I

I. Предмет и задачи дисциплины концепции современного естествознания.

Понятие науки, ее объект и предмет.
Объект и предмет естествознания.
Каковы основные проблемы естествознания.
Каково содержание термина природа.
каковы этапы взаимодействия человека и природы.
Структура современного естествознания.
Различия и единство естественных и гуманитарных наук.

1.Понятие науки, ее объект и предмет

Наука - это особый вид деятельности людей, их активности. Существует множество наук, и каждая наука своеобразно отличается от другой по двум признакам:

· Объект

· Предмет

Объект науки – это часть действительности, на который направлен интерес данной науки, причем у каждой науки свой объект (пр. объектом такой естественной биологической науки энтомологии являются насекомые; у астронома объектом является большой космос). С объектом науки тесно связан и ее предмет. Предмет науки есть идеальная модель объекта науки.

Предмет науки – это размышление ученых об объекте исследования (научные знания), причем между реальностью и действительностью или объектом науки и размышлением о нем и моделью никогда нет полного совпадения. Между реальностью и представлениями о ней всегда есть дистанция.

Субъект науки – это те люди (ученые), которые занимаются наукой, определяют объект науки, направления и создают совокупность знаний об этом объекте, т.е. предмет науки. Они создают духовные ценности в виде открытий, изобретений, научных теорий, концепций. Субъектом науки называют не только ученых, а также объединения ученых, организации (Российская Академия Наук), международные организации (Комитет по присвоению Нобелевской премии).

2. Объект и предмет естествознания

Объектом естествознания является природа или естество, причем во всем их разнообразии, причем в понятие природы включается телесность человека. Объектом естествознания является весь мир первой природы. Если мир идеальный, духовный, то он считается второй природой.

Предмет естествознания – это идеальная модель первой природы; многочисленные попытки ученых осмыслить объясняет первую природу; совокупность проблем, вопросов над которыми в связи со своим объектом размышляют ученые естествоиспытатели.

3. Каковы основные проблемы современного естествознания

Существуют 4 важнейшие проблемы современного естествознания:

1) Структура части окружающей на природы. Особенности, своеобразие каждой из основных частей природы от космического мира до микро мира.

2) Первооснова мира, которая придает единство мира

3) Свойство мира, его качество

· Пространство

· Время

· Движение

4) Движение, динамика, изменение и развитие мира.

Предмет естествознание:

Естествознание есть наука об универсальном в природе и ее единстве с человеком.

С течением времени представления о природе естествознания менялись, т.е. предмет естествознания динамичен.

4. Каково содержание термина природа

В современной науке термин природа понимается в двух смыслах – широком и узком. Под природой в широком смысле этого слова понимается весь мир во всем многообразии его появления за исключением человека, его психики, созданной им духовной культуры. Природа – это все, что не является проявлением духа, разума человека. Природа в широком смысле это все мало активное, все слабо одухотворенное, слабо энергетичное, а человеческое все высоко активное, высоко одухотворенное, высоко энергетичное. Однако человек взаимодействует не со всей природой в широком смысле, а только с ее частью, причем бесконечно малой. Часть природы, с которой взаимодействует человек это и есть природа в узком ее смысле (земля, вода, воздух). Эту часть в узком смысле природы в XX веке в естествознании стали называть биосферой. Одним из первых в науке комплексное учение о биосфере стал разрабатывать выдающийся русский ученый В.И. Вернадский (1863 – 1945).

Исследуя эти понятия, в естествознании и пришли к выводу, что вся история человечества есть история все более активного взаимодействия человека в узком смысле. В результате этого взаимодействия природа значительно изменилась.

5. Каковы этапы взаимоотношений человека и природы

С появлением человека и, особенно с появлением первых государств изменения природы резко ускорились.

Выделяют несколько этапов этого взаимодействия:

1) Собирательный. Это этап первобытного общества, этап присваивающей экономики (собирание ягод, грибов, рыболовство). В связи с неэффективностью данной экономики около 7 тыс. лет назад возникает первый экономический кризис.

Выход из кризиса состоял в переходе от экономики присваивающей к экономике производящей.

2) Производящей экономики (земледелие, скотоводство, ремесло, торговля). В результате в связи с ростом производительности произошел первый демографический взрыв. В этих условиях появляются первые государства, культура, цивилизации (Древняя Греция, Рим) так продолжалось до XVII-XVIII веков.

3) Промышленный. В результате в огромной степени усилилось воздействие человека на природу, эффективность производительности повысилась, что привело к новому демографическому взрыву. Население достигло 6 млрд. Человек при норме 1,5 млрд. Отличается усилением на природу техники, науки, разумом. Этот этап стали называть этапом превращения биосферы в ноосферу.

4) На этом этапе развитие взаимоотношений человека с природой может пойти двумя путями:

· Развитие природы, биосферы превращение в ноосферу. На основе науки, разума, экологии.

· Если у человека не хватает разума и природа в смысле биосфера погибнет, тогда она превратится не в ноосферу, а в некросферу.

Пирамидальная диаграмма

Этапы взаимодействия человека с биосферой

Собирательный

Производительный

Научно промышленный

6. Структура современного естествознания

Основные задачи современного естествознания:

1. Поиск новых природосберегающих источников энергии (использование энергии ветра, солнца, тепла получение из глубин земли и др.);

2. Ограничение загрязнения земли, воды, воздуха, т.е. основных сфер жизни;

3. Ограничение неконтролируемого роста населения;

4. Решение продовольственной проблемы.

Современная наука представляет собой множество знаний, они представляют разветвленную систему. Современная наука – это древо наука.

Важнейшая роль принадлежит естественным наукам, эти науки достигли высокого развития. Можно выделить три главные ветви:

1) Естественные науки (о природе, о материи)

2) Социально гуманитарные науки (история, культурология);

3) Пограничные науки (охватывают естественные и гуманитарные).

Дерево науки

Естественные Пограничные Гуманитарные

физика психология история

химия философия культурология

биология экология искусствоведение

геология медицина языкознание

астрономия синергетика религиоведение

Каждая из этих наук представляет комплекс более узких наук. Главными из естественных наук являются физика, химия и биология, которые определяются сегодня следующим образом:

Физика- наука о строении и свойствах всех видов не живой материи и формах их существования.

Химия – наука о процессах изменения веществ в ходе их взаимодействия.

Биология – наука о живых организмах, их способности сохранять и передавать информацию.

Естествознание – есть комплексная наука о природе взятой как единое целое, о связях природы и человека, о единстве всего не живого, живого и социального.

7.Различия и единство естественных и гуманитарных наук

Различия между естественными и гуманитарными науками прослеживаются и выявляются по трем признакам:

· По объектам

· По используемым методам исследования

· По роли ученого (субъекта) на изучаемый объект

Различия естественных и гуманитарных наук

Критерии	Науки
естественные	гуманитарные
Объект	Больше материально устойчивый	Больше идеальный изменчивый
Метод	Эксперимент – главный	Эксперимент – вспомогательный
Влияние ученого (субъекта) на объект	незначительно	значительно

Однако, не смотря на различия, изменяются и сходства. Это единство общность вытекает из факта глубокой связи природы и человека. «Человек есть дитя природы, продукт ее развития» отсюда и вытекает факт единства естественных и гуманитарных наук.

Единство мира природы и мира человека.

«Существуют соотношения и генетическая связь между мертвой и живой природой, с одной стороны и человеком, его бытом и даже духовным миром с другой. Именно эти соотношения, эти закономерности взаимодействия и составляют познания естество, ядро истинной натурфилософии лучшую и высшую прелесть естествознания»

В.В. Докучаев

Цели естествознания.

