В средневековом сознании доминировали ценностно-эмоциональные отношения к миру над познавательно - рациональным. Именно поэтому точкой отсчета в духовном освоении мира выступали ценностные противоположности. Стержнем средневекового сознания выступало религиозное мировоззрение, в котором истолкование всех явлений природы и общества, их оценка, а также регламентация поведения человека обосновываются ссылкой на сверхъестественные силы.

Теория большого взрыва предлагает научно обоснованные факты, описывающих процесс соз­дания галактик, скоплений, звезд и планет, которые, согласно ТБВ, образовались из первичного вещества, которое, в свою очередь, выделилось из быстро остывавшего и терявше­го плотность первичного огненного шара; тяготению же предстоит определить путь эволюции и исход жизни всей Вселенной в целом.

Молекулярная генетика, как истинное детище всего XX века, на новом уровне впитало в себя прогрессивные итоги развития хромосомной теории наследственности, теории мутации, теории гена, методов цитологии и генетического анализа. Согласно проведенным многочисленным опытам, генетическая информация действует в клетке по принципам управляющих систем, что ввело в генетику во многих случаях язык и логику кибернетики.

Целью данной работы является рассмотрение таких вопросов как:

-     Естествознание эпохи Средневековья;

-     Теория Большого Взрыва;

-     Молекулярно-генетические основы наследственности и изменчивости.

1. Естествознание эпохи Средневековья

Развитие средневекового естествознания шло по самым разным путям. Особо необходимо упомянуть поиски алхимиков и влияние университетов, которые были чисто европейским порождением. Огромное число открытий в алхимии было сделано косвенно. Недостижимая цель (философский камень, человеческое бессмертие) требовала конкретных шагов, и, благодаря глубоким знаниям и скрупулезности в исследованиях, алхимики открыли новые законы, вещества, химические элементы.

С XIII в. в Европе начинают появляться университеты. Самыми первыми были университеты в Болонье и Париже. Благодаря университетам возникло сословие ученых и преподавателей христианской религии, которое можно считать фундаментом сословия интеллектуалов. Периодом «научной революции» иногда называют время между 1543 и 1687 гг. Первая дата соответствует публикации Н. Коперником работы «Об обращениях небесных сфер»; вторая — И. Ньютоном «Математические начала натуральной философии»[1].

Все началось с астрономической революции Коперника, Тихо Браге, Кеплера, Галилея, которая разрушила космологию Аристотеля — Птолемея, просуществовавшую около полутора тысяч лет. Коперник поместил в центр мира не Землю, а Солнце. Тихо Браге — идейный противник Коперника — движущей силой, приводящей планеты в движение, считал магнетическую силу Солнца, идею материального круга (сферы) заменил современной идеей орбиты, ввел в практику наблюдение планет во время их движения по небу. Кеплер, ученик Браге, осуществил наиболее полную обработку результатов наблюдений своего учителя: вместо круговых орбит ввел эллиптические он количественно описал характер движения планет по этим орбитам. Галилей показал ошибочность различения физики земной и физики небесной, доказывая, что Луна имеет ту же природу, что и Земля, и формируя принцип инерции. Обосновал автономию научного мышления и две новые отрасли науки: статику и динамику. Он «подвел фундамент» под выдающиеся обобщения Ньютона, которые мы рассмотрим далее.

Данный ряд ученых завершает Ньютон, который в своей теории гравитации объединил физику Галилея и физику Кеплера.

В течение этого периода изменился не только образ мира. Изменились и представления о человеке, о науке, об ученом, о научном поиске и научных институтах, об отношениях между наукой и обществом, между наукой и философией, между научным знанием и религиозной верой. Выделим во всем этом следующие основные моменты.

1. Земля, по Копернику, — не центр Вселенной, созданной Богом, а небесное тело, как и другие.

2. Наука становится не привилегией отдельного мага или просвещенного астролога, не комментарием к мыслям авторитета (Аристотеля), который все сказал. Теперь наука — исследование и раскрытие мира природы, ее основу теперь составляет эксперимент. Появилась необходимость в специальном строгом языке.

3. Наиболее характерная черта возникшей науки — ее метод. Он допускает общественный контроль, и именно поэтому наука становится социальной.

4. Начиная с Галилея наука намерена исследовать не что, а как, не субстанцию, а функцию.

Возникновение нового метода исследования – научного эксперимента оказало огромное влияние на дальнейшее развитие науки.

Аль-Бируни изобрел «конический прибор», позволявший определять плотность металлов и других веществ, причем с весьма высокой точностью. (Вклад аль-Бируни в развитие астрономии описан в разделе «Концепции астрономии».)

