В ходе исторического развития претерпело эволюцию само понятие «наука». Древние, обобщая наблюдения за природой и руководствуясь здравым смыслом, пытались связать выявленные факты в причинно – следственные цепочки. Так появляется необходимость все обосновательно доказать и объяснить. На основе эмпирического базиса установились отдельные закономерности, постепенно сводившиеся в единую систему идей.[1]

Так древним миром различных государств были собраны самые необходимые знания, которые в последствии обусловили необходимость в передачи и обобщении этих знаний.

Наука Древнего Египта

Египтологи не могут прийти к единому мнению в вопросе о том, обладали ли древние египтяне математическими знаниями, сравнимыми с сегодняшними[2]. Несмотря на то что до нас дошли некоторые фрагменты, предположительно имеющие отношение к математике, сами тексты настолько сильно пострадали в результате перевода, что современный западный учёный не в состояние в них разобраться. Правда, остаётся ещё доказательство в виде пирамид, о математической точности построения которых мы уже с вами говорили. В отличие от математических формул, которые, как считается, являются и не подтверждёнными субъективной интерпретации, в квантовой физике подобных "объективных" истин быть не может - существуют лишь вероятностные процессы и последовательности. Реальность дискретной частицы внезапно уступает место миру абстрактной, неопределённой, или "размытой" волны. Стоит нам попытаться осознать существование такой волны, или измерить её как наша логика тут же оказывается несостоятельной. Одна из проблем в квантовой физике заключается в следующем: каким образом система, функционирующая по закону "неопределённой" логики, при наблюдение поддаётся точному измерению. Физики придумали бессчётное количество объяснений этому странному феномену; парапсихологи уделяют ему особое внимание, поскольку переход от дискретного состояния в волновое также характерен и для человеческого разума, когда правое полушарие оказывается в условиях нелокальности. Эти и другие явления хорошо описаны и не традиционно осмыслены в книге проф. Ганса Айзенка и доктора Карла Саржента под названием "Объясняя необъяснимое". Но какое отношение имеет всё это к Древнему Египту, спросите вы. Дело в том, что загадочные сыны Гора, а также их высокие светловолосые предки, которые принесли это значение на берега африканского континента, вполне могли владеть этой информацией.

Несмотря на то что существующая за пределами их "магии" реальность постепенно терялась в коридорах времени, крохотные искорки света всё же пробивались через едва заметные отверстия. Намёки на это можно найти и в знаменитых "Изумрудных скрижалях" Гермеса. Содержащиеся в этих текстах некоторые положения содержат в себе научный и космологический подтекст.

Судя по всему, древние осознавали реальность этого и других явлений и вполне довольствовались пониманием фундаментальных принципов, не нуждаясь в физическом их подтверждении.

Считалось, что, помимо медицинского применения, кристаллы также использовались в древних науках, завещанных сириусианскими или атлантийскими источниками миллиардов земных жителей. Многие авторитетные психологи и путешественники во время подтверждали использование кристаллов для накопление энергии, а также в качестве агентов (вспомогательных субстанций) при термоядерной реакции. Рассказывают, что один-единственный кристалл мог содержать достаточно энергии определённого вида, чтобы снабжать ею страну, размером с Великобританию, в течение нескольких лет. Когда же эта "батарейка садилась", кристаллы можно было перезарядить, причём источником энергии для перезарядки было Солнце или звёзды. Какая жалость, что те, кто использовали подобные устройства в прошлом начали злоупотреблять своим знанием, тем самым погрузив последующие поколения во тьму незнания. Доказать выше сказанное будет очень сложно, может быть даже невозможно - пожалуй, за исключением того факта, что все эти знания, очевидно настолько глубоко запрятаны в коллективном бессознательном, что фактор совпадения мы склонны заносить в разряд сомнений, а то и вовсе отказывать ему в существовании.

В V в. до н.э. началось интенсивное развитие наблюдательной астрономии. Было обнаружено неравенство четырех времен года; измерен наклон эклиптики (круг, вдоль которого движутся Солнце, Луна и планеты) к небесному экватору (~24); создан лунно-солнечный календарь; установлено, что планеты движутся по небу по необычайно сложным траекториям, которые включают в себя нерегулярные колебательные движения, попятное петлеобразное движение и др. Одновременно в недрах математики и философии вызревали теоретические предпосылки моделирования астрономических явлений, создания математических моделей Вселенной.

Наука Древнего Вавилона

Древний Вавилон был крупнейшим цивилизационно-культурным центром своего времени, он собрал под своей сенью многих магов, астрологов, прорицателей-целителей и жрецов. Это обусловлено тогдашним выгодным экономическим положением полиса, соответственно ростом его населения, и как следствие, средоточием многих актуальных тогда культов, искусства и наук.