«… без естественных наук нет спасения современному человеку, без этой здоровой пищи, без этого здорового воспитания мысли фактами»

А.И. Герцен

II. Сущность научного знания и его развития.

Признаки научного знания.
Две формы развития науки.
Развитие науки, как формы социальной деятельности.
Развитие науки, как системы духовной ценности. Понятие научной революции.
Научная картина мира и ее структура.
Стабильность и изменчивость научных картин мира.

1. Признаки научного знания

В сознании современного человека именно естествознание связано с представлением о подлинной настоящей точной науке. Огромный мир знаний не исчерпывается наукой. Кроме науки еще существуют и другие разделы другой части естествознания искусство, религия, обыденное повседневное знание, околонаучное знание, мир пара науки, лженауки.

Особенности научного знания. До сих пор ученые спорят, каковы же признаки науки, когда возникла наука. Одни считают, что наука возникла, другие не согласны и считают, что она возникла в новое время, т.е. 300 лет назад в Западной Европе в XVII веке. Основные признаки науки:

ü Источники получения научных знаний, которые использовались только в науке – способность человека к понятийному мышлению. Они утверждают, что именно понятие есть способность человека проникать глубь предметов, явлений, выявлять их сущность. Эти ученые определяют науку как понятийное мышление. Этим она отличается от искусства, которое основано на образном мышлении; отличается от религии, которая опирается на качество человека верить в догму.

ü Состоит в том, что наука это не только понятийное, но и теоретическое мышление. Ученые используют не только отдельные понятия, но они выявляют связи между отдельными понятиями, создают умозаключение. Теория – это система связей между понятиями.

ü Понятийное, теоретическое мышление основано на экспериментальном мышлении. Эксперимент – научный метод, состоящий в целенаправленном наблюдении в искусственно созданных условиях.

Наука есть основанное на разуме систематизированное понятийное знание, главным источником которого является эксперимент.

2. Две формы развития науки

Процесс развития и становления научных знаний проходил в двух формах:

1. Развитие науки в социальной форме, т.е. развитие науки путем изменения и совершенствования самой научной деятельности, этой формы человеческой деятельности.

2. Развитие науки в идеальной форме, путем накопления духовных ценностей, путем обогащения сокровищницы научных знаний. Сама научная деятельность не самоцель, а средство для достижения духовных целей, которые оцениваются, не только морально, но и материально. Причем эти духовные ценности оцениваются обществом, государством. Духовные ценности делают нашу жизнь все более безопасной.

В развитии науки в указанных двух формах выделяют несколько качественно своеобразных этапов.

3.Развитие науки, как формы социальной деятельности

I этап. В истории науки этот этап обычно называется этапом древней универсальной науки. Этот этап относится к периоду Древнего мира. Особенно этот этап проявился в истории Древней Греции и продолжается с V века до н.э. до XVII века н.э. Он выделялся как своеобразный, т.к. наука в этот период выглядела иначе, чем сегодня. Она имела ряд особенностей:

ü Характеризует субъекта науки этого этапа. Ученый был как правило не узким специалистом, а универсалом (пр. Пифагор (VI в. до н.э.) был одновременно и математиком, и философом, и астрономом одновременно; Аристотель (IV в. до н.э.) был и физиком, и метафизиком, и биологом, астрономом, психологом и представителем ряда других наук).

ü Универсальными были не только отдельные субъекты науки, но и научные организации (учреждения), которые в это время стали впервые возникать (в IV в. была создана первая в истории науки Академия Платона (Афины). В ней объединялись и научная деятельность, и образовательная; несколько позже Аристотель создал другую организацию, которая называлась Лицей, она тоже была универсальной; в XII в. н.э. появились первые Западно-Европейские университеты Итальянские, Французские она были одновременно и религиозными учебными заведениями).

ü Использование методов получения научных знаний. Своеобразие получения состоит в том, что главным методом изучения знаний было наблюдение за природой в естественных условиях. Ученые с помощью методов наблюдения за природой добивались неплохих результатов, даже гениальных (пр. Демокрит открыл атомное строение вещества).

II этап. Период этого этапа XVII- XIX в.в. Главная особенность его в том, что наука из универсальной стала дифференцируемой (расчлененной). У науки этого этапа следующие особенности:

ü Научная деятельность стала более узко специализированной (дифференцируемой, расчлененной) в результате чего выделились основные научные дисциплины физика, химия, биология. Процесс дифференциации выразился в том, что научная деятельность стала отделяться от образовательной в связи, с чем появляются

первые академии наук (1725 г. Создана, при участии Петра I, Российская императорская академия наук). Причем само образование стало дифференциальным (появились факультеты). Наука, а вслед за ней и образование стали постепенно отделяться от церкви.

ü В процессе научной деятельности возникают некоторые трудности, которые не знала универсальная наука. Возникшие проблемы:

1) Усилилось противостояние борьбы между наукой и религией;

2) Усилилось противостояние между естественными и гуманитарными науками, между физиками и лириками;

3) Усилилось противостояние не только между группами наук, но усилилась изоляция каждой из наук от других.

В связи с решением этих проблем возникает III этап.

III этап. Этот этап охватывал период XX-XXI в.в. Крупными представителями этого этапа являются следующие ученые:

Альберт Эйнштейн (1859-1957), Макс Планк (1858-1947), Нильс Бор (1885-1962), Владимир Вернадский (1863-1945), Илья Пригожин (р.1917).

Особенности развития науки на современном этапе:

ü Усиление процесса интеграции, т.е. слияние отдельных наук. Иногда эту особенность называют новым универсализмом, т.к. в отличие от старого, новый был уже основан на высоком уровне развития отдельных специализированных наук.

ü Появление некоторых целостных отраслей знаний, появление отраслей знаний, которые исследуют всеобщее в природе

Особенность современной науки:

«Современные исследования все дальше уводят нас от противопоставления человека миру природы…

Растет … согласие наших знаний о человеке и природе, согласие, а не разрыв и противопоставление»

(И. Пригожин «Порядок из хаоса» – М. 1986, с.44)

ü Сегодня наука впервые приобретает не только интегральный, но и интернациональной, глобальной, единой в мировом масштабе, что увеличивает возникновение науки.

4. Развитие науки, как системы духовной ценности. Понятие научной революции

Развитие науки как системы ценностей в виде изобретений, открытий теорий происходит двумя способами:

эволюционным
революционный

Научная революция есть исторический сдвиг в развитии естествознании науки в целом резко меняющей представление людей о структуре мира. Научная революция – создание новой научной картины мира. Научные революции начинаются со сдвигов в отдельных науках, с частных научных революций и завершаются общими (глобальными). Пример: революция в физике в виде открытия закона всемирного тяготения Исааком Ньютоном в XVII веке; Менделеев в XIX веке открыл таблицу химических элементов; эволюционная теория в биологии Дарвин XIX век.

Специфика научных революций состоит в том, что эти революции тихи, бесшумные. Однако,

не смотря на это последствия этих революций в судьбах людей оказываются более значительными, чем последствия социальных революций (Французская буржуазная революция; Октябрьская революция). Для человеческой истории цивилизации, культуры, для безопасности и благополучия жизни людей такие деятели науки, как Жан Жак Руссо, А. Эйнштейн сделали больше, чем знаменитые революционеры (В.Ленин). Общим итогом научных революций является возникновение в ходе них создание новых научных картин мира.