Ибн Рушд, известный в Европе под именем Аверроэс, дан комментарий к «Физике» Аристотеля. В античной механике проблемы различия между кинематикой и динамикой не существовало. В античной механике математической формулировки скорости движения не было, ибо само представление о возможности количественной оценки качественной определенности отсутствовало (Аристотель эти категории считал принципиально различными). Одни интерпретаторы Аристотеля полагали, что движение надо рассматривать лишь как чистое перемещение. Ибн Рушд настаивал на необходимости описывать движение с учетом вызвавших его причин.

В области физических учений Ибн Сины (980-1037), которого в Европе называли Авиценной, связано с проблемой движения брошенного тела. По данной проблеме он разработал собственную концепцию, суть которой заключается в признании того, что движимое получает склонность от движителя. По Ибн Сине, существуют три вида склонностей: психическая (связанная с жизнью), естественная и противоестественная (насильственная). Естественная склонность присуща свободно падающим телам. Противоестественная склонность (или приложенная сила) присуща противоестественно движущимся телам, причем ее действие зависит о величины веса тела, которому она сообщена.

В XIII веке к анализу данной проблемы обратился Фома Аквинский, который отрицал возможность передачи телу самостоятельной способности движения. У. Окхэм проблему брошенного тела свел к чисто кинематической задаче, снимая вопрос об источнике движения, а Ж. Буридан, выявив противоречия аристотельской трактовки проблемы, формирует физическое представление о зависимости напора от скорости перемещения и «количества материи», заключенного в движущемся теле, солидаризировавшись с концепцией аль-Барката[2].

Достижения в области оптики эпохи средневековья связаны прежде всего с именами аль-Хайсама, известного в Европе как Альхазен. Он создал капитальный труд «Сокровище оптики», оказавший большое влияние на развитие этой области физики. Он впервые дал анатомическое описание глаза и разработал концепцию, в соответствии с которой зрение вызывается лучами, приходящими в глаз от объектов, а изображение формируется внутри хрусталика прежде, чем достигнет оптического нерва. При оценке результатов развития физических представлений в эпоху средневековья большинство историков науки исходит из того, что за это время ни в одной из областей физики не было разработано ни одной последовательной физической теории, ни эффективных экспериментных методов. Теоретические построения отличались абстрактностью. Технические достижения не основывались на теоретических разработках, теория и практика разобщены. Новая физика существовала лишь в потенции — в отдельных, не всегда отчетливых догадках, идеях. Но религиозные предрассудки (как христианства, так и ислама) не дает возможности им раскрыться. Умственная деятельность остается еще подчиненной религиозным догматам. В физике отсутствовали развитые количественные оценки. Однако развитие деловой жизни требовало качественных расчетов все больше и больше. Феодальная система хозяйства обнаруживала признаки разложения. Зарождавшиеся новые экономические отношения способствовали техническому прогрессу главным образом за счет рационализации труда. Медленное, но постепенно ускоряющееся развитие техники и научных запросов готовил почву для возникновения новой общественно-экономической формации. Можно сказать, что наука развивалась вслед за развитием зарождающегося капитализма, усиливая свое влияние на этот процесс.

2. Теория большого взрыва

В нулевой момент времени Вселенная возникла из сингу­лярности. В течение первой миллионной доли секунды, когда температура значительно превышала 1012К, а плотность была немыслимо велика, должны были неимоверно быстро сменять друг друга экзотические взаимодействия, недоступ­ные пониманию в рамках современной физики[3].

В те первые мгновения все имевшиеся частицы должны были непрерывно возникать и аннигилировать. Любая материальная частица имеет некоторую массу, и поэтому для ее образования требуется наличие определенной «пороговой , энергии»; пока плотность энергии фотонов оставалась достав точно высокой, могли возникать любые частицы. В условии сверхплотного состояния материи, характерного для раннего этапа жизни Вселенной, частицы и античастицы должны были тотчас же после своего рождения снова сталкиваться, превращаясь в гамма-излучение. Это взаимное превращение частиц в излучение и обратно продол­жалось до тех пор, пока плотность энергии фотонов превыша­ла значение пороговой энергии образования частиц.

