постоянный приток вещества, энергии или информации является необходимым условием существования неравновесных состояний в противоположность замкнутым системам, которые неизбежно стремятся (в соответствии со вторым началом термодинамики) к однородному равновесному состоянию. Открытые системы - это системы необратимые; в них важным оказывается фактор времени.

В открытых системах ключевую роль - наряду с закономерным и необходимым - могут играть случайные факторы, флуктуационные процессы. Иногда флуктуация <#"justify">22. Основные положения теории систем

Классическое и неклассическое естествознание объединяет одна общая черта: предмет познания у них - это простые (замкнутые, изолированные, обратимые во времени) системы. Но в сущности такое понимание предмета познания является сильной абстракцией. Вселенная представляет из себя множество систем. И лишь некоторые из них могут трактоваться как замкнутые системы, т.е. как "механизмы". Во Вселенной таких "закрытых" систем меньшинство. Подавляющее большинство реальных систем открытые. Это значит, что они обмениваются энергией, веществом и информацией с окружающей средой. К такого рода системам относятся и такие системы, которые больше всего интересуют человека, значимы для него - биологические и социальные системы. Одной из важных проблем в определении системы является выяснение сущности тех сил, которые объединяют множество в одну систему. Действительно, как образуются, существуют, функционируют, развиваются системы, как они сохраняют свою целостность, структуру, форму, ту особенность, которая позволяет отличить одну систему от другой? Здесь просматриваются два направления поисков ответа:

Первое - естественнонаучное - заключается в том, что исследуются особенности, специфика, характер системообразующих факторов в каждой анализируемой системе (химики, например, выделяют различные типы связи в веществе: ковалентная, водородная, ионная и др.).

Другое направление характеризуется попытками выявить за спецификой, уникальностью, единичностью конкретных системообразующих факторов закономерность присущую всем системам без исключения, но проявляющаяся по разному в разноуровневых системах. Сегодня специальные науки убедительно доказывают системность познаваемых ими частей мира. Вселенная предстает перед нами как система систем. Конечно, понятие система подчеркивает отграниченность, конечность и, метафизически мысля, можно прийти к выводу, что поскольку Вселенная это система, то она имеет границу, т.е. конечна. Но с диалектической точки зрения как бы ни представлять себе самую большую из систем, она всегда будет элементом другой, более обширной системы. Это справедливо и в обратном направлении, т.е. Вселенная бесконечна не только вширь, но и вглубь. Системность неорганической природы

Согласно современным физическим представлениям, неорганическая природа в общем виде делится на две системы - поле и вещество. Материальная сущность физического поля в настоящее время еще четко не определена, но что бы из себя не представляло поле, общепризнанно, что оно проявляется в различных сосуществующих, взаимодействующих и взаимопроникающих видах. Физическое поле, как обобщающее понятие, включает в себя физический вакуум, электронно-позитронное, мезонное, ядерное, электромагнитное, гравитационное и другие поля. Иначе говоря, представляет собой систему конкретных материальных полей.

Как и все в природе, живые организмы состоят из молекул и атомов, но где граница между живым и неживым? Существует предел, после которого теряют силу имеющиеся системообразующие факторы и неживое переходит в разряд живого. Так, например, молекула состоящая из 5000000 атомов представляет собой вирус табачной мозаики - самое малое известное живое образование, способное к самостоятельному существованию [2].

В целом вопрос о системности живой природы не вызывает сомнений. Более того, именно изучение живых материальных образований в значительной мере способствовало формированию системных представлений о мире.

Основными системами живого, образующими различные уровни организации, в настоящее время признаются: 1) вирусы - системы, состоящие в основном из двух взаимодействующих компонентов: молекул нуклеиновой кислоты и молекул белка; 2) клетки - системы, состоящие из ядра, цитоплазмы и оболочки; каждая из этих подсистем, в свою очередь, состоит из особенных элементов; 3) многоклеточные системы (организмы, популяции одноклеточных); 4) виды, популяции - системы организмов одного типа; 5) биоценозы - системы, объединяющие организмы различных видов; 6) биогеоценоз - система, объединяющая организмы поверхности Земли; 7) биосфера - система живой материи на Земле.

23. Иерархический принцип организаций систем

К XXI веку философия и наука подошли, имея в своем арсенале достаточно стройную концепцию устройства материального мира. В ее основе лежит принцип системности, требующий рассматривать мир как иерархическую композицию сложноподчиненных объектов, каждый их которых представляет определенную систему.

Общая теория систем (основоположниками которой принято считать, в частности, А.А. Богданова и Л. фон Берталанфи) с точки зрения философии является весьма удачной попыткой решения старой философской проблемы: соотношения части и целого. Давно подмечено, что целое практически всегда «больше» составляющих его частей. Оно обладает некими интегративными свойствами, которые отсутствуют у каждой из частей по отдельности. Так, любая деталь автомобиля сама по себе ехать не может. А вот собранные в определенном порядке вместе, они превращаются в средство передвижения. Новые свойства появляются даже у так называемой «суммативной целостности», т.е. просто собранных вместе однородных объектов. Так, например, группы болельщиков на стадионе или зрителей в театре демонстрируют свойства, отличные от имеющихся у составляющих эти целостности единиц. Применение системного подхода со всем его понятийным аппаратом к миру в целом позволяет составить достаточно стройную и упорядоченную картину его функционирования. Весь известный нам мир (Вселенная) представляет собой целостную систему (границы которой, если они вообще есть, пока точно не определены), состоящую из множества взаимосвязанных элементов (подсистем), каждый из которых также может рассматриваться как целостная система, имеющая свой набор элементов. Применение системного подхода со всем его понятийным аппаратом к миру в целом позволяет составить достаточно стройную и упорядоченную картину его функционирования. Весь известный нам мир (Вселенная) представляет собой целостную систему (границы которой, если они вообще есть, пока точно не определены), состоящую из множества взаимосвязанных элементов (подсистем), каждый из которых также может рассматриваться как целостная система, имеющая свой набор элементов. Отсюда можно и говорить о иерархическом принципе организации систем.

природа культура научный земля человек

24. Принципы организаций открытых и замкнутых систем и их эволюция

Закрытые системы, т.е. системы, которые не обмениваются со средой веществом, энергией и информацией, а центральным понятием термодинамики является понятие энтропии. Оно относится к закрытым системам, находящимся в тепловом равновесии, которое можно охарактеризовать температурой. Именно по отношению к закрытым системам были сформулированы два начала термодинамики. В соответствии с первым началом в закрытой системе энергия сохраняется, хотя может приобретать различные формы. Второе начало термодинамики гласит, что в замкнутой системе энтропия не может убывать, а лишь возрастает до тех пор, пока не достигнет максимума. Согласно этому началу, запас энергии во Вселенной иссякает, а вся Вселенная неизбежно приближается к «тепловой смерти».

Открытые системы - это такие системы, которые поддерживаются в определенном состоянии за счет непрерывного притока извне и (или) стока вовне вещества, энергии или информации. Причем приток и сток обычно носят объемный характер, т.е. происходят в каждой точке данной системы. Так, во всех компонентах биологического организма (ткани, органы, клетки и т.д.) происходит обмен веществ, приток и отток вещества (с помощью кровеносных сосудов, эндокринной и других систем). Постоянный приток (и сток) вещества, энергии или информации является необходимым условием существования неравновесных, неустойчивых состояний в противоположность замкнутым системам, неизбежно стремящимся (в соответствии со вторым началом термодинамики) к однородному равновесному состоянию.

Неравновесность, неустойчивость открытых систем порождается постоянной борьбой двух тенденций. Первая - это порождение и укрепление неоднородностей, структурирования, локализации элементов открытой системы. И вторая - рассеивание неоднородностей, «размывание» их, диффузия, деструктурализация системы. Если побеждает первая тенденция, то открытая система становится самоорганизующейся системой, а если доминирует вторая - открытая система рассеивается, превращаясь в хаос. А когда эти тенденции примерно равны друг другу, тогда в открытых системах ключевую роль - наряду с закономерным и необходимым - могут играть случайные факторы, флуктуационные процессы. Иногда флуктуация может стать настолько сильной, что существовавшая организация разрушается.

Открытые системы - это системы необратимые; в них важен фактор времени.

25. Методы исследования систем

Структура научного познания, о которой мы говорили выше, представляет собой способ научного познания или научный метод. Метод это совокупность действий, призванных помочь достижению желаемого результата. Современная наука основывается на определенной методологии - то есть совокупности используемых методов и учений о методе. Система методов научного исследования включает в себя, во-первых, методы применяемые не только в науке, но и в других отраслях знания, во-вторых, методы применяемые во всех отраслях науки и. В-третьих, методы специфические для отдельных определенных разделов науки, отдельных научных дисциплин. Среди всеобщих методов, характерных для всех сфер человеческого познания можно выделить такие методы как:

1.анализ - расчленение целостного предмета на составные части (стороны признаки отношения) с целью их более глубокого изучения.

2.синтез - соединение ранее выделенных частей предмета в единое целое.

.абстрагирование - отвлечение от ряда несущественных для данного исследования свойств и отношений с одновременным выделением интересующих нас свойств и отношений.

.обобщение - прием мышления - в результате исследования, в результате которого общие свойства и признаки целого класса объектов.

.индукция.

.дедукция.

.аналогия - прием познания при котором на основе сходства объектов по одним признакам делается заключение об их сходстве по другим.

.моделирование - изучение объекта (оригинала) путем создания и исследования его копии (модели), воспроизводящей оригинал с определенной точки зрения интересующей исследователя.

.классификация - разделение всех изучаемых предметов на отдельные группы в соответствии с каким-либо важным для исследователя признаком (особое значение имеет в описательных науках: геологии, географии, некоторых разделах биологии).

Научный метод как таковой разделяется на методы используемые на каждом уровне исследования. Таким образом, выделяются эмпирические и теоретические методы.

Эмпирические методы:

1.наблюдение - целенаправленное восприятие явлений объективной действительности.

2.описание - фиксация средствами естественного или искусственного языка сведений об объектах.

.измерение - сравнение объектов по каким-либо сходным свойствам или сторонам.

.эксперимент - наблюдение в специально создаваемых и контролируемых условиях, он позволяет восстановить ход явления при повторении условий.

Научные методы теоретического уровня исследования:

1.формализация - построение абстрактно-математических моделей, раскрывающих сущность изучаемых процессов действительности.

2.аксиоматизацию - построение теорий на основе аксиом (утверждений доказательства истинности которых не требуются).

.гипотетико-дедуктивный метод - создание систем дедуктивно связанных между собой гипотез, из которых выводятся утверждения об эмпирических фактах.

Большое значение в современной науке приобрели статистические методы, позволяющие определять средние значения характеризующие всю совокупность изучаемых явлений или предметов. Применение статистического метода не позволяет ученым предсказывать поведение отдельного индивида в совокупности, можно лишь утверждать, что он будет вести скбя определенным образом с определенной вероятностью. Статистические законы применяются только к большим совокупностям.

26. Механистическая концепция Вселенной

Развитие Вселенной, по Канту, это процесс, который имеет начало, но не имеет конца. В каждый момент времени происходит образование новых космических систем на все более далеких расстояниях от центра - места, где этот процесс начался (предположительно в районе Сириуса). В старых областях Вселенной космические системы постепенно разрушаются и гибнут. Правда, на месте погибших систем могут возникнуть новые: на потухшие солнца падают замедлившиеся планеты и кометы и вновь нагревают их. Кантовская теория происхождения Вселенной была величайшим достижением астрономии со времен Коперника. Как Коперник разрушил геоцентризм - ядро аристотелевской картины мира, так Кант разрушил ядро метафизического мировоззрения - представления о том, что природа не имеет истории во времени. Кант впервые убедительно показал, что понять настоящее состояние природных систем можно только через знание истории развития этих систем. Методологические установки классической астрономии. Методологические установки классической физики стали принципиальной методологической базой всего классического естествознания. Методологические установки других естественных наук выступали в роли особенного по отношению к такому общему, как определенные модификации, учитывающие своеобразие объекта и процесса познания в данной науке. В полной мере это относится к астрономии. Объективно существующая Вселенная (как объект астрономического познания) единственна, вечна во времени, бесконечна и безгранична в пространстве. Она представляет собой некую механическую систему множества миров (при этом не исключалась возможность их населенности), подобных нашей Солнечной системе (Дж. Бруно). Исходными составляющими космических тел являются атомы, движущиеся в пустоте. Начиная с И. Канта, впервые показавшего действительную возможность научно обоснованного изучения истории становления Вселенной, одной из фундаментальных установок классической астрономии было представление о том, что Вселенная имеет свою историю, ее нынешнее состояние есть результат определенной эволюции. При этом считалось, что развитие космических тел есть постепенное очень медленное количественное эволюционирование, без скачков, перерывов постепенности, переходов количества в качество. Такое понимание дополнялось представлением о том, что эволюция Вселенной не нарушает ее структурную организацию и стационарность.

27. Гипотезы затухающей и развивающейся Вселенной

С глубокой древности и до начала нынешнего столетия космос считали неизменным. Звездный мир олицетворял собой абсолютный покой, вечность и беспредельную протяженность. Открытие в 1929 году взрывообразного разбегания галактик, то есть быстрого расширения видимой части Вселенной, показало, что Вселенная нестационарна. Экстраполируя процесс расширения в прошлое, сделали вывод, что 15-20 миллиардов лет назад Вселенная была заключена в бесконечно малый объем пространства при бесконечно большой плотности и температуре вещества-излучения (это исходное состояние называют "сингулярностью"), а вся нынешняя Вселенная конечна - обладает ограниченным объемом и временем существования.