5. Научная картина мира и ее структура

Научные революции приводят к вполне зримым итогам к созданию новой научной парадигмы. Понятие парадигмы впервые ввел в научный оборот крупнейший современный историк Томас Кун в книге «Структура научной революции». В этой книге он дает следующее определение: Парадигма (научная картина мира) – это новый образ мысли, это общее представление о мире, это его обобщающая модель, это основа всей духовной культуры. Новая парадигма возникает как итог или эволюции или революции в науке. Содержание каждой парадигмы является сложным, многообразным. Однако всю эту сложность научной картины мира можно свести к двум разделам. Каждый из разделов отвечает на свой определенный вопрос:

Что есть мир? Из каких частей он состоит, какова структура, что в этом мире главное, а что второстепенное? Для ответа на этот вопрос используются такие фундаментальные понятия в современной науке, как материя, атомы и на их основе весь мир объявляется единым. Используется идеальная категория на ее основе весь мир, объявляется идеальным. На основе божественной категории весь мир объявляется божественным. В зависимости от использования категорий, выясняется взаимосвязь между ними. Окружающий на сложный мир состоит не только из объектов, предметов, но он еще состоит из свойств, качеств, форм существования.
Каков этот мир, какими свойствами он обладает? Используются следующие категории:

1) дискретности, разделенности, разнообразия, структурности;

2) единство мира, его монолитность, наличие в нем первоосновы;

3) характеристика таких свойств, как пространство, время, движение.

6. Структурность и изменчивость научных картин мира

Возникнув, та или иная научная картина мира сохраняется в течение многих лет, столетий и даже тысячелетий. Из этого следует то, что научные картины мира устойчивы, стабильны. Однако и эта устойчивость и стабильность имеет свои границы, что проявляется в том, что, в конце концов, научная картина мира под влиянием или эволюционных или революционных сдвигов в развитии науки сменяют друг друга. Поэтому историю науки, как системы ценностей можно представить, как последовательную смену научных парадигм.

Принципы изменений научных картин мира

Они меняются под влиянием ряда как субъективных, так и объективных причин. Субъективные причины:

усилия отдельных ученых (Джордано Бруно, Галилео Галилей)
усилия групп ученых, коллективов их солидарность и поддержка.

Объективные причины:

Согласно А.Л. Чижевскому и Л.Н. Гумилеву было доказано, что среди причин обусловивших смену картин мира – космические факторы в виде закономерных фаз, этапов активности солнца.

III. Глобальные научные картины мира

Топоцентрическая донаучная картина мира.
Геоцентрическая научная картина мира.
Гелиоцентрическая научная картина мира.
Современная научная картина мира.
Общий вид и перспективы современной научной картины мира.

1.Топоцентрическая донаучная картина мира

Топоцентрическая – это первая донаучная картина мира. Она возникла, как результат накопления человеческих знаний в первобытном обществе. Она существовала дольше всех других (около 1 млн. лет) от появления человека до появления первой цивилизации (Египетское гос-во; на территории Ирана, Ирака). Создатели ее безымянны. Ее содержание сводится к тому, что центром мира является та местность, где живут люди данного рода или племени. Причем по представлениям первобытного человека границы этого мира находятся там, где кончаются земли доступные членам данного племени, а мир за этими границами – мир чуждый, враждебный (включая и людей, которые приходят от туда). Эта картина мира основана на религиозных, мифологических представлениях, на вере. С точки зрения гуманитарной нравственности эта концепция внушала людям максимальный эгоцентризм, поскольку картина исходила из признания того, что мир есть это Я и мои соплеменники.

2. Геоцентрическая научная картина мира

Геоцентрическая – эта картина мира представляла собой первые успехи разума, логики, основ любой науки. Время ее создания середина первого тысячелетия до н.э. период ее господства 2 тыс. лет (до эпохи нового времени). Создатели: Аристотель (IV в. до н.э.); Птолемей (II в. н.э.). Ее содержание определялось на астрономических и математических знаниях.

Геоцентрическая система Аристотель - Птолемей.

Солнце

Гелиос

Луна 4 стихии

воздух Земля вода

Эфир Гео Эфир

Огонь

Эфир

Основным методом, на который опирались создатели это картины опора на разуме (наблюдение за природой, космическим миром). У этой картины мира была своя нравственно гуманитарная сторона и состоит она в том, что эта картина мира предлагает центром мира всю Землю, способствовала преодолению первобытного местничества, эгоцентризма.

3. Гелиоцентрическая научная картина мира

Время ее создания XVI – XIX вв. время господства 400 лет. Создатели: Коперник (XVIв.); Галилей (XVII в.); Ньютон (XIXв.). Опирается не только на астрономию, но и на физику.

Гелиоцентрическая система Коперника – Ньютона

планеты

Земля

Солнце

Гелиос

Вселенная Вселенная

Бесконечность

Ньютон впервые представил Землю, Солнце, космос, как единую взаимосвязанную систему. По Ньютону эта система подчиняется закону всемирного тяготения, а так же другим строгим физическим и математическим законам. Все движения небесных тел подчиняются универсальной силе всемирного тяготения. Ее величина прямо пропорциональна массе взаимодействующих тел и обратно пропорциональна расстоянию между ними. g= m/S²

Из этого закона вытекало, как следствие, что движение всех небесных тел могут быть точно вычислены и предсказаны. Убедительным подтверждением правильности этих законов стали последовавшие в скоре открытия ранее неизвестных планет (8-я планета Нептун была открыта в 1846г.; 9-я – Плутон в 1930г.). Надежным методом создания всей науки стал эксперимент. Эксперимент – это наблюдение, но в искусственно специально созданных условиях и с применением специальных приборов (телескопов, микроскопов). Появление третьей картины мира было самым драматичным в истории науки (трагичные судьбы Коперника, Галилея, Джордано Бруно). Нравственно-гуманитарный аспект состоит в сокрушительном ударе по эгоцентризму и одновременно по Земному шовинизму. Но взамен появился новый итог этой картины и состоит он в синдроме человека, который почувствовал себя маленькой пылинкой в этом бескрайнем космическом мире.

4. Современная научная картина мира

Современная научная картина мира включает в себя самое ценное, что было достигнуто в предшествующих трех картинах мира (знание о мире, о природе). Особенностью является то, что она основывается на достижениях современной физики (теория относительности, квантовая физика).

Содержание современной научной картины мира может быть сведено к четырем основным положениям.

1. Единство мира.

Природа есть единство.

Ответы на вопрос о единстве мира.

Лягушки сделаны из того же материала, что и камни.

Р. Фейнман

Материя, энергия и движение – едины.

А. Эйнштейн

На языке формул E=m*c²

Вещество и поле – едины.

М. План

Биосфера – есть единство природы и общества.

В. Вернадский

Природа – есть единство порядка и хаоса.

И Пригожин

Природа есть единое во много, всеединство.

В. Соловьев

2. Дискретность мира его структурность, разнообразие. Современный мир имеет сложную структуру, причем ее можно представлять по разному, поскольку количество этих форм многообразно.

Дискретность мира

Мега мир 10 км⁴⁰

см, м, км

Макро мир

10 см ^-20

Микро мир

Каждый из трех миров представляет собой сложнейшую структуру.

Уровни микромира

Атомы

Элементарные частицы

(электроны, протоны, нейтроны)

субэлементарные частицы

(кванты)

Эта многообразность, структурность мира не дает полное и глубокое представление о мире.

3. Динамизм мира. Современное естествознание определяет природу, как всеобщее движение. Мир есть движущаяся материя. Это представление о мире уже включалось геоцентрическое положение мира. «Все течет, все изменяется нельзя

дважды войти в одну реку. Души человека текут, как ручьи» Гераклит (из Эфеса). Современное естествознание имеет огромное разнообразие форм изменения и развития. Движение обладает такой характеристикой, как самоорганизация она обеспечивает движение всех предметов в мире от беспорядка к порядку и обратно. Современная наука, следуя за древними, дополняет ее представления еще и тем

новым представлением, что наш мир (вселенная) имеет свое начало, и будет иметь свой конец. Современная наука, разбегающаяся вселенная, настанет время, когда она станет сближающей.