Когда возраст Вселенной достиг одной сотой доли секун­ды, ее температура упала примерно до 1011К, став ниже порогового значения, при котором могут рождаться протоны и нейтроны, но некоторые из этих частиц все-таки избежали взаимной аннигиляции со своими античастицами - иначе в современной нам Вселенной не было бы вещества! Через 1 с после Большого взрыва температура понизилась примерно до 1010К, и нейтрино, по существу, перестали взаимодейство­вать с веществом: Вселенная стала практически прозрачной для нейтрино. Электроны и позитроны еще продолжали аннигилировать и возникать снова, но примерно через 10с уровень плотности энергии излучения упал ниже и их порога, и огромное число электронов и позитронов превратилось в излучение в катастрофическом процессе взаимной аннигиля­ции, оставив после себя лишь незначительное количество электронов, достаточное, однако, для того, чтобы, объеди­нившись с протонами и нейтронами, дать начало тому количеству вещества, которое мы наблюдаем сегодня во Вселенной.

Судя по всему, должна была существовать некоторая диспропорция между частицами (протонами, нейтронами, электронами и т. д.) и античастицами (антипротонами, анти­нейтронами, позитронами и т. д.), так как все частицы (а не только все античастицы) исчезли бы в процессе аннигиляции. В окружающей нас части Вселенной вещества несравнимо больше, чем антивещества, которое лишь изредка встречается в виде отдельных античастиц. Не исключено, конечно, что на ранней стадии эволюции Вселенной в ней были области, где доминировало вещество, и области с преобладанием антиве­щества - в этом случае возможно существование звезд и целых галактик, состоящих из антивещества; на больших расстояниях они были бы неотличимы от привычных нам звезд и галактик из вещества. Однако у нас нет никаких свидетельств в пользу этого предположения, поэтому более разумным кажется считать, что с самого начала возник небольшой, но заметный дисбаланс частиц и античастиц. В настоящее время разрабатывается ряд теорий, в которых такой дисбаланс находит вполне естественное объяснение.

Через 3 мин после Большого взрыва температура Вселен­ной понизилась до 109К и возникли подходящие условия для образования атомов гелия: на это были затрачены практиче­ски все имевшиеся в наличии нейтроны. Спустя примерно еще минуту почти все вещество Вселенной состояло из ядер водорода и гелия, находившихся примерно в той же количе­ственной пропорции, какую мы наблюдаем сегодня. Начиная с этого момента, расширение первичного огненного шара происходило без существенных изменений до тех пор, пока через 700000 лет электроны и протоны не соединились в нейтральные атомы водорода, тогда Вселенная стала прозрач­ной для электромагнитного излучения - возникло то, что сейчас наблюдают как реликтовое фоновое излучение.

После того как вещество стало прозрачным для электро­магнитного излучения, в действие вступило тяготение: оно начало преобладать над всеми другими взаимодействиями между массами практически нейтрального вещества, состав­лявшего основную часть материи Вселенной. Тяготение соз­дало галактики, скопления, звезды и планеты - все эти объекты образовались из первичного вещества, которое, в свою очередь, выделилось из быстро остывавшего и терявше­го плотность первичного огненного шара; тяготению же предстоит определить путь эволюции и исход жизни всей Вселенной в целом.

Еще одно подтверждение теории Большого взрыва смогла получить международная команда астрономов из Индии, Франции и Южноевропейской обсерватории. Впервые им удалось измерить температуру микроволнового фонового излучения, показывающую насколько была разогрета Вселенная через 2,5 миллиарда лет после своего возникновения. Наблюдения велись с помощью ультрафиолетового спектрографа (UV-Visual Echelle Spectrograph, UVES), установленного на 8,2-метровом телескопе VLT KUEYEN в Паранельской обсерватории. Если теория Большого взрыва верна, во что верят большинство современных астрофизиков, то в прошлом Вселенная должна была быть более нагретой, чем теперь, что можно было бы подтвердить, измерив температуру фонового излучения. Долгое время это не удавалось сделать, хотя само реликтовое излучение было обнаружено еще в 1964 году американскими физиками Арно Пенсиасом (Arno A. Penzias) и Робертом Вильсоном (Robert W. Wilson), за что в 1978 году они были удостоены Нобелевской премии по физике. Но теперь и этот пробел удалось восполнить. Точные измерения, проведенные с помощью спутника "COBE", подтвердили, что реликтовое излучение заполняет Вселенную и имеет температуру 2,7 градусов Кельвина. Это излучение регистрируется со всех направлений и достаточно однородно. Однако в нынешнем году с помощью телескопа, поднятого на воздушном шаре над Антарктидой (эксперимент "Бумеранг") удалось выявить незначительные вариации температуры в различных направлениях. Согласно теории, Вселенная расширяется и, следовательно, в прошлом она должна была быть более плотной. А следовательно и температура излучения в то время должна быть выше[4].