Отсчет времени жизни такой эволюционирующей Вселенной ведут от момента, при котором, как полагают, внезапно нарушилось состояние сингулярности и произошел "Большой Взрыв". По мнению большинства исследователей, современная теория "Большого Взрыва" (ТБВ) в целом довольно успешно описывает эволюцию Вселенной, начиная примерно с 10-44 секунды после начала расширения. Когда Вселенная пребывала в исходном точечном состоянии, рядом, вне ее не существовало материи, не было пространства, не могло быть времени. Поэтому невозможно сказать, сколько продолжалось это - мгновение или бессчетные миллиарды лет. Невозможно сказать не только потому, что нам это неизвестно, а потому что не было ни лет, ни мгновений - времени не было. Его не существовало вне точки, в которую была сжата вся масса Вселенной, потому что вне ее не было ни материи, ни пространства. Времени не было, однако, и в самой точке, где оно должно было практически остановиться. Нам неизвестно, почему, в силу каких причин это исходное, точечное состояние было нарушено и произошло то, что обозначается сегодня словами "Большой Взрыв". Согласно сценарию исследователей, вся наблюдаемая сейчас Вселенная размером в 10 миллиардов световых лет возникла в результате расширения, которое продолжалось всего 10-30 с. Разлетаясь, расширяясь во все стороны, материя отодвигала безбытие, творя пространство и начав отсчет времени. Так видит становление Вселенной современная космогония. Если концепция о "Большом Взрыве" верна, то он должен был бы оставить в космосе своего рода "след", "эхо". Такой "след" был обнаружен. Пространство Вселенной оказалось пронизано радиоволнами миллиметрового диапазона, разбегающимися равномерно по всем направлениям. Это "реликтовое излучение Вселенной" и есть приходящий из прошлого след сверхплотного, сверхраскаленного ее состояния, когда не было еще ни звезд, ни туманностей, а материя представляла собой дозвездную, догалактическую плазму.

Некоторые ученые считают, что событие это в нашей Вселенной уже произошло, галактики падают друг на друга, и Вселенная вступила в эпоху своей гибели. Существуют математические расчеты и соображения, подтверждающие эту мысль. Что произойдет после того, как Вселенная вернется в некую исходную точку? После этого начнется новый цикл, произойдет очередной "Большой Взрыв", праматерия ринется во все стороны, раздвигая и творя пространство, снова возникнут галактики, звездные скопления, жизнь. Такова, в частности, космологическая модель американского астронома Дж. Уиллера, модель попеременно расширяющейся и "схлопывающейся" Вселенной. А как представляет себе гибель Вселенной современная космогония? Известный американский физик С.Вайнберг описывает это так. После начала сжатия в течение тысяч и миллионов лет не произойдет ничего, что могло бы вызвать тревогу наших отдаленных потомков. Однако, когда Вселенная сожмется до 1/100 теперешнего размера, ночное небо будет источать на Землю столько же тепла, сколько сегодня дневное. Затем через 70 миллионов лет Вселенная сократится еще в десять раз и тогда "наши наследники и преемники (если они будут) увидят небо невыносимо ярким". Еще через 700 лет космическая температура достигнет десяти миллионов градусов, звезды и планеты начнут превращаться в "космический суп" из излучения, электронов и ядер. После сжатия в точку, после того, что мы именуем гибелью Вселенной (но что, может, вовсе и не есть ее гибель), начинается новый цикл.

28. Основные уровни организации материального мира

К XXI веку философия и наука подошли, имея в своем арсенале достаточно стройную концепцию устройства материального мира. В ее основе лежит принцип системности, требующий рассматривать мир как иерархическую композицию сложноподчиненных объектов, каждый их которых представляет определенную систему.

Таким образом, современная научная мысль главный акцент делает на организационном, структурном моделировании материального мира. А системный анализ - одно из главных средств построения таких моделей.

Такие классы материальных объектов, имеющих одинаковую структуру, называются структурными уровнями организации материи. Они представляют собой как бы наиболее крупные звенья, «этажи» в организационной иерархии нашего мира. Воспроизвести ныне принятую общую схему системной организации материального мира не трудно. Сначала по сложности организации выделяем три больших типа систем: 1) системы неживой природы, 2) биосистемы и 3) системы социальные (что соответствует выделенным нами ранее видам бытия). А далее внутри каждого из этих типов систем ищем структурные уровни, т.е. большие классы систем со схожей структурой. В неживой природе это: физический вакуум, элементарные частицы, поля, атомы, молекулы, макроскопические тела, планеты, звезды, галактики и Метагалактика, или Вселенная.

В природе живой структурными уровнями считают: нуклеиновые кислоты и белки, клетки, многоклеточные организмы, популяции, биоценозы и всю биосферу в целом.

В организации общественной жизни отчетливо просматриваются системы и подсистемы человеческого действия (материальное производство, духовное производство, регулятивные подсистемы: политика, право и мораль, социальная сфера как подсистема производства и воспроизводства самого человека). Кроме того, структурные уровни общества образуют и естественно-исторически складывающиеся социальные общности: род, семья, этнос, человечество в целом.

Таким образом, материальный мир представляет собой многоярусную конструкцию, образуемую структурными уровнями материи.

29. Микромир. Виды взаимодействий (сил) в материальном мире

В современном естествознании множество материальных систем принято условно делить на микромир, макромир и мегамир.

. К микромиру относятся молекулы, атомы и элементарные частицы.

. Материальные объекты, состоящие из огромного числа атомов и молекул, образуют макромир.

. Самую крупную систему материальных объектов составляет мегамир - мир планет, звезд, галактик и Вселенной. Материальные системы микро-, макро- и мега мира различаются между собой размерами, характером доминирующих процессов и законами, которым они подчиняются. Важнейшая концепция современного естествознания заключается в материальном единстве всех систем микро-, макро- и мега мира. Можно говорить о единой материальной основе происхождения всех материальных систем на разных стадиях эволюции Вселенной.

Микромир - это мир на уровне элементарных частиц. Элементарных частиц очень много: около четырехсот. Большинство из этих частиц - физическая экзотика. Мы не знаем, зачем их так много. Весь наш привычный мир построен всего из трех элементарных частиц, которые были открыты первыми - это электрон, протон и нейтрон. К элементарным частицам относят также фотон - частицу электромагнитного поля. По современным представлениям вопрос о размерах частиц ставить некорректно. У них нет четкой границы, они как бы размазаны по пространству, и мы можем знать только вероятность нахождения частицы в той или иной области. Тем не менее не вызывает возражений утверждение, что элементарные частицы очень малы. Только про фотон мы не можем так сказать. Мы можем сказать, что фотон обладает незначительной энергией и малым импульсом.

Процессы, в которых участвуют различные элементарные частицы, сильно различаются по характерным временам их протекания и энергиям. Согласно современным представлениям, в природе осуществляется четыре типа взаимодействий, которые не могут быть сведены к другим, более простым видам взаимодействий: сильное, электромагнитное, слабое и гравитационное. Эти типы взаимодействий называют фундаментальными.

Сильное (или ядерное) взаимодействие - это наиболее интенсивное из всех видов взаимодействий. Они обуславливает исключительно прочную связь между протонами и нейтронами в ядрах атомов. В сильном взаимодействии могут принимать участие только тяжелые частицы - адроны (мезоны и барионы). Сильное взаимодействие проявляется на расстояниях порядка и менее 10-15 м. Поэтому его называют короткодействующим.

Электромагнитное взаимодействие. В этом виде взаимодействия могут принимать участие любые электрически заряженные частицы, а так же фотоны - кванты электромагнитного поля. Электромагнитное взаимодействие ответственно, в частности, за существование атомов и молекул. Оно определяет многие свойства веществ в твердом, жидком и газообразном состояниях. Кулоновское отталкивание протонов приводит к неустойчивости ядер с большими массовыми числами. Электромагнитное взаимодействие обуславливает процессы поглощения и излучения фотонов атомами и молекулами вещества и многие другие процессы физики микро- и макромира.

Слабое взаимодействие - наиболее медленное из всех взаимодействий, протекающих в микромире. В нем могут принимать участие любые элементарные частицы, кроме фотонов. Слабое взаимодействие ответственно за протекание процессов с участием нейтрино или антинейтрино, например, β-распад нейтрона а также безнейтринные процессы распада частиц с большим временем жизни (τ ≥ 10-10 с).

Гравитационное взаимодействие присуще всем без исключения частицам, однако из-за малости масс элементарных частиц силы гравитационного взаимодействия между ними пренебрежимо малы и в процессах микромира их роль несущественна. Гравитационные силы играют решающую роль при взаимодействии космических объектов (звезды, планеты и т. п.) с их огромными массами.

. Строение Вселенной и галактик. Основные типы галактик

Вскоре после изобретения телескопа внимание наблюдателей привлекли многочисленные светлые пятна туманного вида, - так и названные туманностями. Только в 1920-е гг. с помощью крупнейших в то время телескопов удалось разложить туманности на звезды. Стало ясно, что туманности - это не облака пыли, светящиеся отраженным светом, и не облака разреженного газа, а чрезвычайно далекие звездные системы галактики. Галактики - это гигантские звездные системы (примерно до 1013 звезд). Некоторые галактики можно разглядеть в хороший бинокль. Галактику Андромеды, большую по размерам и находящуюся достаточно близко к Солнцу (всего в 1,5 млн. световых лет), в состоянии увидеть человек с хорошим зрением: это размытое пятно в созвездии Андромеды. Современные телескопы позволяют отыскать сотни миллионов и миллиарды галактик. Строение их различно. Но наиболее характерна и примечательна одна форма - уплощенный диск с выпуклостью в центре, откуда исходят спиральные рукава. Галактика Андромеды, как и наша собственная, принадлежит к спиральному типу галактик. Следует помнить, что, наблюдая вселенную, мы видим галактики не такими, какие они есть теперь, а такими, какими они были в далеком прошлом. Свет от них приходит к нам через пространство в миллиарды и миллиарды километров, на преодоление которого он затрачивает миллионы лет. Свет от ближайшей к нам галактики Андромеды достигает Земли через 1,5 млн. лет. Одна из центральных проблем внегалактической астрономии связана с определением расстояний до галактик и размеров самих галактик. Расстояния до ближайших галактик, которые можно разложить на звезды, определяются по их светимости. Сложнее оценить расстояние до далеких галактик. Чрезвычайно многообразны формы галактик. Типология форм галактик, разработанная еще Э. Хабблом, в основном сохранилась до настоящего времени. Хаббл выделял три основных типа галактик: эллиптические, имеющие круглую или эллиптическую форму (обозначаются Е); это наиболее простые галактики, спиральные, неправильные галактики имеют клочковатое строение и неправильную форму; яркость и светимость их невелики; они изобилуют горячими сверхгигантами, газовыми туманностями и пылью. Форма и структура галактик связаны с их основными физическими характеристиками: размером, массой, светимостью. И по этим характеристикам мир галактик оказался поразительно разнообразным. Те отдельные звезды, которые мы можем различить на ночном небе,- просто ближайшие к нам звезды нашей Галактики. Большая же часть Галактики видна лишь как размытая световая полоса, пересекающая небо. Это так называемый Млечный Путь. Наша Галактика - гигантская звездная система, состоящая приблизительно из 200 млрд. звезд, среди них и наше Солнце. Солнечная система обращается вокруг центра Галактики со скоростью около 220 км/с. Центр нашей Галактики лежит в направлении на созвездие Стрельца (хотя расположен гораздо дальше). Солнце совершает один оборот вокруг центра Галактики за 250 млн. лет. Этот период может быть назван галактическим годом. История человечества по сравнению с этим периодом - только краткий миг.

31. Звезды, основные внутризвездные процессы. Эволюция звезд

Звезды - это огромные раскаленные солнца, но столь удаленные от нас по сравнению с планетами Солнечной системы, что, хотя они сияют в миллионы раз ярче, их свет кажется нам относительно тусклым. В ночном небе невооруженным глазом можно видеть около 6000 звезд. Общее количество звезд во Вселенной оценивается в 1022. Различны размеры звезд, их строение, химический состав, масса, температура, светимость и др. Самые большие звезды (сверхгиганты) превосходят размер Солнца в сотни и тысячи раз. Звезды-карлики имеют размеры Земли и меньше (около 10 км). Предельная максимальная масса звезд равна примерно 60 солнечным массам, а минимальная примерно 0,03 солнечной массы. Различны размеры звезд, их строение, химический состав, масса, температура, светимость и др. Самые большие звезды (сверхгиганты) превосходят размер Солнца в сотни и тысячи раз. Звезды-карлики имеют размеры Земли и меньше (около 10 км). Предельная максимальная масса звезд равна примерно 60 солнечным массам, а минимальная примерно 0,03 солнечной массы. Большинство звезд находятся в стационарном состоянии, т.е. не наблюдается изменений их физических характеристик. Это отвечает состоянию равновесия. Однако существуют и такие звезды, свойства которых меняются видимым образом. Их называют переменными звездами и нестационарными звездами. Переменность и нестационарность - проявления неустойчивости состояния равновесия звезды. Переменные звезды изменяют свое состояние (блеск, излучение в различных диапазонах электромагнитных волн, магнитное поле и др.) регулярным или нерегулярным образом. В некоторых случаях нестационарность может быть вызвана взаимодействием с другими звездами, перетеканием вещества от одной близкой соседки к другой. Следует отметить также и новые звезды, в которых непрерывно или время от времени происходят вспышки. При вспышках (взрывах) сверхновых звезд вещество звезд в некоторых случаях может быть полностью рассеяно в пространстве. Вещество звезд представляет собой плазму, т.е. находится в ином состоянии, чем вещество в привычных для нас земных условиях. Плазма - это четвертое (наряду с твердым, жидким, газообразным) состояние вещества, представляющее собой ионизированный газ. Звезда - динамическая, направленным образом изменяющаяся плазменная система. В ходе жизни звезды ее химический состав и распределение химических элементов значительно изменяются. На поздних стадиях развития звездное вещество переходит в состояние вырожденного газа (в котором квантово-механическое влияние частиц друг на друга существенным образом сказывается на его физических свойствах - давлении, теплоемкости и др.), а иногда и нейтронного вещества (пульсары - нейтронные звезды, барстеры - источники рентгеновского излучения и др.). Высокая светимость звезд, поддерживаемая в течение длительного времени, свидетельствует о выделении в них огромных количеств энергии. . Большую роль в динамике звездных процессов, в звездной эволюции играет межзвездная среда. Основная составляющая межзвездной среды - межзвездный газ, который, как и вещество звезд, состоит главным образом из атомов водорода (около 90% всех атомов) и гелия (около 8%); 2% представлены остальными химическими элементами (преимущественно кислород, углерод, азот, сера, железо и др.) Основная составляющая межзвездной среды - межзвездный газ, который, как и вещество звезд, состоит главным образом из атомов водорода (около 90% всех атомов) и гелия (около 8%); 2% представлены остальными химическими элементами (преимущественно кислород, углерод, азот, сера, железо и др.) Основная составляющая межзвездной среды - межзвездный газ, который, как и вещество звезд, состоит главным образом из атомов водорода (около 90% всех атомов) и гелия (около 8%); 2% представлены остальными химическими элементами (преимущественно кислород, углерод, азот, сера, железо и др.) Звездообразование - это процесс рождения звезд из межзвездного газа, газопылевых образований, облаков. Процесс звездообразования продолжается непрерывно, он происходит и в настоящее время.