4. С точки зрения современной науки наш мир существует не только благодаря движению, но она еще существует благодаря имеющимся в этом мире фундаментальным взаимодействиям. В природе еще на всех ее уровнях существуют некоторые прочные фундаментальные отношения. Эти связи для всего мира выполняют роль некоторого своеобразного «универсального клея», связывающего все ее структурные части. Фундаментальными связи называются по тому, что они обеспечивают определенный порядок в мире, действующий от элементарных частиц до мира галактик. В соответствии с представлением физики таких видов фундаментальных связей в природе существует четыре:

1. действует везде, наиболее зримую роль проявляет в мега мире. Он называется гравитационными связями или связями тяготения (мир планет, звезд, галактик). Эти силы делают космос не пустым, а упругим.

2. действует преимущественно в макро мире и называется силами электромагнитного взаимодействия. Разработчиком был английский физик Джеймс Максвелл.

3. действует преимущественно в микро мире. Существует два вида:

1) Сильное взаимодействие. Сферой этого взаимодействия являются ядра атомов. Именно его использование обнаруживает себя в атомных взрывах.

2) Слабое взаимодействие. С его помощью достигается организованное движение электронов вокруг ядер. Разработчиками являются супруги Мари и Пьер Кюри, А.Эйнштейн, М. Планк, Н. Бор.

Фундаментальные взаимодействия

параметры	гравитационное	электромагнитное	сильное	слабое
Радиус действия			10 мм ^-15	10 мм ^-17
Сила интенсивности	10^-40	10^-3	1	10^-14
Область преимущественного действия	Мега мир	Макро мир	Микро мир (ядра атома)	Микро мир (связи эл-в и ядер)

5. Общий вид и перспективы современной научной картины мира

Структура мира

Неживая природа

вещество поле

элементарные частицы

галактики живая природа гравитационное поле

мега звездные системы

планеты

механические массы, внутриатомное

макро соизмеримые с человеком (сильное и слабое)

взаимодействие

микро молекулы электромагнитное взаимодействие

Современная картина мира не рассматривается, как совершенно заключенная. Важнейшей задачей дальнейшего развития является «Великое объединение». Эта задача сводится к тому, чтобы еще более упростить ныне существующую картину мира.

Иногда эту задачу современные естествоиспытатели называют «голубой мечтой» современного естествознания. Эта мечта имеет две стороны:

Сводится к тому, чтобы найти, открыть, исследовать некую единую элементарную частицу, к которой сводятся все 250 частиц открытых учеными. На пути к элементарной частице ученые уже обнаружили 6 элементарных частиц.
Состоит в том, чтобы найти одну единую силу, к которой можно свести все четыре силы.

IV. Актуальные проблемы современной физики

Проблема познаваемости физической реальности.
Квантовая физика о проблеме достоверности наших знаний.
Проблема свойств движения или проблема детерминизма.
Проблема конечности мира.
«Потусторонний мир».

1. Проблема познаваемости физической реальности

«Достоверны ли достигнутые нами научные представления о мире или они ложны?» Эта проблема одна из вечных физических и философских проблем. Выделим три этапа решения этой проблемы на предшествующих этапах развития науки.

I этап. Рассмотрим концепцию истинности человеческих знаний в древней науке. Этот вопрос волновал таких ученых как Демокрит, Платон вплоть до Ньютона, Маркса и Ленина. Эта была точка зрения, которую можно назвать оптимистической. Суть этой концепции сводилась к следующему.

1) Мир существует реально, объективно независимо от нас.

2) Наши знания о мире в виде слов, цифр, других символов, формул неразрывно слитые с этим миром, едины с ним.

Английский мыслитель Ф. Беком говорил: «Знание – это сила». Классическая концепция была оптимистической и осваивала их правильность единство мира.

Старая концепция Платон, Ньютон, Гегель

слова

вещи

II этап. Начиная с эпох XVII века ряд ученых стали высказывать более пессимистическую оценку возможностей наших знаний. В новое время впервые возникла позиция скептицизма и агностицизма. Суть их в том, что в первой точке зрения утверждалось, что наши знания о мире не в полнее соответствовали реальности. Стали называть умеренно пессимистичным (скептицизмом). Вторая точка зрения, которая утверждала, что наши знания о мире вообще не соответствуют реальности. Все наш знания – комплексы наших ощущений (агностицизм). Первой точки зрения поддерживались Д.Юм, И.Кант. Второй – Д.Беркли.

Новая концепция Юм, Беркли, Мах

слова

вещи

III этап. Началась острая война между скептицизтами и агностицизтами. в результате на рубеже XX-XXI вв. утвердилась третья наиболее обоснованная точка зрения по этому вопросу – компромиссное решение. Создатели Эйнштейн, Бор, Планк.

Суть:

1) Наши знания о мире содержат достоверное истинно правильное знание о мире объективное.

2) Одновременно наши знания субъективны, они ограничены потому, что наши представления об этом мире зависят от общих установок каждого человека (ученый может быть атеистом, а может быть глубоко верующим). Наши знания зависят от того, какие используются приборы (физические, химические) или они не используются. С точки зрения современной науки наши знания зависят от того, в каком отношении к предмету относятся ученые. В этом и состоит теория относительности. Наши знания о мире носят двойственный объект – субъективный характер. Это означает, что эти знания включают в себя истинные, объективные, но они зависят от местонахождения убеждений ученого, от качества приборов, которыми он пользуется. Абсолютных полностью объективных знаний у человека не было и не будет.

Новейшая концепция Эйнштейн, Планк, Бор

слова

вещи

2. Квантовая физика о проблеме достоверности наших знаний

Крупными учеными физиками XXвека являются М.План, Н.Бор. В результате их исследований было установлено, что мельчайшие частицы, из которых состоит мир является не атом, а гораздо более мелкая частица, которую они назвали квантом (от латинского «квант» последнее, что может быть изменено). Таким образом, атом оказался целой «планетарной системой», где роль солнца выполняет ядро, а роль планет – электроны, причем они состоят из элементарных частиц (квантов). При попытке дальнейшего расщепления квантов, они уже не разделяются, а превращаются в другую форму материи, которая называется полем. Поле отличается от вещества целым рядом преимуществ (пример: частица вещества имеет определенный вес, а поле его не имеет; вещество перемещается быстро, но меньше скорости света, а поле превышает скорость света; поле полностью проницаемое, а вещество имеет ограничительную проницательность). Физики стали называть микро мир странным миром, из ряда удивительных свойств «жителей» этого мира (элементарных частиц). Элементарные частицы имеют чрезвычайно малые размеры, имеют такую массу вещества, которая не позволяет им делиться, обладают способностями превращаться из одного состояния вещества в другое (поле), причем оба эти состояния отличаются между собой. Элементарные частицы обладают таким свойствам, как чувствительность, она состоит в том, что их поведение, их движение, свойство зависит даже от тех приборов, которыми пользуются ученые для наблюдения за ними. Эти свойства микро мира и привели к двойственности этих знаний.

3. Проблема свойств движения или проблема детерминизма

Детерминирован этот мир или он ин детерминирован (от латинского «детерминант» определенность)? Существует два ответа на этот вопрос.

1. Древней классической наукой он решался до конца XIXв. Весь окружающий нас мир упорядочен, закономерен, организован. Доказательством этого являются законы развития этого мира, сформулированные классической физикой. Это всеобщее утверждение наиболее ярко выразил французский ученый П.Лаплас. Окружающий нас мир на столько организован, упорядочен, закономерен, что возможно на основе математических расчетов можно точно предсказать любое явление, которое произойдет в будущем. Можно увидеть то, что было в глубоком прошлом. В этом мире не было места никаким случайностям.

2. Современные физики представляют этот мир совершенно иначе. Микро физика пришла к выводу, что микро мир не организован, хаотичен, ин детерминирован. Но старая Лапласовская модель не была разрушена полностью. Между учеными был достигнут компромисс (между старой и новой проблемами), он получил название детерминизм. Суть его: физики пришли к выводу, что отказаться надо не от признания существования детерминизма вообще, а нужно отказаться от детерминизма Лапласа. Но вместе с тем действие законов существующих в природе нужно трактовать с учетом требований теории вероятностей. Закономерность в мире существует, но действует она только через массу случайностей.