Почему именно Вавилон оформил магию как систему, и чем это обосновано? Магия - это синтез одновременно большого числа наук и знаний, таких как алхимия, астрология, колдовство (культовое жречество, получившее свой наибольший рассвет и славу именно в Древнем Вавилоне - вспомним истинно магические обряды в вавилонских храмах древнейших богов), нумерология, прообраз арабской математики, огромное значение также оказали древние персы с их огненным культом и собственными астрологическими традициями, несомненно, повлиявшими на развитие вавилонской и позднее, арабской астрологии.[3] Также нельзя не упомянуть и медицину, тогда еще практически совершенно народно-нетрадиционную, которая также была тесно связана с колдовством и жреческими обрядами. Этот синтез физически 'состоялся' в древнем Вавилоне, и с тех пор магия есть могущественной и сложной по составу системой культовых знаний, а магом принято называть того, кто работает с этой 'вавилонской смесью' культов и древних наук.

Наука Древней Индии

В древней Индии был накоплен огромный опыт использования лекарственных растений, широко занимались врачеванием буддийские монахи. Врачи-индийцы славились в конце древности и в средние века во всем мире. Специальные трактаты по естественным наукам датируются рубежом древности и средневековья. Ряд важнейших математических и астрономических идей несомненно навеян общими философскими концепциями. Так, знаменитый Арьябхатта (V в. н.э.), исходя из принципа относительности движения, предполагал вращение Земли вокруг собственной оси и движение ее вокруг Солнца. С понятием "пустоты" в буддийской философии, возможно, связано введение нуля в математике (и, соответственно, позиционной системы счисления). Так называемые “арабские цифры”, которые используются доныне, происходят из Индии.

Древние индийцы достигли в медицине высокого уровня мастерства. По свидетельству английского исследователя Уильяма Хантера "индийская медицина включала в себя все области этой науки. Она описывала строение организма, органы, связки, мышцы, сосуды и ткани. Лекарственные вещества включали широкий спектр средств минерального, растительного и животного происхождения. Фармакологии были известны сложные способы изготовления лекарственных препаратов и их классификация с подробными указаниями по их назначению и применению."

Высокий уровень развития, которого достигла индийская астрономия, уже является доказательством успехов индийцев в математике. Древность астрономии подтверждает еще большую древность математики. Индийцы изобрели числительные, немецкий филолог Шлегель отмечает, что "десятичная система счисления, являющаяся наряду с письменностью одним из важнейших достижений человечества, с общего согласия авторитетных историков признана изобретением индийцев"

Индийцы знали о предварении равноденствий и о том, что за сутки земля совершает оборот вокруг своей оси. Жрецы-брахманы говорили об этом в 5 в. до н.э. Астрономия возникла в Индии очень давно. Знаменитые ученые написали множество трактатов по астрономии и астрологии, которой придавалось не меньшее значение. Известными учеными были Парашар (12 в. до н.э.), Арьябхата и Варахамихира. "Индийские астрономы знали о делении эклиптики на лунные дома, о предварении равноденствий, обороте луны вокруг своей оси, расстояние от нее до Земли, размеры орбит планет, способы вычисления дат затмений" (Вильсон, "История Индии"). Древние знали, что Земля имеет форму шара. В астрономическом трактате "Арьябхатейя" мы читаем: "Земля расположена в центре вселенной, она состоит из пяти элементов и имеет сферическую форму". Теория гравитации излагается в труде мудреца Бхаскарачарьи "Сиддхантха сиромани" следующим образом: "Благодаря силе тяготения Земля притягивает к себе все предметы, и кажется, что они падают на землю". Другой древний ученый, Гаргья, первым перечислил созвездия и разделил зодиакальный пояс на 27 равных частей. Говорят, что Варахамихира, сын Гаутамы, первым обнаружил планету Юпитер (в индийской традиции Брихаспати), ссылки на что есть в Ригведе.

Ближе к современной эпохе, в 1727 г. н.э., родился махараджа Джай Синх II, строитель Джайпура, одного из наиболее старых городов, следующих единому плану строительства, и создатель знаменитых обсерваторий в Джайпуре, Дели, Варанаси, Матхуре и Удджайне. Часть приборов в этих обсерваториях до сих пор работает точно. Солнечные часы в Джайпуре сообщают время с точностью до двух секунд. Джай Синх также внес исправления в индийский календарь.[4]

Физика и химия

Представления древних индийцев в области физики были тесно связаны с религией и теологией. Считалось, что вселенная состоит из пяти элементов: земли, огня, воды, воздуха и эфира. Существовало убеждение, что все элементы, за исключением эфира, имеют атомарную структуру. Индийская атомная теория была независимой от греческой, поскольку сформулирована она была Пакудхой Катьяяной, старшим современником Будды, а значит появилась раньше идей Демокрита. Атом считался вечным, однако, некоторые буддисты полагали, что он занимает место в пространстве минимально короткий промежуток времени и мгновенно заменяется новым атомом. Другая древнеиндийская школа утверждала, что атомы соединяются в молекулы, а последние образуют тела. Индийские атомные теории основывались, безусловно, не на опытах, а на интуиции и логике.  Индийские металлурги достигли высокого мастерства в добыче металлов из руды и литье металлов. Химия в древней Индии была вспомогательной наукой, подчиненной, однако, не развитию технологий, а медицине. Индийцы преуспели в получении многих щелочей, кислот и солей металлов при помощи обычных процессов кальцинирования и возгонки.