. Основные гипотезы об образовании Солнечной системы. Строение Coлнечной системы. Типы планет

Группа планет вместе с Солнцем составляет Солнечную систему. Планеты хотя и кажутся похожими на звезды, в действительности гораздо меньше последних и темнее. Они видны только потому, что отражают солнечный свет, который кажется очень яркими, поскольку планеты гораздо ближе к Земле, чем звезды. Кроме планет, в солнечную «семью» входят спутники планет (в том числе и наш спутник - Луна), астероиды, кометы, метеорные тела. Планеты расположены в следующем порядке: Меркурий, Венера, Земля (один спутник - Луна), Марс (два спутника), Юпитер (15 спутников), Сатурн (16 спутников), Уран (5 спутников), Нептун (2 спутника) и Плутон (1 спутник). Важную роль в Солнечной системе играет межпланетная среда, те формы вещества и поля, которые заполняют пространство Солнечной системы. Основные компоненты этой среды - солнечный ветер (поток заряженных частиц, в основном протонов и электронов, истекающих с поверхности Солнца); заряженные частицы высокой энергии, приходящие из глубин космоса; межпланетное магнитное поле; межпланетная пыль (большая часть с массой 10-3-10-5 г), основным источником которой являются кометы; нейтральный газ (атомы водорода и гелия). Происхождение планет. Предполагается, что планеты возникли одновременно (или почти одновременно) 4,6 млрд. лет назад из газово-пылевой туманности, имевшей форму диска, в центре которого располагалось молодое Солнце. Образование звезд и планетных систем - это, по-видимому, все-таки единый процесс, происходящий в результате конденсации облака межзвездного газа в силу его гравитационной неустойчивости. Таким образом, протопланетная туманность образовалась вместе с Солнцем из межзвездного вещества, плотность которого превысила критические пределы. По некоторым данным (присутствие специфических изотопов в метеоритах), такое уплотнение произошло в результате относительно близкого взрыва сверхновой звезды. Взрыв сверхновой мог ускорить и стимулировать процесс конденсации, а также обеспечить содержание в составе газовой туманности тяжелых элементов. Допланетное облако было мало массивным. Если бы его масса превышала 0,15 массы Солнца, оно аккумулировалось бы не в систему планет, а в звездообразный спутник Солнца. Протопланетное облако было неустойчивым, оно становилось все более плоским, конденсировалось в уплотненный диск, в нем возникали неустойчивости, которые приводили к образованию ряда колец, а газовые кольца превращались в газовые сгустки - протопланеты. Протопланеты сжимались, твердые пылинки сближались, сталкивались, образовывали тела все больших размеров. В относительно короткий срок (10n лет, где, по разным оценкам, n = 5-8) сформировались девять больших планет. Астероиды, кометы, метеориты являются, вероятно, остатками материала, из которого сформировались планеты. Астероиды сохранились до нашего времени благодаря тому, что подавляющее большинство их движется в широком промежутке между орбитами Марса и Юпитера. Происхождение систем регулярных спутников (т.е. движущихся в направлении вращения планеты по почти круговым орбитам, лежащим в плоскости ее экватора) авторы космогонических гипотез обычно объясняют повторением в малом масштабе того же процесса, который они предлагают для объяснения образования планет Солнечной системы. Вступление астрономии в XXI в. ознаменовалось выдающимся достижением - открытием планет за пределами Солнечной системы, планетных систем у других звезд. С помощью нового поколения средств и методов астрономического наблюдения начиная с 1995 г. удалось открыть уже свыше сотни планет за пределами Солнечной системы, у звезд, расположенных в радиусе примерно ста световых лет от нас.

1. Планета Земля, ее строение, происхождение и начальные этапы эволюции

Все планеты земной группы имеют твердые оболочки, в которых сосредоточена почти вся их масса. Венера, Земля и Марс обладают газовыми атмосферами. Земля имеет жидкую оболочку из воды - гидросферу, а также биосферу (результат прошлой и современной деятельности живых организмов). Ядро Земли, состоящее, скорее всего, из железа, подразделяется на внешнее (жидкое) и внутреннее (твердое); температура в центре Земли оценивается в 4000-5000 К. Основными источниками энергии в недрах планет являются радиоактивный распад элементов и выделение гравитационной потенциальной энергии при аккреции (объединении) и дифференциации вещества, его постепенном перераспределении по глубине в соответствии с плотностью - тяжелые фрагменты тонут, легкие всплывают. На Земле подобное перераспределение еще далеко не завершилось. Такие процессы вызывают перемещения отдельных участков земной коры, деформацию, горообразование, тектонические и вулканические процессы. Происхождение планет. Предполагается, что планеты возникли одновременно (или почти одновременно) 4,6 млрд лет назад из газово-пылевой туманности, имевшей форму диска, в центре которого располагалось молодое Солнце. Образование звезд и планетных систем - это, по-видимому, все-таки единый процесс, происходящий в результате конденсации облака межзвездного газа в силу его гравитационной неустойчивости, протопланетная туманность образовалась вместе с Солнцем из межзвездного вещества, плотность которого превысила критические пределы. По некоторым данным (присутствие специфических изотопов в метеоритах), такое уплотнение произошло в результате относительно близкого взрыва сверхновой звезды. Взрыв сверхновой мог ускорить и стимулировать процесс конденсации, а также обеспечить содержание в составе газовой туманности тяжелых элементов. Допланетное облако было мало массивным. Протопланетное облако было неустойчивым, оно становилось все более плоским, конденсировалось в уплотненный диск, в нем возникали неустойчивости, которые приводили к образованию ряда колец, а газовые кольца превращались в газовые сгустки - протопланеты. Протопланеты сжимались, твердые пылинки сближались, сталкивались, образовывали тела все больших размеров. В относительно короткий срок (10n лет, где, по разным оценкам, n = 5-8) сформировались девять больших планет. В настоящее время господствует идея холодного, а не горячего, начального состояния Земли и других планет Солнечной системы, которые возникли в результате аккреции частиц и твердых тел газово-пылевого протопланетного облака, окружавшего Солнце. Однако пока не решен вопрос, была ли Земля гомогенна или гетерогенна к концу своего формирования, образовались ли ядро, мантия и кора в результате гетерогенной аккреции или же наша планета создавалась из гомогенного материала, который затем подвергался дифференциации в процессе последующей геологической истории. Большинство исследователей придерживаются модели гетерогенной аккреции. Что касается Луны, то наиболее вероятным является ее образование на околоземной орбите (возможно, из нескольких крупных спутников, которые в конечном счете объединились в одно тело - Луну, что обеспечило ее быстрое нагревание), хотя продолжают обсуждаться и маловероятные гипотезы захвата Землей готовой Луны и отделения Луны от Земли.

1. Пространство-время. Качественное многообразие форм пространства и времени

С начала XX века стало преобладать понятие о едином и неразделимом пространстве-времени. Но если пространство и время - части единого целого, то нельзя делать научные выводы о времени, не обращая внимания на пространство. Все особенности пространства отражаются так или иначе во времени. Есть ли явления вне пространства-времени? По мнению Вернадского, такими объектами могут быть кванты - мельчайшие неделимые порции энергии. Натуралист наблюдает реальные объекты, подвластные времени, изменяющиеся непременно, как ни медленно проходили бы подобные изменения. Эти превращения чаще всего не сводимы к механическому перемещению. Это "внутренние" преобразования, которые остаются вне внимания физиков, вырабатывающих свое представление о пространстве-времени на основе теории относительности.

Вернадский придавал особое значение принципу единства пространства-времени. Геологические объекты обладают разнообразными свойствами, структурными особенностями. Одно из проявлений такой разнородности - различные реальные кристаллические пространства. В их пределах по-разному организована материя (атомы, молекулы), по-разному проявляется симметрия. Реальное пространство планеты крайне неоднородно, мозаично. Такая формулировка по старинке предполагает разделение пространства и времени. А если научно доказано их единство, то следует говорить о мозаичности пространства-времени. Когда мы исследуем структуру различных видов реального пространства, как утверждает Вернадский, надо иметь в виду возможность структурных особенностей времени для каждого такого вида. Время - всеобъемлющая категория. Нет ни одного реального объекта вне времени, как, впрочем, нет времени вне реальных объектов. Исследуя кристаллы и минералы, Вернадский осуществлял прежде всего научный анализ, рассматривал и группировал отдельные объекты своеобразной структуры и химического состава.

35. Краткое изложение специальной (частной) теории относительности

В сентябре 1905 г появилась работа А. Эйнштейна «К электродинамике движущихся тел». Эйнштейн сформулировал основные положения Спец. Теории Относительности, которая объясняла отрицательный результат опыта Майкельсона и смысл преобразований Лоренца, а также содержала новый взгляд на пространство и время. Он пришел к твердому убеждению о всеобщности принципа относительности, т.е. к выводу, что и в отношении электромагнитных явлений, а не только механических, все инерциальные системы координат совершенно равноправны. Кроме того, Эйнштейн был убежден в постоянстве скорости света во всех инерциальных системах отсчета. Он, по-видимому, еще в молодости пришел к выводу, что скорость распространения световой волны одинакова во всех инерциальных системах. В классической физике полагали, что можно запросто говорить об абсолютной одновременности событий сразу во всех точках пространства. Эйнштейн убедительно показал неверность такого представления. События, которые являются одновременными для одного наблюдателя, не одновременны для другого наблюдателя, движущегося относительно первого. Из нового понимания одновременности, осознания его относительности следуют революционные выводы о закономерностях пространственно-временных отношений вещей. Прежде всего, необходимо признать относительность размеров тел. Чтобы измерить длину тела, нужно отметить его границы на масштабе одновременно. Однако то, что одновременно для неподвижного наблюдателя, уже не одновременно для движущегося, поэтому и длина тела, измеренная разными наблюдателями, которые движутся друг относительно друга с различными скоростями, должна быть различна. На следующем этапе становления специальной теории относительности этим общим идейным рассуждениям Эйнштейн придает математическую форму и, в частности, выводит формулы преобразования координат и времени. смысл: одно и то же тело имеет различную длину, если оно движется с различной скоростью относительно системы, в которой эта длина измерялась. То же самое относится и ко времени. Промежуток времени, в течение которого длится какой-либо процесс, различен, если измерять его движущимися с различной скоростью часами. В специальной теории относительности размеры тел и промежутки времени теряют абсолютный характер, какой им приписывался классической физикой, и приобретают статус относительных величин, зависящих от выбора системы отсчета, с помощью которой проводилось их измерение. Они приобретают такой же смысл, какой имеют уже известные относительные величины, например скорость, траектория и т.п. Таким образом, Эйнштейн делает вывод о необходимости изменения пространственно-временных представлений, выработанных классической физикой. Создание СТО было качественно новым шагом в развитии физического познания. От классической механики СТО отличается тем, что в физическое описание релятивистских явлений органически входит наблюдатель со средствами наблюдения. Описание физических процессов в СТО существенно связано с выбором системы координат. Физическая теория описывает не физический процесс сам по себе, а результат взаимодействия физического процесса со средствами исследования.

36. Гравитация и пространство-время. Краткое изложение общей теории относительности

Создание любой фундаментальной теории обычно порождает цикл новых проблем, вызванных необходимостью ее согласования с накопленным ранее (эмпирическим и теоретическим) массивом научного знания. Такое согласование состоит в пересмотре, изменении (и часто весьма радикальном) содержания ряда старых и создании новых представлений, понятий, категорий, теорий. Подобная ситуация сложилась и после возникновения СТО. Оно привело к необходимости обобщения классической ньютоновской теории гравитации потребовало нового расширения принципа относительности. После создания СТО и открытия зависимости инертной массы от скорости (релятивистские эффекты) вопрос о независимости гравитационной массы от любых свойств тел и состояний, в которых они находятся, предстал в новом свете. Из СТО следует, что инертная масса зависит от скорости, с увеличением скорости масса тела растет. В центре его размышлений оказался вопрос: можно ли оценивать движение равноускоренной системы S по отношению к инерциальной системе S как пребывание в относительном покое? Теоретический анализ подводит его к выводу, что две системы отсчета, одна из которой движется ускоренно, а другая хотя и покоится, но в ней действует однородное поле тяготения, в отношении механических явлений эквивалентны и неразличимы. Иначе говоря, физика не знает средств, которые могли бы отличить эффект гравитации от эффекта ускорения. Силы инерции в ускоренной системе отсчета эквивалентны гравитационному полю. Это утверждение Эйнштейн иллюстрирует примером: наблюдатель, находящийся в закрытом лифте, не может определить, движется ли лифт ускоренно или внутри лифта действуют силы тяготения. Проведя мысленные эксперименты, Эйнштейн пришел к выводу, что реальное гравитационное поле будет эквивалентно ускоренным системам только в том случае, если пространство-время является искривленным, т.е. неевклидовым: «Наш мир неевклидов. Геометрическая природа его образована массами и их скоростями. Гравитационные уравнения ОТО стремятся раскрыть геометрические свойства нашего мира». Эйнштейн нашел общее уравнение гравитационного поля (которое в классическом приближении переходило в закон тяготения Ньютона) и таким образом решил проблему тяготения в общем виде. Уравнения гравитационного поля в общей теории относительности представляют собой систему из 10 уравнений. В отличие от теории тяготения Ньютона, где есть один потенциал гравитационного поля, который зависит от единственной величины - плотности массы, в теории Эйнштейна гравитационное поле описывается 10 потенциалами и может создаваться не только плотностью массы, но также потоком массы и потоком импульса. Так, ОТО отказывается от понятий «сила», «потенциальная энергия», «инерциальная система», «евклидов характер пространства-времени» и др. В ОТО используют нежесткие (деформирующиеся) тела отсчета, поскольку в гравитационных полях не существует твердых тел и ход часов зависит от состояния этих полей. Такая система отсчета (ее называют «моллюском отсчета») может двигаться произвольным образом, и ее форма может изменяться, у используемых часов может быть сколь угодно нерегулярный ход. ОТО углубляет понятие поля, связывая воедино понятия инерции, гравитации и метрики пространства-времени, допускает возможность гравитационных волн. Гравитационные волны создаются переменным гравитационным полем, неравномерным движением масс и распространяются в пространстве со скоростью света. Гравитационные волны в земных условиях очень слабы.