4. Проблема конечности мира

Изучение сущности физической реальности, ее свойств, характер движения позволяет на этой основе рассмотреть еще одну проблему существования мира во времени и

пространстве. Эта проблема может быть выражена вопросом: Конечен или бесконечен наш мир во времени и пространстве? На существующую проблему отвечали разные исследователи. Один из мыслителей Козьма Прутков сформулировал проблему так: «Есть ли начало у того конца, которым заканчивается начало?». Этот вопрос волновал умы естествоиспытателей уже давно. На этот вопрос имела ответ древняя классическая наука. Древние ученые утверждали, что конец мира представить и доказать возможность существования такой границы не возможно. Следовательно, делался вывод, что мир безграничен и в пространстве и во времени. Это представление о мире было воспринято и признавалось долго.

Физики XVII-XVIII вв. также считали, что миф о бесконечности мира в отличие от древних ученых, физики нового времени пытались обосновать эту точку зрения о бесконечности мира. Подобные доказательства о бесконечности мира были представлены Ньютоном, который предоставил доказательства о бесконечности мира. Доказывал он от противного. Если бы мир был конечен, то у него был бы центр тяжести. И тогда, в соответствии с законом всемирного тяготения, к этому центру тяжести сконцентрировалась вся вселенная. Однако, как мы это видим подобного стягивания всех звезд и планет не существует. Следовательно, у мира нет такого центра тяжести, и следовательно, мир бесконечен. Эту точку зрения называют гравитационной концепцией. Однако с XIX века все чаще стали возникать сомнения об утверждении древних ученых и Ньютона о бесконечности мира. Наиболее из существенных сомнений стало следующее - ученые стали рассуждать и задавать вопрос: Если мир бесконечен, то в нем должно быть бесконечное множество звезд и, следовательно, свет звезд должен был бы суммироваться и соединяться, но тогда вся поверхность неба должна была бы светиться сплошь так же ярко, как солнце. Однако сплошного свечения неба нет. Отсюда вывод, что вселенная является не бесконечной, а Ньютон был не прав, как и все древние ученые.

Поскольку сомнений не было, то модель бесконечной вселенной стала колебаться, требовать пересмотрения. И такое пересмотрение было осуществлено современными физиками и астрономами. Старая модель вселенной была окончательно разрушена в XX веке двумя ударами, которые нанесли по ней крупные физики XX века.

Первый удар был нанесен А.Эйнштейном. Он на основе сложных математических расчетов доказал, что вселенная конечна в пространстве, причем он не только высказал новую идею, но и рассчитал, что этот конец находится на расстоянии от нас в 10км²⁷. однако, великий физик считал, что вселенная все-таки является бесконечной во времени. Вскоре по представлениям о бесконечности вселенной во времени был нанесен сокрушительный удар.

Второй удар нанес русский физик А. А. Фридман (1888-1925г.). На основе наблюдений и расчетов он пришел к выводу, что наша вселенная не только конечна в пространстве, но имеет свое начало во времени. К этому выводу он пришел, установив, что наша вселенная не стационарна, не стабильна, а подвижна. Эта подвижность состоит в том, что она расширяется. Наша вселенная не стационарна, а является разбегающейся. И эта характеристика движения мира привела Фридмана к выводу, что наша вселенная имеет некое начало во времени в виде определенного временного начала нашего мира. И таким началом является некий произошедший большой взрыв. Именно он стал началом, причиной расширения вселенной, которое мы наблюдаем сейчас. К этим выводам Эйнштейн отнесся отрицательно. Однако вскоре концепция разбегающегося мира была подтверждена экспериментально. В 1929 г. Американский ученый астролог Э. Хаббл доказал пользуясь самыми мощными телескопами, что действительно звезды движутся удаляясь от нас. Была вычислена скорость этого расширения вселенной 75км/с. Стала известна скорость, расстояние, которое звезды прошли с этой скоростью можно было найти время, когда произошел большой взрыв.

S (10км²⁷)

V (75км/с)

Таким образом, на вопрос был дан определенный ответ – временем начала вселенной 20 млрд. лет назад и к нашему времени достигло расстояния 10 км²⁷

Вывод:

1. Наша вселенная конечна в пространстве (10км²⁷) Эйнштейн.

2. Наша вселенная конечна и во времени, имеет определенную дату рождения (20млрд. лет назад) Фридман, Хаббл.

Так была пересмотрена древняя концепция. Однако пересмотр старой и ее замена новой концепцией вызвало у естествоиспытателей новый вопрос о «потустороннем мире».

5. «Потусторонний мир»

Что находилось, что существовало до появления нашей вселенной? Отвечать на этот вопрос пришлось тому, кто выдвинул концепцию о конечности вселенной в пространстве. Эйнштейн отвечал, что радиус нашей вселенной 10 км²⁷, и он есть тот предел, в котором действуют вероятностные физические законы. Что же касается пространства за приделами этих границ, то там существуют другие не известные нам законы. За этими пределами для нас мира нет, там находится конец мира и о нем ничего сказать мы не можем. Есть другие две стороны, которые сводятся ко времени, которые находятся за началом нашей вселенной. Отвечая на вопрос физики пришли к общему выводу, что исходным состоянием, из которого началось начало всех начал, был физический вакуум, который называют про материей, инобытием или супер силой. Характеристику этой про материи сводят к указаниям двух ее свойств.

1. она включает в себя все, что есть в нашей вселенной.

2. в про материи не было ничего, включая время и движение.

В попытке характеристик про материи использовались такие термины, как хаос, небытие, тьма. Впервые произошло разделение единой супер силы на четыре силы взаимодействия и впервые из хаоса, из тьмы появились первые шесть элементарных частиц таков был результат большого взрыва. Какова же причина большого взрыва? Ответ наиболее убедительный был дан И.Р. Пригожиным. Автором теории о взаимодействии хаоса и порядка, как основе нашей вселенной. Опираясь на своем учении, он пришел к выводу, что причиной бесконечности вселенной была бифуркация (первое раздвоение единого ничто на не что и ни что, случайность).

V. Биологический уровень организации материи

Место биологии в системе естественных наук.
Объект биологии, ее структура, этапы развития.
Сущность живого, его основные принципы.
Две концепции происхождения жизни.
Теория универсальной революции вселенной и основные этапы перехода от неживой к живой материи.
Структурные уровни живого.
Клетка, как «первокирпичик» живого, ее строение и функционирование.
Принципы биологической эволюции.
Возникновение генетики и генная инженерия.
Вирусы, как мутагены.

1. Место биологии в системе естественных наук

Естествознание – есть комплексная наука, которая включает в себя основы физики, химии и биологии. Объектом биологии является живая материя, т.е. объект биологии это высшая форма самоорганизации материи. Есть еще более высокая форма – этот социальная человеческая форма, но она изучается социальными и гуманитарными науками. Биология является высшей потому, что при изучении своего объекта она постоянно опирается на другие естественные науки. Правильно говорят о этой науке: в биологии столько науки, сколько в ней химии, а в

химии столько, сколько в ней физики, в физике столько, сколько в ней математики. Биология есть концентрированное выражение синтез химии, физики, математики, т.е. всего естествознания.

2. Объект биологии, ее структура, этапы развития

Биология часто определяется, как наука о живом. Можно принять его условно по тому, что от этого определения возникает вопрос: что такое живое? Жизнь до сих пор по-прежнему является одной из не раскрытых тайн природы. Сущность жизни является одной из не решенных до конца проблем биологии в силу особой сложности объекта биологии. Она стала самостоятельной наукой значительно позже других наук в конце XVIII начале XIX века. Сам термин биология был введен в 1802 г. Французским ученым Ж.Б. Ламарком. С этого времени начался быстрый процесс ее развития. Он включает в себя три этапа.