Наука Древнего Китая

Сохранившиеся материальные и литературные источники позволяют проследить процесс развития китайских религиозно-философских взглядов, возникновение социально-политических систем. Мы видим, как  развиваются градостроительство, архитектура, пластическое искусство; создаются сокровищницы поэзии и прозы; возникают значительные произведения изобразительного искусства, в том числе и портретная живопись; образуется общенациональная форма театра, а позднее и музыкальная драма. А красота китайского фарфора, вышивок, расписных эмалей, резных изделий из камня, дерева, слоновой кости по своему изяществу и художественной ценности претендуют на одно из ведущих мест среди подобных изделий в мире. Значительными были и естественно - научные достижения в области образования, астрономии, магнетизма, медицины, книгопечатания и т.д. Достигнуты успехи в экономическом развитии, расширении внешних  сношений.

Культура Китая оказала большое влияние сначала на развитие культуры многочисленных соседних народов, населявших обширные территории позднейших Монголии, Тибета, Индокитая, Кореи и Японии. Позднее на большое число ведущих держав средневекового мира. Значительную лепту китайская культура внесла и в развитие мировой культуры. Её самобытность, высокая художественная и нравственная ценность говорят о творческой одаренности и глубоких корнях  китайского народа.

2. Принцип возрастания энтропии

Второе начало термодинамики определяет важную тенденцию в эволюции физического мира – с течением времени в замкнутой изолированной системе энтропия должна возрастать. В результате энергии распределяются по рангам так, что высший занимают те, которые способны превратиться в большее число энергии. Тогда низший ранг останется теплоте, превращения которой ограничены принципом Карно.

Энтропия связана с вероятностями: S = k InW. Здесь W выражает число микросостояний, определяемое квантовыми законами. Рассмотрим, например, некоторую сложную систему и проследим ее эволюцию. Эта неустойчивая система начнет разрушаться, переходя во все более вероятные и устойчивые состояния. Энтропия при этом, как и вероятность будет расти. Пусть эта система представляет собой находящийся в сосуде газ, состоящий из огромного числа беспрерывно движущихся молекул. Мы не знаем точного положения и скорости в каждый момент времени каждой частицы газа. Нам могут быть известны только макропараметры: давление, объем, температура и состав газа. Эти величины можно измерить, вычислить энтропию системы и число «микроскопических комплекций». Формула, приведенная выше, связывает энтропию с хаосом. Слева стоит ключевое понятие второго начала термодинамики, характеризующее любые самопроизвольные изменения системы, а справа – величина, связанная с хаосом и служащая мерой рассеяния энергии, ее деградации во вселенной.

Фактически, мы должны рассчитать число способов, которыми можно осуществить внутренние перестройки в системе, чтобы наблюдатель не заметил изменений, или чтобы они не изменили характеристики макросостояния системы. При этом предполагается неотличимость атомов друг от друга.

Если в системе, состоящей из одного атома, произошло его энергетическое возбуждение, нам может быть известно об этом по значению температуры. При этом возможно только одно распределение возбуждения в системе, W = 1, логарифм единицы равен нулю, и S = 0. Такой локализованный сгусток энергии обладает нулевой энтропией, или идеальным качеством. Если возбуждение передается по системе, и мы не можем отличить, какому именно атому, то в системе из ста атомов это  может быть осуществлено ста способами, т. е. W = 100, In 100 = 4,61, отсюда и S = 4,61k. Итак, энтропия системы выросла, система стала хаотичной, поскольку мы не знаем, где находится в каждый момент возбужденный атом.

Следует обратить внимание на то, что в формулу Больцмана входит медленно меняющаяся функция, и, если In 100 = 4,61 и In 1500= 7,31, то логарифмы от числа Авогадро равен всего 54,7 или In 10²³ = 54,7.

Если система может быть представлена в виде двух взаимодействующих подсистем, то максимум энтропии достигается, когда обе подсистемы приходят в тепловое равновесие. При отсутствии перехода энергии из одной подсистемы в другую, такое состояние может долго существовать, нарушаемое только флуктуациями. Но тепловое равновесие – равновесие динамическое: в его основе лежит непрерывное движение, не воспринимаемое внешним наблюдателем. Это состояние, соответствующее максимуму энтропии, может быть достигнуто максимальным числом способов, и чем большим числом способов оно достигается, тем выше его вероятность.