. Причинные связи в природе и обществе. Концепция детерминизма

Детерминизм - учение о первоначальной определяемости всех происходящих в мире процессов, включая все процессы человеческой жизни, со стороны Бога <#"justify">К первой группе относится симметрия положений, форм, структур. Это та симметрия, которую можно непосредственно видеть. Она может быть названа геометрической симметрией.

Вторая группа характеризует симметрию физических явлений и законов природы. Эта симметрия лежит в самой основе естественнонаучной картины мира: ее можно назвать физической симметрией.

Симметрией обладают объекты и явления живой природы. Она не только радует глаз и вдохновляет поэтов всех времен и народов, а позволяет живым организмам лучше приспособиться к среде обитания и просто выжить.В живой природе огромное большинство живых организмов обнаруживает различные виды симметрий (формы, подобия, относительного расположения). Причем организмы разного анатомического строения могут иметь один и тот же тип внешней симметрии.

Внешняя симметрия может выступить в качестве основания классификации организмов (сферическая, радиальная, осевая и т.д.) Микроорганизмы, живущие в условиях слабого воздействия гравитации, имеют ярко выраженную симметрию формы. Асимметрия присутствует уже на уровне элементарных частиц и проявляется в абсолютном преобладании в нашей Вселенной частиц над античастицами. Известный физик Ф. Дайсон писал: "Открытия последних десятилетий в области физики элементарных частиц заставляют нас обратить особое внимание на концепцию нарушения симметрии. Развитие Вселенной с момента ее зарождения выглядит как непрерывная последовательность нарушений симметрии. В момент своего возникновения при грандиозном взрыве Вселенная была симметрична и однородна. По мере остывания в ней нарушается одна симметрия задругой, что создает возможности для существования все большего и большего разнообразия структур. Феномен жизни естественно вписывается в эту картину.

Жизнь - это тоже нарушение симметрии" Молекулярная асимметрия открыта Л. Пастером, который первым выделил "правые" и "левые" молекулы винной кислоты: правые молекулы похожи на правый винт, а левые - на левый. Такие молекулы химики называют стереоизомерами. Молекулы стереоизомеры имеют одинаковый атомный состав, одинаковые размеры, одинаковую структуру - в то же время они различимы, поскольку являются зеркально асимметричными, т.е. объект оказывается нетождественным со своим зеркальным двойником. Поэтому здесь понятия "правый-левый" - условны. В настоящее время хорошо известно, что молекулы органических веществ, составляющие основу живой материи, имеют асимметричный характер, т.е. в состав живого вещества они входят только либо как правые, либо как левые молекулы. Таким образом, каждое вещество может входить в состав живой материи только в том случае, если оно обладает вполне определенным типом симметрии. Например, молекулы всех аминокислот в любом живом организме могут быть только левыми, сахара - только правыми.

39. Четыре способа решения основной проблемы химии - четыре иерархические концептуальные системы

Химия как наука с момента своего рождения ставила перед собой весьма практические цели и с тех пор она всегда была нужна человечеству для того, чтобы получать из природных веществ по возможности все необходимые металлы и керамику, известь и цемент, стекло и бетон, красители и лекарства, взрывчатые вещества и горюче-смазочные материалы, каучук и пластмассы.

Поэтому все химические занятия, которые были приобретены в течение многих веков подчинены единственной главной задаче химии - задаче получения веществ с необходимыми свойствами.

Химия, как никакая другая естественная наука, тесно связана с производством новых веществ.

В чем суть основной проблемы химии?

Основная двуединая проблема химии это:

) получение веществ с заданными свойствами - производственная задача;

) выявление способов управления свойствами вещества - задача научного исследования.

Существуют четыре способа решения основной проблемы химии, которые связаны прежде всего с наличием всего четырех основных природных факторов, от которых зависят свойства получаемых веществ: основные природные факторы, влияюшие на свойства получаемых веществ:

) состав вещества (элементарный, молекулярный);

) структура молекул;

) термодинамические и кинетические условия химической реакции, в процессе которой это вещество получается.

) уровень организации вещества.

40. Химический элемент, химическое соединение и учение о химических процессах

Все вещества в природе состоят из более простых частей, называемых элементами. Такими элементами по Левкиппу и Демокриту были атомы - мельчайшие частицы бескачественной первичной материи, различной только по величене и форме.В эпоху эллинизма возникло учение о трансмутации (превращении), согласно которому можно, изменяя сочетание элементов, получать вещества с иными свойствами. Это учение было развито Парацельсом. Подобно алхимикам, Парацельс исходил из представления, что все вещества состоят из элементов, способных соединяться друг с другом. При разложении веществ элементы разъединяются. Роберт Боиль Бойль доказал также, что вещества, которые он анализировал, вовсе не распадаются на три или четыре более простых вещества, как, например, золото или стекло. Из некоторых веществ могут выделяться простые тела в количестве, большем чем три или четыре, причем их химические свойства такие же, как у элементов. Михаил Васильевич Ломоносов принадлежит к числу первых ученых, изучивших количественно химические процессы при помощи взвешивания. Ломоносов обратил внимание на увеличение веса металлов после обжигания на воздухе. Вслед за Ломоносовым Лавуазье пришел к выводу, что такое увеличение массы металлов должно быть связано с поглощением воздуха. Дальтон показал, что эти мельчайшие частицы растворяются не только в фазе, где существуют два газа, но и в системе, образованной газом и жидкостью. Растворимость различных газов в воде он объяснял таким образом:Эта разница тесно связана с тяжестью, весом и числом мельчайших частиц в различных газах. Подвижность более легких и меньших по размерам частиц падает. Дальтон определил относительные атомные массы азота (4), углерода (4,5), кислорода (5,66), серы (17), воды (6,66) и других веществ. Дальтон пользовался атомной теорией как основой для новой химической символики. Особенно большое значение имели работы шведского химика Берцелиуса, который дал более точные определения атомных масс. В результате этих исследований Берцелиус значительно уточнил величины атомных величин, определенные Дальтоном. Тем самым были созданы предпосылки систематизации элементов на основе их атомных масс. Эти тщательно выполненные исследования позволили Берцелиусу сделать атомистическую модель основой химии. Дэви, Берцелиус считал причиной соединения элементов в определенном отношении электрическую полярность атомов. Учение об электричестве позволило дать простое объяснение природе, например, такого распространенного в химии явления, как образования солей. Оказалось, что с суть этого явления заключается во взаимной нейтрализации положительных и отрицательных зарядов мельчайших частичек вещества. На основе разработанной им теории Берцелиус сделал принципиально важный вывод: все химические элементы состоят из отрицательных и положительных веществ. Попытки систематизации многочисленных известных элементов и соединений, начатые Деберейнером, продолжили многие известные химики. Б. Шанкартуа расположил элементы в порядке возрастающих атомных масс по винтовой линии на поверхности циллиндра. В 1870г. появилась статья Мейера О соотношении свойств с атомным весом элементов. Основанием для проведения Мейером систематизации элементов явилось предположение об отношении между атомными массами и атомными объемами, которые он изобразил в виде кривой, где атомные объемы являются периодической функцией от атомных масс. Дмитрий Иванович Менделеев впервые в истории естествознания привел систему элементов, которая оказала основополагающее влияние на дальнейшее развитие химии. Менделеев разместил элементы в порядке возрастания атомных масс. Он использовал этот принцип, поскольку он проанализировал работы Дальтона по установлению связи между количественными и качественными свойствами веществ. Важнейшим из количественных свойств элементов в то время была атомная масса.

41. Отличие живого от неживого

Живое вещество развивается там, где может существовать жизнь, то есть на пересечении атмосферы <#"justify">1.Живое вещество биосферы характеризуется огромной свободной энергией. В неорганическом мире по количеству свободной энергии с живым веществом могут быть сопоставлены только недолговечные не застывшие лавовые потоки.

2.Резкое отличие между живым и неживым веществом биосферы наблюдается в скорости протекания химических реакций: в живом веществе реакции идут в тысячи и миллионы раз быстрее.

.Отличительной особенностью живого вещества является то, что слагающие его индивидуальные химические соединения - белки, ферменты и пр. - устойчивы только в живых организмах (в значительной степени это характерно и для минеральных соединений, входящих в состав живого вещества).

.Произвольное движение живого вещества, в значительной степени саморегулируемое. В.И. Вернадский выделял две специфические формы движения живого вещества: а) пассивную, которая создается размножением и присуща как животным, так и растительным организмам; б) активную, которая осуществляется за счет направленного перемещения организмов (она характерна для животных и в меньшей степени для растений). Живому веществу также присуще стремление заполнить собой все возможное пространство.

.Живое вещество обнаруживает значительно большее морфологическое и химическое разнообразие, чем неживое. Кроме того, в отличие от неживого абиогенного вещества живое вещество не бывает представлено исключительно жидкой или газовой фазой. Тела организмов построены во всех трех фазовых состояниях.

.Живое вещество представлено в биосфере в виде дисперсных тел - индивидуальных организмов. Причем, будучи дисперсным, живое вещество никогда не находится на Земле в морфологически чистой форме - в виде популяций организмов одного вида: оно всегда представлено биоценозами.

.Живое вещество существует в форме непрерывного чередования поколений, благодаря чему современное живое вещество генетически связано с живым веществом прошлых эпох. При этом характерным для живого вещества является наличие эволюционного процесса, т.е. воспроизводство живого вещества происходит не по типу абсолютного копирования предыдущих поколений, а путем морфологических и биохимических изменений.

Выделяют пять основных функций живого вещества:

1.Энергетическая. Заключается в поглощении солнечной энергии при фотосинтезе, а химической энергии - путем разложения энергонасыщенных веществ и передаче энергии по пищевой цепи разнородного живого вещества.

2.Концентрационная. Избирательное накопление в ходе жизнедеятельности определенных видов вещества. Выделяют два типа концентраций химических элементов живым веществом: а) массовое повышение концентраций элементов в среде, насыщенной этим элементов, например, серы и железа много в живом веществе в районах вулканизма; б) специфическую концентрацию того или иного элемента вне зависимости от среды.

3.Деструктивная. Заключается в минерализации необиогенного органического вещества, разложении неживого неорганического вещества, вовлечении образовавшихся веществ в биологический круговорот.

4.Средообразующая. Преобразование физико-химических параметров среды (главным образом за счет необиогенного вещества).

5.Транспортная. Перенос вещества против силы тяжести и в горизонтальном направлении.

Признаки живых организмов. 1. Способность к обмену веществ с окружающей средой. (Процессы: питание, дыхание, выделение.)

Обмен веществ обеспечивает постоянство химического состава и строения всех частей организма.

. Самовоспроизведение (репродукция).

. Происхождение жизни на Земле. Основные гипотезы. Теория биохимической эволюции

Происхождение жизни - одна из трех важнейших мировоззренческих проблем наряду с проблемой происхождения Вселенной и проблемой происхождения человека. Попытки понять, как возникла и развивалась жизнь на Земле, предпринимались еще в глубокой древности. В античности сложились два противоположных подхода к решению этой проблемы. Религиозно-идеалистический исходил из того, что возникновение жизни на Земле не могло осуществиться естественным, объективным, закономерным образом; жизнь является следствием божественного творческого акта. В основе материалистического подхода лежало представление о том, что под влиянием естественных факторов живое может возникнуть из неживого, органическое из неорганического. В основе материалистического подхода лежало представление о том, что под влиянием естественных факторов живое может возникнуть из неживого, органическое из неорганического. Естествознание XX в. сделало шаг вперед в изучении жизни, ее проявлений на Земле и за ее пределами. Такие отрасли знаний, как биохимия, биофизика, генетика, молекулярная биология, космическая биохимия и др., расширили представления о сущности земной жизни, о возможности существования подобных явлений вне пределов нашей планеты. Сейчас уже определенно выяснено, что «азбука» живого сравнительно проста: в любом существе, живущем на Земле, присутствует 20 аминокислот, пять оснований, два углевода и один фосфат. Небольшое число одних и тех же молекул во всех живых организмах убеждает, что все живое должно иметь единое происхождение. Естествознание XX в. сделало шаг вперед в изучении жизни, ее проявлений на Земле и за ее пределами. Такие отрасли знаний, как биохимия, биофизика, генетика, молекулярная биология, космическая биохимия и др., расширили представления о сущности земной жизни, о возможности существования подобных явлений вне пределов нашей планеты. Сейчас уже определенно выяснено, что «азбука» живого сравнительно проста: в любом существе, живущем на Земле, присутствует 20 аминокислот, пять оснований, два углевода и один фосфат. Небольшое число одних и тех же молекул во всех живых организмах убеждает, что все живое должно иметь единое происхождение. организмах убеждает, что все живое должно иметь единое происхождение. Возраст Земли исчисляется примерно 4,6 млрд лет. Жизнь существует на Земле, видимо, около 3,8 млрд. лет. Признаки деятельности живых организмов обнаружены в докембрийских породах, рассеянных по всему земному шару. В сложном процессе возникновения жизни на Земле можно выделить несколько основных этапов. Первый из них связан с образованием простейших органических соединений из неорганических. Второй этап биогенеза характеризовался возникновением более сложных органических соединений (в частности, белковых веществ нуклеиновых кислот) в водах первичного океана. Благодаря высокой температуре, грозовым разрядам, усиленному ультрафиолетовому излучению относительно простые молекулы органических соединений при взаимодействии с другими веществами усложнялись, полимеризировались и образовывались углеводы, жиры, аминокослоты, белки и нуклеиновые кислоты. Второй этап биогенеза характеризовался возникновением более сложных органических соединений (в частности, белковых веществ нуклеиновых кислот) в водах первичного океана. Благодаря высокой температуре, грозовым разрядам, усиленному ультрафиолетовому излучению относительно простые молекулы органических соединений при взаимодействии с другими веществами усложнялись, полимеризировались и образовывались углеводы, жиры, аминокослоты, белки и нуклеиновые кислоты. Возникнув, жизнь стала развиваться быстрыми темпами (ускорение эволюции во времени). Так, развитие от первичных пробионтов до аэробных форм потребовало около 2 млрд. лет, тогда как с момента возникновения наземных растений и животных прошло около 500 млн. лет; птицы и млекопитающие развились от первых наземных позвоночных за 100 млн. лет, приматы выделились за 12-15 млн. лет, для становления человека потребовалось около 3 млн. лет.