I этап. Систематики (К. Линней). Этап древнейших времен до XVIII века.

II этап. Эволюционный (Ч. Дарвин). XIXвек.

III этап. Биологии микромира, молекулярно генетическая биология (Г. Мендель). XIX-XXвв.

Каждый этап связан с определенной биологической парадигмой. В итоге сегодня биология стала представлять собой обширный комплекс биологических наук. В него входят выделенные по объекту исследования мира живого такие науки, как зоология, ботаника, анатомия. Существует еще комплекс отраслей биологии, который изучает какие-то отдельные свойства живого мира – морфология (строения отдельных животных), молекулярная биология (молекулярный уровень организации живого), генетика (особые структуры, которые изучают только гены). Такая многоплановость объясняется сложностью мира живого. Это многообразие выражается тем, что сегодня биологической науке известен 1 млн. видов животных, кроме того, известны 0,5 млн. видов растений. Однако общей категорией для всего мира является понятие категория жизни.

3. Сущность живого, его основные принципы

В литературе встречается ряд неудачных определений сущности живого. Одно из неудачных определений: живой организм – это тело слагаемое из живых частей. Не живой – это тело, слагаемое из не живых частей. Более содержательное определение дал немецкий философ Ф.Энгельс. он указал на два признака.

1. определенный химический состав – белковые соединения.

2. обмен веществ, который является способом существования любого живого организма.

Если ограничиться этими двумя признаками, то мы вынуждены прийти к такому выводу, что «горящая свеча и бегающая вокруг нее мышь, одно и тоже». Это определение тоже является неудачным. Каково же правильное определение жизни? Современная наука учитывая негативный опыт определения живого определяет его через перечисление ряда необходимых

признаков живого. Таких признаков четыре.

1. высокий уровень организации, упорядочности живых организмов по сравнению с не живыми. «Живое – это острова порядка в океане беспорядка. И высшим в этом

мире является человек, его духовный мир. Тесное взаимодействие с окружающей средой и необходимы живому, что бы поддерживать свой высокий уровень организации все живое черпает свои силы из внешнего мира. Причем это свойство стало возможным в мире живого благодаря белкам, т.к. важным свойством белков является возможность вступления во взаимодействие с окружающей средой.

2. все живое имеет свойство постоянно усложняться, повышать уровень своей порядочности. Причем все это происходит как в масштабах всего живого мира (масштабах филогенеза), так и в рамках отдельных живых организмов ( у растений появляются новые ветви, у животных новые органы). Метаболизм клеток.

3. способность к самовоспроизведению путем наследования потомками основных свойств, качеств своих родителей. На химическом уровне эта способность обеспечиваться особыми веществами, которые также как белки присутствуют во всех живых организмах. Нуклеиновые кислоты входят в состав всех живых организмов. Их свойство самокопирование.

4. при передаче наследственной информации генами она искажается (мутирует). Поэтому потомки всегда похожи с одной стороны на родителей, с другой стороны не похожи. И эта непохожесть и обеспечивает их изменчивость и развитие.

Жизнь есть форма существования высокоорганизованных, неравновесных открытых систем в структуре которых решающую роль играют белки нуклиматиды. Которые способны к обмену веществ самовоспроизведению на основе наследственности, информации и изменчивости на основе мутации.

4. Две концепции происхождения жизни

В связи с тем, что любое явление познается если его рассмотреть не в статике, а лучше если его добавить в динамику. В современной культуре существуют разные теории. Отвечая на этот вопрос существуют две главные теории происхождения жизни. Они во многом противоположны по своему содержанию.

1. религиозная, креацианская («креация» – творение).

2. научная, эволюционная.

Между ними есть некоторое сходство. Общее состоит в том, что:

1. каждая из указанных концепций претендует на непогрешимость, абсолютность (особенно характерно для первой теории).

2. каждая из них носит лишь прогностический, предположительный характер и это качество присутствует в отдельных теориях.

Краткая характеристика религиозной теории.

Она представляет собой основанное на вере религиозное учение о чудесном сотворении мира, в т.ч. и жизни богом. Согласно религиозным текстам (Библии) мир, жизнь возникли из ничего из пустоты. Именно так описывает происхождение мира, жизни иудаизм, христианство, мусульманство. Согласно представлениям были сотворены в результате единовременного акта и с тех пор остается неизменным, т.е. этой концепции эволюция отрицается. В Библии указывается, что акт творения мира занял шесть дней (третий день – растения, пятый – животные, шестой – человека по своему образу и подобию). В этом описании нет даже попытки доказать идею о том, что происхождение мира происходило именно таким образом.

Краткая характеристика эволюционной теории.

Она в отличии от первой теории основана на разуме, мышлении, эксперименте. С точки зрения концепции возникновения жизни есть результат не одновременного акта, а возникновение жизни это результат длительного процесса универсальной эволюции природы от не живого состояния материи к живому. Суть этих процессов состоит, как говорил ученый И. Пригожин во взаимодействии тенденций к организации и дезорганизации порядка и хаоса и это упрочение на определенном этапе процесса тенденции к порядку, организации в форме появления живого. Это представление не результат слепой веры, а результат многих экспериментов, их обобщение в области физики, химии, биологии.

5. Теория универсальной революции вселенной и основные этапы перехода от неживой к живой материи

Процесс возникновения жизни представляется не в виде событий шести дней, а в ходе процесса, который охватывает 20 млрд. лет. И этот процесс включает в себя несколько этапов. Эти этапы следующие:

I этап. Большого взрыва. 20 млрд. лет назад, который продолжался три минуты. Он произошел стихийно в результате случайности. И с этого момента начался процесс расширения вселенной и продолжается до сих пор. Во взорвавшейся про материи изначально присутствовало не только вещество, но и информация, которая определялась современной наукой как программная база данных, план развития вселенной от до биологии к биологии, а затем от биологических форм к человечеству. С точки зрения современной науки такие взрыва происходят постоянно, но в запредельном мире по этому мы о них ничего не знаем. Именно на этом этапе зародились первые шесть частиц и образовались из них элементы, которые поместил Д.И. Менделеев в своей таблице химических элементов (водород и гелий).

II этап. Появление и развитие неорганических и органических веществ, более сложных чем водород и гелий. Это этап формирования отдаленных предпосылок.

III этап. Революционного перехода от неживых веществ к живым организмам. Он возник в результате глубоких физико-химических изменений в атмосфере Земли. Появились кроме кислорода и углевода азот, появились первые органические вещества в виде белков и нуклиматидов, которые послужили первыми «кирпичиками» для возникновения живого.

6. Структурные уровни живого

Современный мир живого, который стал развиваться, эволюционировать приобрел в результате эволюции сложную структуру. Некоторые ученые считают сложность и многообразие одним из признаков живого. Выделяют критерий живого – масштабность и на основе этого выделяют уровни живого. Самый масштабный уровень – биосферный. Это все живое в почве, атмосфере и гидросфере.

биосфера

Б.Ги Б.Ги

Проблемы: загрязнение окружающей среды, парниковый эффект, озоновые дыры в атмосфере и др.

Второй уровень является меньшим по масштабности структуры живого – биогеоценоз. Это участки земли с определенным комплексом живого и не живого. Это единый природный комплекс – экосистема (пр. Сибирская тайга, тундра, джунгли, степи). Без знания особенностей, специфики каждой из биогеоценозов не возможно их рациональное использование.

Третий уровень – популяционно-видовой. Это совокупность взаимодействий между собой особей одного вида существующих в рамках одного биогеоценоза. Изучение этого уровня важно для поддержания оптимальной численности того или иного вида особенно тех видов которым грозит исчезновение (уссурийский тигр). Именно на этом уровне наиболее ярко проявление действия естественного отбора, который тщательно изучил Ч.Дарвин и открыл на этой основе закон биологической эволюции. В 1859 г. вышла книга «Происхождение видов и борьба за существование».