3. Молекулярно – генетические основы наследственности и изменчивости

Современная генетика открывает перед человеком сокровенные глубины организации и функций жизни. Как всякие великие открытия, хромосомная теория наследственности, теория гена и мутаций (учения о формах изменчивости генов и хромосом) оказывали глубокое влияние на жизнь. Развитие физико-химической сущности явления наследственности неразрывно связано с выяснением материальных основ всех явлений жизни. В явлении жизни нет ничего кроме атомов и молекул, однако, форма их движения качественно специфична. Наследственность не автономное, независимое свойство, оно неотделимо от проявления свойств клетки в целом.

Вопреки старым воззрениям на всеобъемлющую роль белка как основу жизни, открытия показали, что в основе преемственности жизни лежат молекулы нуклеиновых кислот[5]. Под их влиянием в каждой клетке формируются специфические белки. Управляющий аппарат клетки собран в ее ядре, точнее - в хромосомах, из линейных наборов генов. Каждый ген, являющийся элементарной единицей наследственности, вместе с тем представляет собой сложный микромир в виде химической структуры, свойственной определенному отрезку молекулы ДНК.

Взаимодействие молекул ДНК, белков и рибонуклеиновых кислот (РНК) лежит в основе жизнедеятельности клетки и ее воспроизведения. Поскольку явление наследственности, в общем смысле этого понятия, есть воспроизведение по поколениям сходного типа обмена веществ, очевидно, что общим субстратом наследственности является клетка в целом.

Явление наследственности в целом не обусловлено исключительно генами и хромосомами, которые представляют собой все же только элементы более сложной системы - клетки. Это не умаляет роли генов и ДНК, в них записана генетическая информация, т.е. возможность воспроизведения определенного типа обмена веществ. Однако реализация этой возможности, т.е. процессы развития особи или процессы жизнедеятельности клетки, базируется целостной саморегулирующейся системой в виде клетки или организма. В настоящее время в качестве первоочередной встает задача выяснить, как осуществляется высший синтез физических и химических форм движения, появление которого знаменовало собой возникновение жизни и наследственности. Явление жизни нельзя свести к химии и физике, ибо жизнь - это особая форма движения материи. Однако ясно, что сущность этой особой формы движения материи не может быть принята без знания природы простых форм, которые входят в него уже как бы в "снятом виде". Поэтому проблема физических и химических основ наследственности является ныне одной из центральных в генетике. Ее разработка должна заложить основы для решения проблем наследственности во всей сложности ее биологического содержания. Совершенно ясно, что важнейшие вопросы философского материализма связаны с разработкой этой проблемы. Материалистическая постановка решающих вопросов наследственности не мыслима без признания того, что явление наследственности материально обусловлено, что в клетке, которая образует поколение, должны иметься определенные материальные вещества и структуры, физические и химические формы движения которых благодаря их специфическому взаимодействию создают явление наследственности.

Материальным носителем наследственности является молекула дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК). Молекула ДНК состоит из двух нитей, закрученных друг относительно друга. Каждая из цепочек образована отдельными блоками - нуклеотидами, в последовательности которых закодирована генетическая информация. Информация считывается лишь с одной нити, вторая способствует более компактной упаковке огромной молекулы в клетке.

Клетка обладает способностью на основе ДНК строить молекулы белков. Генетический код универсален - у всех организмов, от простейших до самых высоко организованных определенная последовательность нуклеотидов "воплощается" в идентичную структуру белка. Функции белков в организме необыкновенно разнообразны, их специфика прямо или опосредованно влияет на любое свойство индивидуума[6].

Участок ДНК, кодирующий синтез одного белка, биохимики называют геном. Генетическая информация реализуется в процессах транскрипции и трансляции. В одной молекуле ДНК расположены сотни и тысячи генов.

Одна молекула ДНК вместе с белками, принимая определенную пространственную форму, образует хромосому. Количество хромосом в подавляющем большинстве клеток организма в течение всей жизни от рождения до смерти строго постоянно. Такое постоянство достигается благодаря особенностям процессов клеточного деления. Перед митотическим делением количество хроматид увеличивается вдвое за счет способности ДНК к самоудвоению — репликации. Затем материнская клетка делится, удвоенный набор хромосом поровну распределяется между двумя дочерними клетками, в результате чего каждая из них получает точно такой набор хромосом, какой был у материнской.

Половые клетки, кроме митоза, подвергаются мейозу. В результате мейоза из одной материнской клетки образуются 4 дочерние, причем каждая из них содержит набор хромосом вдвое меньший, чем исходная клетка. При слиянии двух половых клеток (оплодотворении) восстанавливается двойной, набор хромосом, характерный как для материнской половой, так и для всех соматических клеток.

Введем основные понятия, которые будут широко использоваться при изложении материала.