. 3акон генетики. Наследственность и изменчивость

Истоки знаний о наследственности весьма древние. Наследственность как одна из существенных характеристик живого известна очень давно, представления о ней складывались еще в эпоху античности. Долгое время вопрос о природе наследственности находился в ведении эмбриологии, в которой вплоть до XVII в. господствовали фантастические представления. Во второй половине XVIII в. учение о наследственности обогащается новыми данными - установлением пола у растений, искусственной гибридизацией и опылением растений, а также отработкой методики гибридизации. Во второй половине XVIII - начале XIX в. наследственность рассматривалась как свойство, зависящее от количественного соотношения отцовских и материнских компонентов. Считалось, что наследственные признаки гибрида являются результатом взаимодействия отцовских и материнских компонентов, их борьбы между собой, а исход этой борьбы определяется количественным участием, долей того и другого. Так, при получении растительных гибридов предполагалось, что в передаче признаков решающую роль играет количество пыльцы. В первой половине XIX в. стали складываться непосредственные предпосылки учения о наследственности и изменчивости - генетики. Качественным рубежом здесь, по-видимому, оказались два события. Первое - создание клеточной теории. Старая (философская, идущая от XVIII в.) идея единства растительного и животного миров должна была получить конкретно-научное выражение в форме теории, которая базируется на том, что инвариантные характеристики органического мира должны иметь свое морфологическое выражение, проявляться в определенной структурной гомологии организмов.

44. Основные положения теории эволюции Ч. Дарвина

Чарльз Дарвине создании своей эволюционной теории опирался на колоссальный эмпирический материал, собранный как его предшественниками, так и им самим в ходе путешествий, прежде всего кругосветного путешествия на корабле. Именно анализ разновозрастной фауны Южной Америки и Галапагосских островов привел его к представлению об эволюции в пространстве и во времени, открытию принципа дивергенции (расхождения признаков у потомков общего предка), нацелил на выявление движущих факторов эволюции. Дарвин понимал, что непосредственно связывать наследственность, изменчивость и приспособляемость нельзя. Дарвин разграничивает два вида изменчивости - определенная и неопределенная. Определенная изменчивость (в современной терминологии - адаптивная модификация) - способность всех особей одного и того же вида в определенных условиях внешней среды одинаковым образом реагировать на эти условия (климат, пищу и др.). По современным представлениям, адаптивные модификации не наследуются и потому не могут поставлять материал для органической эволюции. (Дарвин допускал, что определенная изменчивость в некоторых исключительных случаях может такой материал поставлять.) Неопределенная изменчивость (в современной терминологии - мутация) предполагает существование изменений в организме, которые происходят в самых различных направлениях. Неопределенная изменчивость в отличие от определенной, носит наследственный характер, и незначительные отличия в первом поколении усиливаются в последующих. Неопределенная изменчивость тоже связана с изменениями окружающей среды, но уже не непосредственно, что характерно для адаптивных модификаций, а опосредованно. Дарвин подчеркивал, что решающую роль в эволюции играют именно неопределенные изменения. Второе посредствующее звено, отличающее теорию эволюции Дарвина состоит в представлении о естественном отборе как механизме, который позволяет выбраковывать ненужные формы и образовывать новые виды. Борьба за существование неизбежно приводит к гибели определенного числа особей в каждом поколении и выборочному участию особей в размножении. В результате размножаются наиболее приспособленные особи каждого вида, передающие из поколения в поколение новые свойства. Накопление новых свойств приводит к видообразованию и прогрессивной эволюции органического мира. Таким образом, естественный отбор - творческая сила; он является движущим фактором эволюции, причиной ее протекания. Тезис о естественном отборе является ведущим принципом дарвиновской теории, который позволяет разграничить дарвинистские и недарвинистские трактовки эволюционного процесса. Таким образом, дарвиновская теории эволюции опирается на следующие принципы:

+ борьбы за существование;

+ наследственности и изменчивости;

+ естественного отбора.

. Современное эволюционное учение. Микро и макроэволюция

Микроэволюция - это совокупность эволюционных процессов, протекающих в популяциях и приводящих к образованию нового вида. Описание микроэволюции дается синтетической теорией эволюции. Объектом теории выступают, прежде всего, закономерности эволюции вида как генетически целостной и замкнутой системы, состоящей из популяций. (Целостность вида обеспечивается возможностью скрещивания и потоком генов между разными популяциями.) Макроэволюция - эволюционные процессы, ведущие к образованию таксонов более высокого ранга, чем вид (род, семейство, отряд, класс и др.). Понимание отношений между микро- и макроэволюцией предполагает наличие четкого ответа на вопрос: можно ли свести закономерности макроэволюции к закономерностям микроэволюции. Иначе говоря, является ли синтетическая теория эволюции лишь теорией микроэволюции, или она одновременно объясняет и макроэволюцию. Понимание отношений между микро- и макроэволюцией предполагает наличие четкого ответа на вопрос: можно ли свести закономерности макроэволюции к закономерностям микроэволюции. Иначе говоря, является ли синтетическая теория эволюции лишь теорией микроэволюции, или она одновременно объясняет и макроэволюцию. Понимание отношений между микро- и макроэволюцией предполагает наличие четкого ответа на вопрос: можно ли свести закономерности макроэволюции к закономерностям микроэволюции. Иначе говоря, является ли синтетическая теория эволюции лишь теорией микроэволюции, или она одновременно объясняет и макроэволюцию. Необходимость в этом определяется еще рядом обстоятельств: Во-первых, синтетическая теория эволюции описывает эволюционный процесс лишь для высших животных и растительных организмов, характеризующихся половым размножением; Во-вторых, синтетическая теория эволюции сформировалась еще до возникновения молекулярной генетики, до революции в молекулярной биологии, которая позволила непосредственно раскрыть структуру гена и освоить способы прямого воздействия на него; В-третьих, эволюция - безусловно многофакторный и многокомпонентный процесс, охватывающий множество связей и отношений органических форм. Познание такого множества связей - задача длительного исторического периода развития биологии, в том числе и задача биологии XXI в. Таким образом, можно утверждать, что современная биология движется к новому (и, наверное, не последнему) синтезу теории эволюции и (уже молекулярной) генетики.

46. Основа учения В.И. Вернадского о биосфере

Вернадский рассматривал биосферу как особое геологическое тело, строение и функции которого определяются особенностями Земли (планеты Солнечной системы) и космоса. А живые организмы, популяции, виды и все живое вещество - это формы, уровни организации биосферы. Развивая учение о биосфере, Вернадский пришел к следующим выводам (биогеохимическим принципам): "Биогенная миграция химических элементов в биосфере стремится к максимальному своему проявлению". Вовлекая неорганическое вещество в "вихрь жизни", в биологический круговорот, жизнь способна со временем проникать в ранее недоступные ей области планеты и увеличивать свою геологическую активность. Этот биогеохимический принцип Вернадского утверждает высокую приспосабливаемость живого вещества, пластичность, изменчивость во времени. Вернадский связал учение о биосфере с деятельностью человека не только геологической, но и вообще с многообразными проявлениями бытия личности и жизни человеческого общества: "В сущности, человек, являясь частью биосферы, только по сравнению с наблюдаемыми на ней явлениями может судить о мироздании. Он висит в тонкой пленке биосферы и лишь мыслью проникает вверх и вниз". Вернадский рассматривал человеческую деятельность как геологический фактор, во многом определяющий дальнейшее развитие Земли. Для Вернадского человек был, прежде всего, носителем разума. Он верил, что разум будет господствовать на планете и преображать ее разумно, предусмотрительно, без ущерба природе и людям. Он верил в человека, в его добрую волю. А человеческий разум воспринимался Вернадским как космическое явление, естественная и закономерная часть природы. Природа создала разумное существо, постигая таким образом себя. Таким образом, появление в творчестве Вернадского идей о ноосфере - сфере разума вполне закономерно. При рассмотрении любого вопроса ученый оставлял существенное место разуму в глобалистическом его проявлении. В 1938 году Вернадский писал: "Мы присутствуем и жизненно участвуем в создании в биосфере нового геологического фактора, небывалого в ней по мощности... Закончен после многих сотен тысяч лет неуклонных стихийных стремлений охват всей поверхности биосферы единым социальным видом животного царства - человеком. Нет на Земле уголка, для него недоступного. Нет пределов возможному его размножению. Научной мыслью и государственно-организованной, ею направляемой техникой, своей жизнью человек создает в биосфере новую биогенную силу... Жизнь человечества, при всей ее разнородности, стала неделимой, единой. Событие, происшедшее в захолустном уголке любой точки любого континента или океана, отражается и имеет следствия - большие и малые - в ряде других мест, всюду на поверхности Земли. Телеграф, телефон, радио, аэропланы, аэростаты охватили весь земной шар. ...Создание ноосферы из биосферы есть природное явление, более глубокое и мощное в своей основе, чем человеческая история.

47. Превращение вещества и энергии в биосфере

Все живые организмы находятся во взаимосвязи с неживой природой и включаются в непрерывный круговорот веществ и энергии. В результате происходит биогенная миграция атомов. Необходимы для жизни химические элементы переходят из внешней среды в организм. При расписании органических веществ эти элементы опять возвращаются в окружающую среду. В результате круговорота веществ происходит непрерывное перемещение химических элементов из живых организмов в неживую природу и наоборот. Круговорот веществ состоит из двух противоположных процессов, связанных с аккумуляцией элементов в живых организмах и минерализацией в результате их расписания. Образование живого вещества преобладает на поверхности Земли, а минерализация - в почве и морских глубинах. Одновременно с миграцией атомов происходит и превращение энергии. Единственным источником энергии на Земле является солнце. Часть теплая тратится на обогрев земли и испарение воды. И только 0,2% солнечной энергии накапливается в процессе фотосинтеза. Эта энергия превращается в энергию химических связей органических веществ, при расщеплении и окисает которых в процессе питания выделяется и опять тратится на процессы жизнедеятельности организмов: рост, движение, размножение, развитие. Этот процесс незамкнут, потому есть необходимость в постоянном поступлении солнечной энергии.

Следовательно, биосфера являет собой большую систему, которая состоит из разнородных компонентов, связанных между собой процессами превращения энергии и вещества. Миграция веществ замкнута в циклы, компонентами которых являются тела живой и неживой природы. Цикличность процессов обеспечивает непрерывное существование биосферы. В круговороте веществ принимают участие все живые организмы, поглощающие из внешней среды одни вещества и выделяющие в нее другие. Так, растения потребляют из внешней среды углекислый газ, воду и минеральные соли и выделяют в нее кислород. Животные вдыхают кислород, выделенный растениями, а поедая их, усваивают синтезированные из воды и углекислого газа органические вещества и выделяют углекислый газ, воду и вещества непереваренной части пищи. При разложении бактериями и грибами отмерших растений и животных образуется дополнительное количество углекислого газа, а органические вещества превращаются в минеральные, которые попадают в почву и снова усваиваются растениями. Таким образом, атомы основных химических элементов постоянно совершают миграцию из одного организма в другой, из почвы, атмосферы и гидросферы - в живые организмы, а из них-в окружающую среду, пополняя таким образом неживое вещество биосферы. Эти процессы повторяются бесконечное число раз. Так, например, весь атмосферный кислород проходит через живое вещество за 2 тыс. лет, весь углекислый газ - за 200-300 лет.

48. Эволюция человека. Видообразование гоминид. Причины появления гоминид

Общей предпосылкой возникновения человечества выступило длительное историческое развитие природы. Пьедесталом антропосоциогенеза явилось развитие органического (биологического) мира в его единстве с геологическими, географ., климатич., физико-химич., космичес. и другими неорганическими (абиотическими) системами. Становление человека происходило в последний период кайнозойской эры истории Земли, в конце эпохи неогена. Геологические процессы - важная часть абиотической среды, изменения которой определяли развитие органических видов. Геологические предпосылки антропосоциогенеза включают в себя оледенения и потепления, усиленный вулканизм, сейсмические и тектонические процессы, повышение уровня радиоактивности (в результате землетрясений, горообразований, тектонических разломов коры и др.), изменение магнитного поля Земли (за последние 5 млн. лет магнитные полюсы Земли менялись 4 раза) и т.д. Географические предпосылки .включают в себя прежде всего изменения очертаний материков и морей. Так, еще в плейстоцене Британские острова соединялись с Европой, острова Малайского архипелага с Азиатским континентом, Азиатский континент с Американским и др. Это способствовало миграции животных, расселению их на Земле. В периоды оледенения резко изменялись фауна и флора: вымирали многие виды теплолюбивых животных и растений, а оставались те виды, которым удалось приспособиться к новым условиям за счет изменения образа жизни, характера питания, поведенческих реакций. Для эволюции животного мира имели большое значение и резкие колебания уровня Мирового океана. Один из крайне интересных вопросов антропологии: какая из ныне живущих человекообразных обезьян (шимпанзе, горилла, орангутан, гиббон) ближе к человеку. Основные пути перестройки телесной организации ископаемого предка в направлении очеловечивания - прямохождение, развитие руки и мозга (так называемая гоминидная триада). Переход к прямохождению, смена древесного образа жизни на наземный - одна из важнейших предпосылок формирования гоминид. Двуногая локомоция возникала неоднократно в разных линиях гоминид. Многие древесные формы обезьян часто в поисках пищи спускались на землю и проводили здесь часть времени (есть данные о том, что начальная адаптация к двуногому передвижению формировалась еще в верхнем миоцене 27-23 млн. лет назад). Некоторые виды обезьян (с относительно более короткими передними и более длинными задними конечностями) перемещались по земле в полувертикальном положении чаше других. Это освобождало их передние конечности, и они успешнее использовали камни и палки для самозащиты и охоты. Кроме того, поскольку перемещение на двух ногах было более медленным, чем брахиация, то понадобилась определенная компенсация - развитая психика (способность быстрого ориентирования, координации тела, передних и задних конечностей), совершенствование стадных отношений. Значительные изменения климата, которые привели к сокращению тропических лесов и распространению пустынь, вызвали гибель многих видов древесных обезьян, не успевших приспособиться к новым условиям. Сложились предпосылки для интенсивного развития тех популяций приматов, которые освоили прямохождение, т.е. был сделан решающий шаг для перехода от обезьяны к человеку.