Четвертый уровень – организационный. Состоит из отдельных организмов из которых состоит вид, отражает особые морфологические и физиологические устройства отдельных растений и животных (этология). Этими проблемами занимаются такие отрасли биологии, как растениеводство, ветеринария, медицина.

Пятый уровень – клеточный и субклеточный. На этом уровне биология исследует виды и структуру клеток, в т.ч. гены. Причем исследование ведется на молекулярном уровне. Именно этим уровнем занимается цитология и генетика, в т.ч. биоинженерия. Считается, что переход на этот уровень есть та новая парадигма, которая утвердилась в биологии на рубеже XX – XXI вв. Конкретные проблемы биологии решались комплексно.

7. Клетка, как «первокирпичик» живого, ее строение и функционирование.

Своего рода «первокирпичики» имеются на каждом из основных уровней организации природы. Так, на уровне, изучаемом физикой, роль таких «первокирпичиков» играют фундаментальные частицы – кварки, которые не имеют внутренней структуры.

В сфере химических наук место «первокирпичика» занимают уже более крупные частицы – атомы различных химических элементов. Есть подобная фундаментальная частица и в биологии. Это – живая клетка. Именно она является мельчайшей системой, обладающей всем комплексом свойств живого, в т.ч. и носителем генетической информации – важнейшей основы эволюционного развития живого мира.

Создание клеточной теории, основы которой были заложены немецкими учеными Т. Шванном и М.Я. Шлейденом, стало одним из крупнейших достижений в биологии XIX в. основное положение теории состоит в том, что все растительные и животные организмы состоят из клеток, сходных по своему строению. Многочисленные исследования в области цитологии показали, что все клетки имеют некоторые общие свойства не только в строении, но и в функциях. Так же выяснилось, что клетки весьма многообразны. Они могут существовать как одноклеточные организмы (амебы), а также в составе многоклеточных. У клеток разный срок существования. Размеры клеток колеблются от одной тысячной сантиметра до 10 см, что встречается очень редко. Клетки образуют ткани (нервная, мышечная и т.д.), а несколько типов тканей – органы (сердце, легкие и др.). Группы органов, связанных с решением каких-то задач, называют системами организма.

Клетка имеет сложную структуру. Она обособляется от внешней среды оболочкой, которая, будучи неплотной и рыхлой, обеспечивает взаимодействие клетки с внешним миром, обмен с ним веществом, энергией, информацией. Обмен веществ, обеспечиваемый клетками, -

важнейшее свойство всего живого. Его называют метаболизмом клеток. Он в свою очередь служит основой для др. важнейшего свойства клетки – сохранения стабильности, устойчивости условий внутренней среды клетки – это гомеостаз.

Обмен веществ – сложный, многоступенчатый процесс, включающий доставку в клетку исходных продуктов, получение из них энергии и белков, выведение из клетки в окружающую среду выработанных полезных продуктов, энергии и «вредных отходов производства».

В последнее время к миру живого относят также и вирусы, которые не имеют клеточной структуры. Существуют также некоторые организмы с клеточным строением, клетки которых не имеют типичной структуры (отсутствует ядро) – это прокариоты. Они исторически являются предшественниками вполне развитых, имеющих ядро клеток – эукариотов. К прокариотам относятся бактерии, сине-зеленые водоросли. Они имеют в своем составе нити молекул нуклеиновых кислот, которые выполняют управленческую функцию.

Но кто же в клетке обеспечивает управление всем этим сложным многоступенчатым процессом? Исчерпывающий ответ на этот вопрос пока не найден. Но общепризнано, что все нити управления внутриклеточным обменом находятся в особых структурах, как правило, в ядре клетки, в очень длинных цепях молекул нуклеиновых кислот (ДНК, РНК), исходной структурной единицей которых является ген. Именно гены обеспечивают важнейшие метаболические и наследственные функции клетки, как и всего организма в целом.

Открытие в XXв. Структуры и функционирования генетического аппарата клетки в развитии биологии сыграло очень важную роль. Открытие генов дало возможность людям вмешиваться в свойства живой клетки, управлять механизмами наследственности, практически решать задачи клонирования (копирования) живых организмов.

8. Причины биологической эволюции

Эволюция есть одна из форм изменения развития в природе. Для этой формы развития характерно отличие от революции: медленным постепенным развитием для которых характерны количественные перемены, которые переходят к качественным сдвигам, что происходит в живой и неживой природе. Представления о живом, как о результате биологической эволюции сложилось не сразу. Становление эволюционной парадигмы прошло три этапа.

I этап. Традиционная биология жила не идеями эволюции, а идеями креационизма. Известный биолог К. Линней прославился систематизацией растений.

II этап . Классическая теория биологической эволюции. Главный создатель Ч.Дарвин.

III этап. Синтетическая теория биологической эволюции. Этот современный этап представляет собой синтез, соединение идеи Ч.Дарвина и чешского ботаника Г. Менделя.

В целом представление об эволюции является на сегодняшний день одним из теоретических достижений биологической науки. Суть его: все бесконечные многообразные формы растений и животных не были созданы в один миг. На самом деле они появились в результате универсальной и синтетической биологической эволюции. Некоторые идеи эволюции живого высказывал Аристотель. Мысль о том, что существует «лестница природы» использует французский биолог Ж. Ламарк. Но только после выхода книги Дарвина теория эволюции привлекла всеобщее внимание. Основные положения теории Дарвина сводятся к следующему:

1. всем животным и растениям свойственна изменчивость. Сегодня мы уже видим то, что не видел Дарвин эти изменения бывают двух видов ( изменения не наследуемой не накопившейся на генном уровне и изменения наследуемой накопившейся на генном уровне).

2. число организмов рождающихся на свет значительно больше, чем доживших до зрелого возраста.

3. между растениями и животными идет постоянная конкуренция, борьба за место обитания, за пищу.

4. наследуемые изменения, которые появляются у животных, дают им преимущества в этой борьбе, помогают выжить. Это положение о наиболее приспособленных животных представляет собой ядро теории Дарвина.

Теория оказалась на столько продуманной, что ее принимают сегодня большинство биологов, хотя с некоторыми поправками. Они вытекают из открытий современной генетики. Суть их в том, что эволюция является не только результатом естественного отбора в ходе борьбы за существование, но она является результатом генных мутаций в т.ч. стихийных. Исправленные дополнения теории Дарвина и получили название теории синтетической биологической эволюции. Сущность современной теории эволюции определяется так: это теория синтетической биологической эволюции путем естественного отбора признаков закрепленных генетически. Обнаружившиеся недоработки Дарвина дают некоторым современным ученым повод объявлять, что дарвинизму пришел конец. Особенно часто об этом говорят представители религии, на что ученые биологи отвечают: «Един Бог без греха».

9. Возникновение генетики и генная инженерия

Объектом генетики являются гены, т.е. механизмы наследственности. Чешский ученый Г. Мендель (1822-1884гг.) открыл их, однако его открытие было оценено по достоинству только в XX в., а в России после смерти Сталина.

Основные проблемы генетики:

1. исследование структуры генов из молекулярного уровня (нуклеотидов).

2. исследования функционирования генов (механизм передачи наследственной информации). Она осуществляется не только на химической, но и на физической электромагнитной связи.

3. способы искусственного воздействия на состав и функционирование работы генов и способы формирования новых свойств животных и растений в целях повышения урожайности растений и продуктивности у животных для обеспечения создания новых организмов с заданными свойствами (генная инженерия).

Проблемы мутации генов.

Мутация – это способность генов изменяться на этой способности и основано достижения генной инженерии. Генетики установили, что эти изменения могут быть случайными, но и закономерность в результате воздействия ряда факторов мутагенов. Мутагены – это вещества и организмы способные воздействовать на организмы. Известно что:

1. мутации зависят от состояния организма, его клеток, питания.