Мы уже давали биохимическое определение гена. Генетики же пользуются несколько другим: ген — участок хромосомы, определяющий развитие у организма одного или нескольких признаков. Эти признаки могут быть совершенно разные — биохимические (например, активность какого-нибудь фермента), физиологические (глухота, слепота) и др.

Однако на начальных этапах развития генетики учитывались лишь морфологические признаки — цвет глаз, шерсти или перьев, размер крыльев» форма семян и тому подобное. Наследуемый признак называют феном. Совокупность всех генов организма составляет его генотип, а всех фенов — фендтип,. Обычно термин генотип употребляют для обозначения присутствия или отсутствия одного или нескольких конкретных генов. Аналогично фенотипом называют конкретный признак.

Заключение

В ходе проделанной работы были рассмотрены следующие вопросы:

-     Естествознание эпохи Средневековья;

-     Теория Большого Взрыва;

-     Молекулярно-генетические основы наследственности и изменчивости.

Естествознание средневековья рассматривает Природу как сферу, созданную, творимую и поддерживаемую всемогущим и всевидящим божеством, абсолютно зависящую от него, своими предметами, их поведением реализующую его волю во всем. Таким образом, средневековое сознание не ориентировано на выявление объективных закономерностей природы. Его главная функция - сохранение ценностного равновесия человека и мира, субъекта и объекта.

Не смотря на всю доказательность и убедительность теории большого взрыва, многие вопросы, касающи­еся эпохи, последовавшей за эпохой отделения излучения от вещества, остаются пока без ответа; в частности, остается нерешенным вопрос формирования галактик и звезд. Образо­вались ли галактики раньше первого поколения звезд или наоборот? Почему вещество сосредоточилось в дискретных образованиях - звездах, галактиках, скоплениях и сверхскоп­лениях, - когда Вселенная как целое разлеталась в разные стороны?

Вопреки старым воззрениям на всеобъемлющую роль белка как основу жизни, открытия показали, что в основе преемственности жизни лежат молекулы нуклеиновых кислот. Развитие физико-химической сущности явления наследственности неразрывно связано с выяснением материальных основ всех явлений жизни. В явлении жизни нет ничего кроме атомов и молекул, однако, форма их движения качественно специфична. Наследственность не автономное, независимое свойство, оно неотделимо от проявления свойств клетки в целом.

Список литературы

1.           Горелов А.А. Концепции современного Естествознания. – М.: Юнит пресс, 2002.

2.           Гуревич А.М. Категории средневековой культуры. - М.: Дрофа, 1997.

3.           Демин В.Н. «Тайны Вселенной». - М.: «Наука», 2000.

4.           Джохадзе Д.В., Стяжкин Н.И. Введение в историю западноевропейской средневековой философии. - Тбилиси: Менцниереба, 1999.

5.           Карпенков С.Х. Концепции современного Естествознания. - М.: Феникс, 2002.

6.           Кесарев В.В. «Эволюция вещества во Вселенной». - М.: «Атомиздат», 2001.

7.           Клечек Й.,  Якеш П. «Вселенная и земля». - Прага: «Артия», 2000.

8.           Левитан Е.П. «Эволюционирующая Вселенная». - М.: «Просвещение», 1999.

9.           Майоров Г.Г. Формирование средневековой философии. - М.: Новый центр, 2002.

10.      Нарликар Дж. «Неистовая Вселенная». - М.: издательство «Мир», 1999.

11.      Новиков И.Д. «Эволюция Вселенной». – М.: «Наука», 1998.

12.      Рузавин Г.И. Концепции современного Естествознания: Учебник для вузов. - М.: Гардарика, 2002.

13.      Сычева М.Т. Тайны космоса и их раскрытия // Мир вокруг нас. - № 5. – 2005.

14.      Уколова В.И. Античное наследие и культура Средневековья. - М.: Феникс, 2000.

[1] Гуревич А.М. Категории средневековой культуры. - М.: Дрофа, 1997. – с. 258.

[2] Джохадзе Д.В., Стяжкин Н.И. Введение в историю западноевропейской средневековой философии. - Тбилиси: Менцниереба, 1999. – с. 310.

[3] Кесарев В.В. «Эволюция вещества во Вселенной». - М.: «Атомиздат», 2001. – с. 99.

[4] Сычева М.Т. Тайны космоса и их раскрытия // Мир вокруг нас. - № 5. – 2005. – с. 28.

[5] Карпенков С.Х. Концепции современного Естествознания. - М.: Феникс, 2002. – с. 157.

[6] Горелов А.А. Концепции современного Естествознания. – М.: Юнит пресс, 2002. – с. 236.