. Экология и эволюция человека

Экология - цикл научных отраслей, изучающих взаимоотношения организмов между собой и с окружающей средой. В этот цикл входят: общая экология, изучающая основные принципы строения и функционирования различных надорганизменных систем - популяций, биоценозов, биогеоценозов и биосферы, частные экологии, изучающие конкретные биоценозы или биогеоценозы (например, экология млекопитающих, гидробиология, агроэкология и др.). Начиная со средины XX в. рост потребностей человека и его производственной активности привел к тому, что масштабы возможного воздействия человека на природу стали соизмеримыми с масштабами глобальных природных процессов. В результате труда человека создаются каналы и новые моря, исчезают болота и пустыни, перемещаются огромные массы ископаемых пород, синтезируются новые химические материалы. Преобразующая деятельность современного человека распространяется даже на дно океана и космическое пространство. Однако все возрастающее влияние человека на окружающую среду порождает сложные проблемы в его взаимоотношениях с природой. Неконтролируемая и непредсказуемая деятельность человека стала оказывать отрицательное воздействие на ход природных процессов, вызывать резко негативные необратимые изменения, как окружающей среды, так и биологической природы самого человека. Это касается буквально всей среды - атмосферы, гидросферы, недр, плодородного слоя; гибнут животные и растения, разрушаются и исчезают биоценозы и биогеоценозы; растет заболеваемость людей. При этом неуклонно увеличивается численность населения земного шара. Вывод напрашивается сам собой: человечество неумолимо идет к экологической катастрофе - истощению энергетических, минеральных и земельных ресурсов, гибели биосферы, а возможно, и самой человеческой цивилизации. Поэтому возникла необходимость защиты среды обитания человека от его же воздействия на нее. Научно-технологические разработки позволяют выделить следующие пути, методы, средства разрешения или по крайней мере смягчения экологического кризиса: создавать эффективные очистные сооружения, развивать безотходные (замкнутые) и малоотходные технологии

50. Биологические ритмы - основа функционирования организма

Биологические ритмы − эволюционная форма адаптации к условиям ритмических изменений параметров внешней среды. Это временное взаимодействие различных функциональных систем организма друг с другом и с окружающей средой, способствующее их гармоничному согласованию и жизнедеятельности в целом.

С этой точки зрения биологические ритмы представляют собой сложную последовательность многоступенчатых процессов биохимических и биофизических превращений в организме человека. Ряд ученых считают, что "хозяйками" биоритмов являются молекулы РНК и ДНК. Возможно, параметры ритмов физиологических функций и задаются определенной генетической программой, но в любом случае они реализуются через изменение метаболических процессов под влиянием внешних и внутренних факторов. Биологические ритмы столь точны, что их часто называют «биологическими часами». Есть основания полагать, что механизм отсчета времени заключен в каждой клетке человеческого тела. Это молекулы ДНК, хранящие запас генетической информации. По выполняемой функции биоритмы делятся на физиологические (рабочие циклы отдельных систем организма) и экологические (адаптивные приспособления к периодическим влияниям окружающей среды). По длительности периода различают ритмы: − суточные (циркадианные); − месячные; − сезонные; − многолетние.

Из всех перечисленных биологических ритмов наиболее исследован сегодня суточный ритм. Согласно классификации известного хронобиолога Ф. Хальберга, ритмические процессы организма делятся на три группы:

группа − ритмы высокой частоты (с периодом до 0,5 часа). Это ритмы дыхания, работы сердца, электрических явлений в мозге, периодичность колебания в системах биохимических реакций.

группа - ритмы средней частоты (с периодом от 0,5 часа до 6 дней). Это смена сна и бодрствования, активности и покоя, околосуточные изменения обмена веществ и многих других функций.

группа − ритмы низкой частоты (с периодом от 6 дней до 1 года). Это недельный, лунный и годичный ритмы, охватывающие циклы экскреции гормонов, менструальные, сезонные изменения течения биохимических реакций, длительно-временные изменения работоспособности.

Говоря о биологических ритмах, не следует забывать о том, что в повседневной жизни человека окружают многочисленные физические и социальные синхронизаторы (датчики времени), которые приводят к оптимальному взаимодействию ритмов организма с ритмами внешней среды. К физическим синхронизаторам относятся: чередование света и темноты; суточные и сезонные колебания температуры и влажности воздуха, барометрического давления, напряженности электрических и магнитных полей. Социальным датчиком времени выступает распорядок производственной и бытовой деятельности. Каждому человеку для сохранения здоровья необходимо синхронизировать индивидуальный ритм с данными факторами, учитывая ритм сна и бодрствования, режим труда и отдыха, работу общественных учреждений, транспорта и другие. Не следует забывать о ритме жизни коллег по учебе, работе и общественной жизни.

51. Здоровье человека и факторы его определяющие

Исчезновение растительных и животных видов, видового многообразия, генофонда флоры и фауны Земли, причем животные и растения исчезают, как правило, не в результате их непосредственного истребления человеком, а вследствие изменения среды обитания. Исчезновение лесов (особенно тропических), Загрязнение атмосферы, воды, почвы. Источником загрязнения атмосферы являются, прежде всего, предприятия черной и цветной металлургии, тепловые электростанции, автомобильный транспорт, сжигание мусора, отходов и др., Увеличение содержания в атмосфере SO2 обусловливает образование «кислотных дождей», вызывающих рост кислотности водоемов, гибель их обитателей, Выхлопные газы автотранспорта наносят огромный урон жизнедеятельности животных и растений, Загрязнение гидросферы. Радиоактивное загрязнение окружающей среды в результате ядерных испытаний, аварий на предприятиях ядерной энергетики. Все эти негативные тенденции, а также безответственное и неправильное использование достижений цивилизации оказывают губительное влияние на организм человека и создают еще один комплекс экологических проблем - медико-генетический. Учащаются известные ранее заболевания и появляются совершенно новые, ранее не известные. Сложился целый комплекс «болезней цивилизации», порожденных научно-техническим прогрессом (возрастание темпа жизни, количества стрессовых ситуаций, гиподинамия, нарушение питания, злоупотребление фармацевтическими препаратами и др.) и экологическим кризисом (особенно загрязнением среды мутагенными факторами); глобальной проблемой становится наркомания. Период неконтролируемого взаимодействия общества и природной среды заканчивается. Охрана природы исторически неизбежна; ценность природы выше эгоистических и корпоративных интересов и носит характер абсолютного императива; охрана природы - это, прежде всего охрана самого человека; не будет биосферы - не будет человечества. Человечество обязано сохранить и передать потомкам биологическое разнообразие Земли, и не только потому, что природа прекрасна и восхищает нас своим великолепием. Есть еще более значимое основание: сохранение биологического разнообразия является непременным условием жизни самого человека на Земле, поскольку устойчивость биосферы тем выше, чем больше составляющих ее видов.

52. Здоровье среды обитания

В свете имеющихся экологических проблем правомерно встает вопрос о здоровье среды обитания. Период неконтролируемого взаимодействия общества и природной среды заканчивается . Охрана природы исторически неизбежна; ценность природы выше эгоистических и корпоративных интересов и носит характер абсолютного императива; охрана природы - это прежде всего охрана самого человека; не будет биосферы - не будет человечества. От безоглядной эксплуатации природной среды нужно перейти к очень осторожному изменению среды жизни человека, к двусторонней адаптации (коэволюции) и, возможно, к абсолютным экологическим ограничениям. Выживание человека - доминанта экономики и политики. Экологическое в конечном счете оказывается и наиболее экономичным. Чем рациональнее подход к природных ресурсам, тем меньше вложений потребуется для восстановления баланса между человечеством и природой. У наших потомков «поле возможностей» рационального решения экологических проблем будет уже, степеней свободы меньше, чем у нас. Принцип необходимости разнообразия природы: только многообразная и разнообразная биосфера устойчива и высокопродуктивна. Человечество обязано сохранить и передать потомкам биологическое разнообразие Земли, и не только потому, что природа прекрасна и восхищает нас своим великолепием. Есть еще более значимое основание: сохранение биологического разнообразия является непременным условием жизни самого человека на Земле, поскольку устойчивость биосферы тем выше, чем больше составляющих ее видов.

. Загрязнение среды обитания человека и пути ее оздоровления

Исчезновение растительных и животных видов, видового многообразия, генофонда флоры и фауны Земли, причем животные и растения исчезают, как правило, не в результате их непосредственного истребления человеком, а вследствие изменения среды обитания. С начала 1980-х гг. ежедневно вымирает один вид животных, а еженедельно - один вид растений. Вымирание угрожает тысячам видов животных и растений. Под угрозой исчезновения находится каждый четвертый вид земноводных, каждый десятый вид высших растений. А каждый из видов является неповторимым, уникальным результатом эволюции, протекавшей много миллионов лет.

Человечество обязано сохранить и передать потомкам биологическое разнообразие Земли, и не только потому, что природа прекрасна и восхищает нас своим великолепием. Есть еще более значимое основание: сохранение биологического разнообразия является непременным условием жизни самого человека на Земле, поскольку устойчивость биосферы тем выше, чем больше составляющих ее видов.

Исчезновение лесов (особенно тропических) со скоростью несколько десятков гектаров в минуту. Это влечет за собой, в частности, эрозию почв (почвы - продукт сложного и длительного взаимодействия живой и косной материи), уничтожение верхнего плодородного слоя земли, опустынивание Земли, которое происходит со скоростью 44 га/мин. Кроме того, леса - главные поставщики кислорода в атмосферу посредством фотосинтеза. В настоящее время баланс прихода и расхода кислорода отрицательный. При этом человечество живет за счет не только эксплуатации ресурсов современной биосферы, но и невозобновляемых продуктов былых биосфер (нефть, уголь, газ, руды и т.п.). По самым оптимистическим оценкам, существующих запасов таких природных ресурсов человечеству хватит ненадолго: нефти примерно на 30 лет; природного газа на 50 лет; угля на 100 лет и т.д. Но и возобновляемые природные ресурсы (например, древесина) становятся невозобновляемыми, поскольку условия их воспроизводства коренным образом изменяются, они доводятся до крайнего истощения или полного уничтожения, т.е. все природные ресурсы на Земле конечны. Радиоактивное загрязнение окружающей среды в результате ядерных испытаний, аварий на предприятиях ядерной энергетики (Чернобыльская катастрофа 1986 г.), накопления радиоактивных отходов. Все эти негативные тенденции, а также безответственное и неправильное использование достижений цивилизации оказывают губительное влияние на организм человека и создают еще один комплекс экологических проблем-медико-генетический. Таким образом, перед человечеством остро встала проблема сознательного и целенаправленного регулирования обмена веществом и энергией между обществом и биосферой, выработки стратегии охраны природы. Такое регулирование может осуществляться на основе следующих принципов: Человечество развивается до тех пор, пока сохраняется равновесие между предметно-материальным преобразованием им природной среды и восстановлением этой среды (естественным и искусственным). Нарушение равновесия неизбежно ведет к гибели человечества. Охрана природы исторически неизбежна; ценность природы выше эгоистических и корпоративных интересов и носит характер абсолютного императива; охрана природы - это, прежде всего охрана самого человека; не будет биосферы - не будет человечества.

. Появление человека на Земле - качественный скачок в развитии биосферы

Развитие биосферы Земли можно рассматривать как последовательную смену трех этапов. Первый этап - восстановительный - начался еще в космических условиях и завершился появлением на Земле гетеротрофной биосферы.

На первом этапе развития биосферы появились малые сферические анаэробы (организмы, живущие при отсутствии кислорода) и прокариоты (организмы, лишенные оформленного ядра), физиологические процессы которых основывались не на кислородном окислении, а на брожении. Они начинают производство свободного кислорода, что приводит к окислительным процессам на земной поверхности и в океане. Около 400 миллионов лет назад, когда концентрация свободного кислорода достигла 10 процентов от современной, возник озонный экран, предохраняющий живое вещество от жесткого излучения, и жизнь вышла на сушу. Как только это случилось, резко возросла интенсивность реакций фотосинтеза, а следовательно, и поступление кислорода в атмосферу. Благодаря этому уже за 100 миллионов лет был достигнут современный уровень концентрации кислорода в 21 процент. Формирование и развитие биосферы предстает как чередование этапов эволюции, прерываемых скачкообразными переходами в качественно новые состояния. В результате при этом образовывались все более сложные и упорядоченные формы живого вещества. В истории биосферы бывали временные остановки прогрессивного развития, но они никогда не переходили в стадию деградации, поворота развития вспять. Чтобы убедиться в этом, достаточно посмотреть на основные вехи в истории развития биосферы:

появление простейших клеток-прокариотов (клетки без ядра);

появление значительно более организованных клеток-эукариотов (клетки с ядром);

объединение клеток-эукариотов с образованием многоклеточных организмов, функциональная дифференциация клеток в организмах;

появление организмов с твердыми скелетами и формирование высших животных;

возникновение у высших животных развитой нервной системы и формирование мозга как органа сбора, систематизации, хранения информации и управления на ее основе поведением организмов;

формирование разума как высшей формы деятельности мозга;

образование социальной общности людей - носителей разума.

Вершиной направленного развития биосферы стало появление в ней человека. В ходе эволюции Земли на смену периоду геологической эволюции пришел период геолого-биологический, который с появлением человека уступил свое место периоду социальной эволюции. Самые крупные изменения в биосфере Земли наступили именно в этот период. Появление и развитие человека ознаменовало переход биосферы в ноосферу - новую оболочку Земли, область сознательной деятельности человечества.

. Основные антропогенные факторы, преобразующие биосферу

Антропогенные факторы среды, внесённые в природу человеческой деятельностью изменения, воздействующие на органический мир. Переделывая природу и приспосабливая её к своим потребностям, человек изменяет среду обитания животных и растений, влияя тем самым на их жизнь. Воздействие может быть косвенным и прямым. Косвенное воздействие осуществляется путём изменения ландшафтов - климата, физического состояния и химизма атмосферы и водоёмов, строения поверхности земли, почв, растительности и животного населения. Большое значение приобретает увеличение радиоактивности в результате развития атомной промышленности и особенно испытаний атомного оружия. Человек сознательно и бессознательно истребляет или вытесняет одни виды растений и животных, распространяет другие или создаёт для них благоприятные условия. Для культурных растений и домашних животных человек создал в значительной степени новую среду, многократно увеличив продуктивность освоенных земель. Но это исключило возможность существования многих диких видов. Увеличение народонаселения Земли и развитие науки и техники привели к тому, что в современных условиях очень трудно найти участки, не затронутые деятельностью человека (девственные леса, луга, степи и т. д.). Неправильная распашка земель и неумеренный выпас скота не только привели к гибели естественных сообществ, но и усилили водную и ветровую эрозию почв и обмеление рек. Вместе с тем возникновение селений и городов создало благоприятные условия для существования многих видов животных и растений. Развитие промышленности не обязательно приводило к обеднению живой природы, но часто способствовало появлению новых форм животных и растений. Развитие транспорта и других средств сообщения способствовало распространению как полезных, так и многих вредных видов растений и животных. Прямое воздействие направлено непосредственно на живые организмы. Например, нерациональные рыболовство и охота резко сократили численность ряда видов. Нарастающая сила и убыстряющиеся темпы изменения природы человеком вызывают необходимость её охраны. Целенаправленное, сознательное преобразование природы человеком с проникновением в микромир и космос знаменует собой, по В. И. Вернадскому (1944), формирование «ноосферы» - оболочки Земли, измененной человеком.