2. мутации зависят от внешних факторов ( воздействие химических и радиоактивных веществ).

Установив эти факторы селекционеры стали использовать некоторые химические вещества для искусственного обеспечения направленных мутаций. Правда эта деятельность ученых по транцгеннгой мутации породило беспокойство человека по поводу транцгенной продукции.

10. Вирусы, как мутагены

Вирусы – особые живые вещества не имеющие клеточного строения, кроме того они значительно меньше клеток по размеру. По этому они легко проникают в клетку и живут за ее счет. Они могут парализовать генный аппарат, подчинять собственным целям и управлять ею. Именно результатом такого действия является СПИД и другие вирусные болезни включая грипп. Выдающий вклад внесли русские генетики Н.И. Вавилов (1887-1943), И.В. Мичурин (1855-1935),

Н.В. Тимофеев-Ресовский (1900-1981) прославился в области радиоактивной генетики.

VI. Биосфера, ноосфера, человек

1. Сущность и структура биосферы.

2. Учение В.И. Вернадского об основных типах биосферного вещества.

3. Специфика живого вещества.

4. Питание живых веществ. Трофические цепи.

5. Экология, ее принципы.

Учение о биосфере и ее переход в ноосферу одно из величайших открытий XX в. Творец ее В.И. Вернадский. Учение о биологических решениях важнейшая проблема современности.

1. Сущность и структура биосферы

Биосфера – это сфера жизни на земле, ее зеленая оболочка. При создании этого ученый В.И. Вернадский опирался на основе химии, физики, биологии. Биосфера сложная категория поэтому для удобства используют следующие понятия в узком и широком смысле биосферы.

В узком смысле биосферы понимается оболочка жизни окружающая планету Земля. Биосфера заполнена живыми организмами на всех своих уровнях, причем все живые организмы существуют за счет энергии солнца.

В широком смысле биосфера понимается совокупностью живых организмов, но уже вместе со средой в которой они обитают с атмосферой.

Биосфера в том виде, котором мы ее достигли, появилась не сразу она есть продукт формирования. Формирование биосферы было обусловлено особыми уникальными планетарными физическими и химическими условиями, которые сложились на земле. Следует отметить местоположение планеты Земля в космосе. Она представляет одну из девяти планет. Масса планет 0,2% от массы Солнца. По удаленности от Солнца Земля занимает третье место. На Земле, в связи с ее положением, сложились условия наиболее благоприятные для жизни. Разнообразность, динамизм условия на Земле усиливается из-за вращения ее вокруг Солнца и вращения ее вокруг своей оси. Под влиянием силы тяготения все химические вещества на Земле расположены концентрически. Ниже всех расположены твердые вещества которые образуют литосферу, более легкие образуют гидросферу, выше располагаются газообразные вещества они образуют атмосферу. Из этих трех сфер гидросфера заполнена живыми организмами целиком. А литосфера и атмосфера лишь от части. Большую роль для возникновения жизни на Земле имел Мировой океан. Жизнь в гидросфере наиболее многообразна. Гидросфера изучена в наименьшей степени. Литосфера нижний предел жизни ограничение четыре км. С этого уровня температура поступающая с глубин земли разогревает литосферу до 100⁰С при которой жизнь не возможна. Одно из центральных мест в концепции В.И. Вернадского занимает учение взаимосвязи мира живого и неживого в биосфере.

2. Учение В.И. Вернадского об основных этапах биосферного вещества

В.И. Вернадский учитывая связи живого и неживого подразделил все виды химических веществ на 5 видов:

1. живое вещество входит в состав всех живых организмов. Оно имеет определенный вес, химический состав (белки, нуклиатиды) можно измерить энергию и по имению В.И. Вернадского живое вещество представляет собой главную силу изменений.

2. биологическое вещество – это мертвый материал, но образован из живых веществ в прошлые геологические эпохи. Конкретным примером являются уголь, торф, различные смолы, янтарь, известняки. Все это есть продукты жизнедеятельности живых организмов.

3. биосферное вещество - косное это не только мертвое, но и образованное без кокого-то нибыло участия живого вещества, твердого тела, жидкости, газа. Косное вещество представлено в виде метеоритов, извержения вулканов, лунного грунта.

4. биокосное вещество – неживое вещество, но образованное в результате взаимодействия живой и неживой природы (черноземные и любые почвы, любая вода).

5. вещества радиоактивного распада (Уран) – эти вещества образуются в результате функционирования атомных электрических станций особенно в результате аварий. Такие вещества образуются в результате взрыва атомных бомб. Радиоактивные вещества существуют в природе в виде рассеянных радиоактивных атомов.

Наиболее своеобразным и радикальным является живое вещество.

3. Специфика живого вещества

Отличия живого вещества от других:

1. Его высокая энергетика. Живое вещество в отличии от косного содержит огромное количество свободной энергии. Богато энергией бывает и косное вещество это проявляется во время извержения вулкана, огромной энергией обладают метеориты.

2. Высокий химизм. Химики считают, что в живом веществе очень высока скорость протекания химических реакций.

3. Разнообразие форм движения живых веществ (размножение, развитие). Все эти свойства живого вещества В.И. Вернадский назвал давлением живого вещества на другое вещество биосферы.

Если мысленно сложить все живые организмы ( 5 млрд. лет) и размазать, то получится 80 км над поверхностью земли.

Изменение биосферы

Атмосфера была насыщена кислородом, который выделяли растения в течение 5 млрд. лет в результате увеличилась доля кислорода с 1% до 21%, а содержание углекислоты уменьшилось. Изменилась гидросфера (осадки стали наиболее частыми). Изменилась литосфера (появление почвы, биокосного вещества, который является повсюду взаимодействием живого и неживого). В результате биосфера стала биокосной системой. Причем она обладает способностью к саморегуляции, кругообороту веществ в природе в основе лежит синтез веществ осуществляемый живыми организмами и распадом живых веществ, т.е. биосфера представляет собой непрерывную «пляску» жизни и смерти. В этом круговороте решающую роль играет питание живых организмов.

4. Питание живых существ. Трофические цепи

Основой существования живых веществ является процесс питания. Именно оно является источником энергии. Причем одни питаются не органическими веществами (растения), другие органическими (животные). Сообщества живых существ представляют биогеоценоз. Растения и животные связаны между собой пищевой цепью. Пример: звенья цепи – кошки, мыши, пчелы и

в нее включается клевер. Чем больше кошек, тем лучше урожай клевера. Сообщество живых веществ связано пищевой цепью от кошек до клевера. Исходным звеном как правило являются растения травоядные хищники. Основой является энергия солнца.

Человек

травоядные жив.

растения

солнечная энергия

5. Экология, ее принципы

Экология (греч. «эко» - дом, жилище) – это наука о взаимосвязи человека с окружающей его живой и неживой природой, о путях их совершенствования или наука о биосфере и ее превращение в ноосферу. Экология возникла в результате исследования биосферы, ее структуры, биосферных веществ. Развиваясь экология сформулировала основные принципы совершенствования взаимоотношений человека и природы 9сохранение окружающей среды и создание наиболее благоприятных условий для человека). Эти принципы должны быть положены в основу всей практической деятельности по охране биосферы.

1. Все связано со всем. Живая природа связана с неживой, флора с фауной, отдельные животные связаны между собой.

2. Ничего не дается даром за все надо платить. Все, что мы берем у природы ей надо возвращать. Главным компонентом природы является косное вещество, которое входит в почву. Именно эта среда обеспечивает питание всей цепи, поэтому человек должен восстанавливать почву.

3. Все должно куда-то деваться. Лесные экосистемы существуют миллионы лет и не оставляют после себя отходов. Поскольку эти отходы снова используются. Такими же безотходными должны стать и наши технологии.

4. Природа знает лучше.