. Неизбежность эволюции биосферы в ноосферу (работы В.И. Вернадского и Тейяр де Шардена)

В последнее время резко меняется отражение живых существ на окружающей природе. Благодаря этому процесс эволюции переносится в область минералов. Резко меняются почвы, воды и воздух. То есть эволюция видов сама превратилась в геологический процесс, так как в процессе эволюции появилась новая геологическая сила. Вернадский писал: "Эволюция видов переходит в эволюцию биосферы". Здесь естественно напрашивается вывод о том, что геологической силой является собственно вовсе не Homo Sapiens, а его разум, научная мысль социального человечества. В "Философских мыслях натуралиста" Вернадский писал: "Мы как раз переживаем ее яркое вхождение в геологическую историю планеты. В последние тысячелетия наблюдается интенсивный рост влияния одного видового живого вещества - цивилизованного человечества - на изменение биосферы. Под влиянием научной мысли и человеческого труда биосфера переходит в новое остояние - в ноосферу". Мы являемся наблюдателями и исполнителями глубокого изменения биосферы. Причем перестройка окружающей среды научной человеческой мыслью посредством организованного труда вряд ли является стихийным процессом. Корни этого лежат в самой природе и были заложены еще миллионы лет назад в ходе естественного процесса эволюции. "Человек... составляет неизбежное проявление большого природного процесса, закономерно длящегося в течение, по крайней мере, двух миллиардов лет". Заселяя все уголки нашей планеты, опираясь на государственно-организованную научную мысль и на ее порождение, технику, человек создал в биосфере новую биогенную силу, поддерживающую размножение и дальнейшее заселение различных частей биосферы. При этом человек впервые реально понял, что он житель планеты и может и должен мыслить и действовать в новом аспекте, не только в аспекте отдельной личности, семьи или рода, государств или их союзов, но и в планетном аспекте. Он, как и все живое, может мыслить и действовать в планетном аспекте только в области жизни - в биосфере, в определенной земной оболочке, с которой он неразрывно, закономерно связан и уйти из которой он не может. Результат всех вышеперечисленных изменений в биосфере планеты дал повод французскому геологу Тейяр де Шардену заключить, что биосфера в настоящий момент быстро геологически переходит в новое состояние - в ноосферу, то есть такое состояние, в котором человеческий разум и направляемая им работа представляют собой новую мощную геологическую силу. Это совпало, видимо не случайно, с тем моментом, когда человек заселил всю планету, все человечество экономически объединилось в единое целое и научная мысль всего человечества слилась воедино, благодаря успехам в технике связи. Таким образом:

. Человек, как он наблюдается в природе, как и все живые организмы, как всякое живое вещество, есть определенная функция биосферы, в определенном ее пространстве-времени;

. Человек во всех его проявлениях представляет собой часть биосферы;

. Прорыв научной мысли подготовлен всем прошлым биосферы и имеет эволюционные корни. Ноосфера - это биосфера, переработанная научной мыслью, подготавливающейся всем прошлым планеты, а не кратковременное и переходящее геологическое явление. Вернадский неоднократно отмечал, что "цивилизация "культурного человечества" - поскольку она является формой организации новой геологической силы, создавшейся в биосфере, - не может прерваться и уничтожиться, так как это есть большое природное явление, отвечающее исторически, вернее, геологически сложившейся организованности биосферы. Образуя ноосферу, она всеми корнями связывается с этой земной оболочкой, чего раньше в истории человечества в сколько-нибудь сравнимой мере не было".

. Охрана биосферы - важнейшая современная задача человечества

Негативные тенденции, а также безответственное и неправильное использование достижений цивилизации оказывают губительное влияние на организм человека и создают еще один комплекс экологических проблем-медико-генетический. Учащаются известные ранее заболевания и появляются совершенно новые, ранее не известные. Сложился целый комплекс «болезней цивилизации», порожденных научно-техническим прогрессом (возрастание темпа жизни, количества стрессовых ситуаций, гиподинамия, нарушение питания, злоупотребление фармацевтическими препаратами и др.) и экологическим кризисом (особенно загрязнением среды мутагенными факторами); глобальной проблемой становится наркомания.

Масштабы загрязнения природной среды настолько велики, что естественные процессы метаболизма и разбавляющая деятельность атмосферы и гидросферы не в состоянии нейтрализовать вредное воздействие производственной деятельности человека. В результате способность к саморегуляции складывавшихся миллионы лет (в ходе эволюции) систем биосферы подрывается, а сама биосфера разрушается. Если этот процесс не остановить, то биосфера просто умрет. А вместе с ней исчезнет и человечество. К сожалению, в массовом, обыденном сознании нет достаточного понимания остроты сложившейся ситуации. Люди по-прежнему живут и действуют в убеждении, что природная среда неограниченна и неисчерпаема. Они удовлетворяются своим временным благополучием, ближайшими целями и немедленным благом, а возникшие экологические угрозы не воспринимают всерьез, относя их в далекое будущее. Люди мало задумываются о том, в каких природных условиях будут жить их потомки (причем даже не далекие, а уже внуки и правнуки), и позволят ли эти условия вообще выжить человеку. Жертвовать своими потребностями человечество мало расположено. (Это нередко относится и к тем, кто принимает государственные решения.) Такой эгоистический путь ведет к экологической катастрофе и гибели цивилизации.

Принципы и пути преодоления экологического кризиса. Таким образом, перед человечеством остро встала проблема сознательного и целенаправленного регулирования обмена веществом и энергией между обществом и биосферой, выработки стратегии охраны природы, а значит, и самого человека. Такое регулирование может осуществляться на основе следующих принципов. От безоглядной эксплуатации природной среды нужно перейти к очень осторожному изменению среды жизни человека, к двусторонней адаптации (коэволюции) и, возможно, к абсолютным экологическим ограничениям. Выживание человека - доминанта экономики и политики. Экологическое в конечном счете оказывается и наиболее экономичным. Чем рациональнее подход к природных ресурсам, тем меньше вложений потребуется для восстановления баланса между человечеством и природой. У наших потомков «поле возможностей» рационального решения экологических проблем будет уже, степеней свободы меньше, чем у нас. Принцип необходимости разнообразия природы: только многообразная и разнообразная биосфера устойчива и высокопродуктивна.

58. История взаимоотношения человека и природы. Причины возникновения глобальных проблем

Нарастание глобальных проблем человечества повышает ответственность ученых за судьбы человечества. Вопрос об исторических судьбах и роли науки в ее отношении к человеку, перспективах его развития никогда так остро не обсуждался, как в настоящее время, в условиях нарастания глобального кризиса цивилизации. Начиная со средины XX в. рост потребностей человека и его производственной активности привел к тому, что масштабы возможного воздействия человека на природу стали соизмеримыми с масштабами глобальных природных процессов. В результате труда человека создаются каналы и новые моря, исчезают болота и пустыни, перемещаются огромные массы ископаемых пород, синтезируются новые химические материалы. Преобразующая деятельность современного человека распространяется даже на дно океана и космическое пространство. Однако все возрастающее влияние человека на окружающую среду порождает сложные проблемы в его взаимоотношениях с природой. Неконтролируемая и непредсказуемая деятельность человека стала оказывать отрицательное воздействие на ход природных процессов, вызывать резко негативные необратимые изменения как окружающей среды, так и биологической природы самого человека. Это касается буквально всей среды - атмосферы, гидросферы, недр, плодородного слоя; гибнут животные и растения, разрушаются и исчезают биоценозы и биогеоценозы; растет заболеваемость людей. При этом неуклонно увеличивается численность населения земного шара. Вывод напрашивается сам собой: человечество неумолимо идет к экологической катастрофе - истощению энергетических, минеральных и земельных ресурсов, гибели биосферы, а возможно, и самой человеческой цивилизации. Поэтому возникла необходимость защиты среды обитания человека от его же воздействия на нее. Итак, современная цивилизация находится в состоянии глубочайшего экологического кризиса. Это не первый экологический кризис в истории человечества, но он может стать последним. К сожалению, в массовом, обыденном сознании нет достаточного понимания остроты сложившейся ситуации. Люди по-прежнему живут и действуют в убеждении, что природная среда неограниченна и неисчерпаема. Они удовлетворяются своим временным благополучием, ближайшими целями и немедленным благом, а возникшие экологические угрозы не воспринимают всерьез, относя их в далекое будущее. Люди мало задумываются о том, в каких природных условиях будут жить их потомки (причем даже не далекие, а уже внуки и правнуки), и позволят ли эти условия вообще выжить человеку. Жертвовать своими потребностями человечество мало расположено. (Это нередко относится и к тем, кто принимает государственные решения.) Такой эгоистический путь ведет к экологической катастрофе и гибели цивилизации.

59. Основные глобальные проблемы человечества. Взаимосвязанность глобальных проблем

Исчезновение растительных и животных видов, видового многообразия, генофонда флоры и фауны Земли, причем животные и растения исчезают, как правило, не в результате их непосредственного истребления человеком, а вследствие изменения среды обитания. Исчезновение лесов (особенно тропических) со скоростью несколько десятков гектаров в минуту. Это влечет за собой, в частности, эрозию почв (почвы - продукт сложного и длительного взаимодействия живой и косной материи), уничтожение верхнего плодородного слоя земли, опустынивание Земли, которое происходит со скоростью 44 га/мин. Кроме того, леса - главные поставщики кислорода в атмосферу посредством фотосинтеза. Непрерывный и бурный рост энергетических затрат человечества. этот процесс не может продолжаться долго: атмосфера Земли разогревается, что может иметь самые непредсказуемые неблагоприятные последствия (климатические, географические, геологические и др.). Загрязнение атмосферы, воды, почвы. Источником загрязнения атмосферы являются прежде всего предприятия черной и цветной металлургии, тепловые электростанции, автомобильный транспорт, сжигание мусора, отходов и др. Их выбросы в атмосферу содержат оксиды углерода, азота и серы, углеводороды, соединения металлов, пыль. В природе за счет жизнедеятельности растений и животных происходит непрерывный круговорот углерода. В ходе его углерод из органических соединений постоянно переходит в неорганические, и наоборот. На круговорот углерода существенное влияние оказывает сжигание топлива. При этом в атмосферу выбрасывается такое огромное количество углекислого газа и пыли, что это может привести к изменению климата на Земле. Углекислый газ атмосферы свободно пропускает на Землю излучение Солнца, но задерживает излучение Земли, результатом чего является так называемый парниковый эффект - слой углекислого газа играет ту же роль, что стекло в теплице. Поэтому увеличение содержания СО2 в атмосфере (в настоящее время на 0,3% в год) может стать причиной потепления на Земле, привести к таянию полярных льдов и вызвать катастрофическое повышение уровня Мирового океана на 4-8 м.

Увеличение содержания в атмосфере SO2 обусловливает образование «кислотных дождей», вызывающих рост кислотности водоемов, гибель их обитателей. Увеличение содержания в атмосфере SO2 обусловливает образование «кислотных дождей», вызывающих рост кислотности водоемов, гибель их обитателей. Загрязнение гидросферы: В природных условиях осуществляется постоянный круговорот воды, сопровождающийся процессами ее очистки. Вода выносит огромные массы растворенных веществ в моря и океаны, где происходят сложные химические и биохимические процессы, способствующие самоочищению водоемов. Радиоактивное загрязнение окружающей среды в результате ядерных испытаний, аварий на предприятиях ядерной энергетики (Чернобыльская катастрофа 1986 г.), накопления радиоактивных отходов. Все эти негативные тенденции, а также безответственное и неправильное использование достижений цивилизации оказывают губительное влияние на организм человека и создают еще один комплекс экологических проблем-медико-генетический. Учащаются известные ранее заболевания и появляются совершенно новые, ранее не известные.

60. Глобальные экологические проблемы человечества - "озоновые дыры", парниковый эффект, загрязнение водного и воздушного бассейна

Загрязнение атмосферы, воды, почвы. Источником загрязнения атмосферы являются прежде всего предприятия черной и цветной металлургии, тепловые электростанции, автомобильный транспорт, сжигание мусора, отходов и др. Их выбросы в атмосферу содержат оксиды углерода, азота и серы, углеводороды, соединения металлов, пыль. Ежегодно в атмосферу выбрасывается около 20 млрд. т СО2; 300 млн. т СО2; 50 млн. т оксидов азота; 150 млн. т SO2; 4-5 млн. т Н2S и других вредных газов; более 400 млн. т частиц сажи, пыли, золы. В природе за счет жизнедеятельности растений и животных происходит непрерывный круговорот углерода. В ходе его углерод из органических соединений постоянно переходит в неорганические, и наоборот. На круговорот углерода существенное влияние оказывает сжигание топлива. При этом в атмосферу выбрасывается такое огромное количество углекислого газа и пыли, что это может привести к изменению климата на Земле. Углекислый газ атмосферы свободно пропускает на Землю излучение Солнца, но задерживает излучение Земли, результатом чего является так называемый парниковый эффект - слой углекислого газа играет ту же роль, что стекло в теплице. Поэтому увеличение содержания СО2 в атмосфере (в настоящее время на 0,3% в год) может стать причиной потепления на Земле, привести к таянию полярных льдов и вызвать катастрофическое повышение уровня Мирового океана. Увеличение содержания в атмосфере SO2 обусловливает образование «кислотных дождей», вызывающих рост кислотности водоемов, гибель их обитателей. Под губительным действием оксидов серы и азота разрушаются строительные материалы, памятники архитектуры. Из-за переноса воздушных масс на большие расстояния (трансграничные переносы) опасное повышение кислотности водоемов распространяется на большие площади. Увеличение содержания в атмосфере SO2 обусловливает образование «кислотных дождей», вызывающих рост кислотности водоемов, гибель их обитателей. Поэтому даже при незначительных концентрациях в воздухе угарный газ оказывает вредное воздействие на здоровье (вызывает головную боль, снижает умственную деятельность). Загрязнение гидросферы. Вода широко, хотя и не повсеместно, распространена на нашей планете. (Общий запас воды около 1,4 1018 т. Основная масса воды сосредоточена в морях и океанах. На долю пресной воды приходится только 2%.) Вместе с тем вода широко применяется во всех областях хозяйства и в быту. В связи с развитием промышленности, ростом городов расход воды постоянно увеличивается. Одновременно усиливается загрязнение воды промышленными и бытовыми отходами. Масштабы загрязнения природной среды настолько велики, что естественные процессы метаболизма и разбавляющая деятельность атмосферы и гидросферы не в состоянии нейтрализовать вредное воздействие производственной деятельности человека. В результате способность к саморегуляции складывавшихся миллионы лет (в ходе эволюции) систем биосферы подрывается, а сама биосфера разрушается. Если этот процесс не остановить, то биосфера просто умрет. А вместе с ней исчезнет и человечество.

61. Ноосфера - новый этап в развитии биосферы. Устойчивое развитие: ноосферная стратегия

Центральной темой учения о ноосфере является единство биосферы и человечества. Вернадский в своих работах раскрывает корни этого единства, значение организованности биосферы в развитии человечества. Это позволяет понять место и роль исторического развития человечества в волюции биосферы, закономерности ее перехода в ноосферу. Одной из ключевых идей, лежащих в основе теории Вернадского о ноосфере, является то, что человек не является самодостаточным живым существом, живущим отдельно по своим законам, он сосуществует внутри природы и является частью ее. Это единство обусловлено, прежде всего, функциональной неразрывностью окружающей среды и человека, которую пытался показать Вернадский как биогеохимик. Человечество само по себе есть природное явление и естественно, что влияние биосферы сказывается не только на среде жизни, но и на образе мысли. Вернадский рассматривал науку в качестве средства развития человечества. Поэтому очень важно, чтобы наука не принимала форму абстрактной, имеющей свое независимое существование сущности. Наука - создание человечества и должна служить на благо человечества. Процесс перехода биосферы в ноосферу неизбежно несет в себе черты сознательности, целеустремленной деятельности, творческой работы. Вернадский видел стоящие перед человечеством задачи огромной важности по созиданию ноосферы.

. Человечество стоит на пути создания ноосферной оболочки Земли, все больше укрепляя свои связи с биосферой. Человечество становится Вселенской категорией.

. Человечество в своем развитии стало единым целым благодаря тому, что интересы всех, а не отдельных лиц, становятся государственной задачей.

. Глобальные проблемы человечества, такие как сознательное регулирование размножения, продление жизни, победа над болезнями, начинают решаться.

. Ставится задача распространения научного знания на все человечество. Одной из важнейших проблем формирования организованности ноосферы является вопрос о месте и роли науки в жизни общества, о влиянии государства на развитие научных исследований. Вернадский высказывался за образование единой (на государственном уровне) научной человеческой мысли, которая являлась бы решающим фактором в ноосфере и создавало бы для ближайших поколений лучшие условия жизни. Первоочередные вопросы, которые необходимо решить на этом пути, это - "вопрос о плановой, единообразной деятельности для овладения природой и правильного распределения богатств, связанный с сознанием единства и равенства всех людей, единства ноосферы"; идея о государственном объединении усилий человечества. указан ряд конкретных условий, необходимых для становления и существования ноосферы. Перечислим эти условия:

. Заселение человеком всей планеты.

. Резкое преобразование средств связи и обмена между странами.

. Усиление связей, в том числе политических, между всеми странами Земли.

. Расширение границ биосферы и выход в космос.

. Открытие новых источников энергии.

. Равенство людей всех рас и религий.

. Увеличение роли народных масс в решении вопросов внешней и внутренней политики.

. Свобода научной мысли и научного искания от давления религиозных, философских и политических построений и создание в государственном строе условий, благоприятных для свободной научной мысли.

. Продуманная система народного образования и подъем благосостояния трудящихся. Создание реальной возможности не допустить недоедания и голода, нищеты и чрезвычайно ослабить болезни.

. Разумное преобразование первичной природы Земли с целью сделать её способной удовлетворить все материальные, эстетические и духовные потребности численно возрастающего населения.

. Исключение войн из жизни общества.

. Самоорганизация открытых систем. Условия и принципы процесса самоорганизации открытых систем

Мы называем систему самоорганизующейся, если она без специфического воздействия извне обретает какую-то пространственную, временную или функциональную структуру. Под специфическим внешним воздействием мы понимаем такое, которое навязывает системе структуру или функционирование. В случае же самоорганизующихся систем испытывается извне неспецифическое воздействие. Например, жидкость, подогреваемая снизу, совершенно равномерно обретает в результате самоорганизации макроструктуру, образуя шестиугольные ячейки. Основные свойства самоорганизующихся систем - открытость, нелинейность, диссипативность. Теория самоорганизации имеет дело с открытыми, нелинейными диссипативными системами, далекими от равновесия. Открытые системы - это такие системы, которые поддерживаются в определенном состоянии за счет непрерывного притока извне и (или) стока вовне вещества, энергии или информации. Причем приток и сток обычно носят объемный характер, т.е. происходят в каждой точке данной системы. Так, во всех компонентах биологического организма (ткани, органы, клетки и т.д.) происходит обмен веществ, приток и отток вещества (с помощью кровеносных сосудов, эндокринной и других систем). Постоянный приток (и сток) вещества, энергии или информации является необходимым условием существования неравновесных, неустойчивых состояний в противоположность замкнутым системам, неизбежно стремящимся (в соответствии со вторым началом термодинамики) к однородному равновесному состоянию. Неравновесность, неустойчивость открытых систем порождается постоянной борьбой двух тенденций. Первая - это порождение и укрепление неоднородностей, структурирования, локализации элементов открытой системы. И вторая - рассеивание неоднородностей, «размывание» их, диффузия, деструктурализация системы. Если побеждает первая тенденция, то открытая система становится самоорганизующейся системой, а если доминирует вторая - открытая система рассеивается, превращаясь в хаос. А когда эти тенденции примерно равны друг другу, тогда в открытых системах ключевую роль - наряду с закономерным и необходимым - могут играть случайные факторы, флуктуационные процессы. Иногда флуктуация может стать настолько сильной, что существовавшая организация разрушается. Открытые системы - это системы необратимые; в них важен фактор времени. Большинство систем Вселенной носит открытый характер, то это значит, что во Вселенной доминируют не стабильность и равновесие, а неустойчивость и неравновесность. Вследствие этого Вселенная оказывается способной к развитию, эволюции, самоорганизации. Стабильные и равновесные системы не способны к самоорганизации, они являются тупиками эволюции. Решающим фактором самоорганизации является образование петли положительной обратной связи системы и среды. При этом система начинает самоорганизовываться и противостоит тенденции ее разрушения средой. Самоорганизующиеся системы - это обычно очень сложные открытые системы, которые характеризуются огромным числом степеней свободы. Однако далеко не все степени свободы системы одинаково важны для ее функционирования.

63. Синергетика. Основные положения теории самоорганизации

В 1970-е гг. начала активно развиваться теория сложных самоорганизующихся систем. Результаты исследований в области математического моделирования сложных открытых систем привели к рождению нового мощного научного направления в современном естествознании - синергетики. Как и кибернетика, синергетика - это некоторый междисциплинарный подход. В настоящее время проблемы самоорганизации, изучаемые в синергетике, приобретают актуальный характер во многих науках, начиная от физики и кончая экологией. Задача синергетики - выяснение законов построения организации, возникновения упорядоченности. В отличие от кибернетики здесь акцент делается не на процессах управления и обмена информацией, а на принципах построения организации, ее возникновения, развития и самоусложнения. В синергетике делается попытка описать развитие мира в соответствии с его внутренними законами развития, опираясь при этом на результаты всего комплекса естественных наук. Для нашего анализа представляется важным то, что одним из основных понятий синергетики является понятие нелинейности. Синергетика, используя единство линейности и нелинейности, выражает в теории те аспекты материального единства мира, которые связаны с общими свойствами саморазвития сложных систем. Нелинейные уравнения, составляющие основу этой теории, позволяют с помощью достаточно простых моделей описывать самые различные материальные процессы. Причем, даже не решая этих уравнений, можно выработать представление о качественно новых чертах тех процессов, которые этими уравнениями описываются. Основной вопрос синергетики - существуют ли общие закономерности, управляющие возникновением самоорганизующихся систем, их структур и функций.

Мы называем систему самоорганизующейся, если она без специфического воздействия извне обретает какую-то пространственную, временную или функциональную структуру. Под специфическим внешним воздействием мы понимаем такое, которое навязывает системе структуру или функционирование. В случае же самоорганизующихся систем испытывается извне неспецифическое воздействие. Например, жидкость, подогреваемая снизу, совершенно равномерно обретает в результате самоорганизации макроструктуру, образуя шестиугольные ячейки

64. Процессы самоорганизации в биологических системах

Что такое самоорганизующиеся системы? Один из основоположников синергетики Г. Хакен следующим образом определяет понятие самоорганизующейся системы: "Мы называем систему самоорганизующейся, если она без специфического воздействия извне обретает какую-то пространственную, временную или функциональную структуру. Под специфическим внешним воздействием мы понимаем такое, которое навязывает системе структуру или функционирование. В случае же самоорганизующихся систем испытывается извне неспецифическое воздействие. Например, жидкость, подогреваемая снизу, совершенно равномерно обретает в результате самоорганизации макроструктуру, образуя шестиугольные ячейки". Таким образом, современное естествознание ищет пути для теоретического моделирования самых сложных систем, которые присущи природе - систем, способных к самоорганизации, саморазвитию.

Основные свойства самоорганизующихся систем - открытость, нелинейность, диссипативность. Теория самоорганизации имеет дело с открытыми, нелинейными диссипативными системами, далекими от равновесия.

Главная идея синергетики - это идея о принципиальной возможности спонтанного возникновения порядка и организации из беспорядка и хаоса в результате процесса самоорганизации. Решающим фактором самоорганизации является образование петли положительной обратной связи. С образованием такого типа связи системы и среды система начнет самоорганизовываться и будет противостоять тенденции ее разрушения средой. Например, в химии аналогичное явление принято называть автокатализом. В неорганической химии автокаталитические реакции встречаются редко, но, как показали исследования последних десятилетий по молекулярной биологии, петли положительной обратной связи составляют самую основу жизни. Становление самоорганизации во многом определяется характером взаимодействия случайных и необходимых факторов системы и ее среды. Система самоорганизуется вовсе не гладко и просто, не неизбежно. Самоорганизация переживает и переломные моменты - точки бифуркации. Вблизи точек бифуркации в системах наблюдаются значительные флуктуации, роль случайных факторов резко возрастает. В точке бифуркации система как бы "колеблется" перед выбором того или иного пути организации, пути развития. В таком состоянии небольшая флуктуация (момент случайности) может послужить началом эволюции (организации) системы в некотором определенном (и часто неожиданном или просто маловероятном) направлении, одновременно отсекая при этом возможности развития в других направлениях.

Как выясняется, переход от порядка к Хаосу вполне поддается математическому моделированию. И более того, в природе существует не так уж много универсальных моделей такого перехода. Качественные переходы в самых различных сферах действительности (в природе и в обществе - его истории, экономике, демографических процессах, в духовной культуре и др.) подчиняются подчас одному и тому же математическому сценарию

65. Процессы самоорганизации в обществе

Социальная жизнь, то есть жизнь обществ, жизнь человека в обществе в любых ее выражениях есть устремленный в будущее поток необратимых перемен, одни из которых способствуют жизни, другие разрушают ее. Возникающие в этом потоке от столкновений организаций и дезорганизаций вихри производят новые структуры. Включенные в них социальные индивиды обретают устойчивость в движении, которая, однако, вскоре утрачивается с тем, чтобы вновь возникнуть в очередном жизненном завихрении. Так все сущее в социальном мире предстает как непрерывное движущееся от одного состояния к другому, постоянно становящееся чем-то иным. В этом самоорганизующемся процессе раскрывается феномен социального становления.

Состояние социальной организованности означает в самом широком понимании согласованную определенность отношений людей, их групп и сообществ в их совместном жизнеустройстве. В наиболее простом варианте эта определенность раскрывается, как правило, статическим способом, то есть по ее характеристикам на момент исследования. Такой способ дает возможность познать порядок отношений, сложившийся в конкретной социальной системе к началу исследования. Результаты этого исследования раскрывают, по сути, ретроспективу состояния данной системы, поскольку уже в следующий момент оно изменяется. Например, мы изучаем отношения в семье перед рождением ребенка, имея целью определить, как будут влиять эти отношения на процесс его первичной социализации. Однако факт появления ребенка изменяет не только состав семьи, но и сложившийся порядок ее внутренних и внешних отношений. Так появление переменной включает процесс самоорганизации, который статически измерить невозможно. Подобные примеры можно взять из любой сферы социальной жизни: столкновение с новым, необычным или в процессе развития социального индивида или при освоении им новой для него среды побуждает его изменять способ деятельности, перестраивать либо вновь организовывать систему внутренних и внешних отношений. В современном существенно неравновесном, стремительно изменяющемся социальном мире статическое представление о системе как бы исчезает в динамике изменений. Но это "исчезновение" не абсолютное. Сохраняется движущийся образ системы подобно тому, как мы воспринимает статически изображенные на отдельных кадрах кинопленки образы в их движении. Соответственно возникает иное представление о социальной упорядоченности -динамическая организованность.

Состояние динамической организованности означает, что при любых трансформациях социальных систем отношения людей продолжают оставаться открытыми для их упорядочения, имеются ориентиры и способы этого упорядочения и есть соответствующие результата. В этом представлении динамическая организованность выступает как реализуемая способность социальных индивидов и систем к самоорганизации. Способность к самоорганизации - имманентное свойство человеческого рода: вне социальной среды человеческая жизнь невозможна. Это состояние обусловлено объективностью самого явления самоорганизации как выражения становящегося Мира. Действующие на высшем уровне Бытия (в масштабах космического времени) параметры порядка имеют всеобщее значение. Природные процессы, проявляющие себя в движении действительности от аритмий к ритмам, от асимметрий к симметрии, от разрозненности к объединению, а в целом - от хаоса к порядку, и - наоборот, неизбежно воспринимается всем сущим и реализуется в процессе глобальной самоорганизации, в том числе - социальной.