3. Теория Опарина о происхождении жизни на Земле

«Жизнь – есть способ существования белковых тел, существенным моментом, которого является постоянный обмен веществ с окружающей их внешней природой, причем с прекращением этого обмена веществ прекращается и жизнь, что приводит к разложению белка».[5]

Среди современных теорий происхождения жизни на Земле, наиболее обоснованной является теория академика А. И. Опарина. Согласно этой теории процесс, приведший к возникновению жизни на Земле, может быть разделен на три этапа:

1.     Возникновение органических веществ;

2.     Возникновение белков;

3.     Возникновение белковых тел.

Астрономические исследования показывают, что как звезды, так и планетные системы возникли из газопылевого вещества. В некоторых случаях эта газопылевая материя объединяется в плотный, которые можно видеть невооруженным глазом. Химические исследования находящегося в галактике газопылевого вещества показали, что в нем наряду с металлами и их окислами обнаружено:  водород, аммиак, вода и простейший углеводород – метан.

Второй этап – возникновение белков. Условия для начала процесса формирования белковых структур создались с момента создания первичного океана. Прежде всего в водной среде производные углеводородов могли подвергаться сложным химическим изменениям и превращениям. В результате такого усложнения молекул могли образоваться более сложные органические вещества, а именно углеводы.

Известно, что белковая молекула состоит из отдельных звеньев – аминокислот, которые соединены между собой при помощи полиптеидных связей. Показано, что в результате применения ультрафиолетовых лучей можно искусственно синтезировать не только аминокислоты, но и другие биохимические вещества.

Большой победой современной биохимии является первый полный синтез молекулы белков: синтезирован иксулин-гармон, управляющий углеводным обменом. Все эти эксперименты подтверждают правильность разбираемой теории.

Согласно теории Опарина, дальнейшим шагом по пути к возникновению белковых тел могло явиться образование коацерватных капель, т. е. капель микроскопического размера, выпадающих при смешении двух белковых растворов. Отсюда возникла новая закономерность уже биологического характера – естественный отбор коацерватных капель. Под влиянием естественного отбора качество организации белкового вещества все время менялось. В результате возникла та согласованность процессов синтеза и распада, которая привела к возникновению первых живых организмов.

Гипотеза А.И.Опарина о возникновении жизни на Земле опирается на представление о постепенном усложнении химической структуры и морфологического облика предшественников жизни (пробионтов) на пути к живым организмам. На стыке моря, суши и воздуха создавались благоприятные условия для образования сложных органических соединений. В концентрированных растворах белков, нуклеиновых кислот могут образовываться сгустки подобно водным растворам желатина. А.И.Опарин назвал эти сгустки коацерватными каплями или коацерватами.

В результате многочисленных исследований А.И.Опариным были разработаны рациональные биохимические основы для технологии производства сахара, хлеба, чая, вина, табака. Предложенные им научные принципы технологии широко используются в пищевой промышленности. Режим длительного хранения сахарной свеклы позволил удлинить  сезон работы сахарных заводов в полтора раза. Биохимический контроль на чайных фабриках обеспечивает получение чая более высокого качества.

Правильные методы определения свойств муки и составления мучных смесей широко применяются в хлебопечении. А.И. Опарин создал новое направление в области учения о ферментах, исследующее действие ферментов в живой клетке; его теория обратимости ферментативных реакций в живых растениях позволяет объяснить ряд физических и хозяйственно важных особенностей у культурных растений (их сахаристость, скороспелость, засухоустойчивость и др.).

Разрабатывая теоретические основы биологии, А.И. Опарин выдвинул теорию возникновения жизни на Земле. На основе фактических материалов из области астрономии, химии, геологии и биологии А.И. Опарин предложил гипотезу развития материи, объясняющую возникновение жизни на Земле. Проблему происхождения жизни он рассматривал с материалистической позиции и объяснял возникновение жизни как определенный и закономерный качественный этап в историческом развитии материи.

А.И. Опарин полагал, что первоначально имело место образование белковоподобных соединений, комплексных  коллоидных систем "коацерватов" и затем первичных живых тел.

Белково-коацерватная теория Опарина

Основным ее постулатом было то, что спонтанно возникавшие в первичном "бульоне" белковоподобные соединения объединялись" в коацерватные капли - обособленные коллоидные системы (золи), плавающие в более разбавленном водном растворе. Это давало главную предпосылку возникновения организмов - обособление некой биохимической системы от окружающей среды, ее компартментализацию. Так как некоторые белковоподобные соединения коацерватных капель могли обладать каталитической активностью, то появлялась возможность прохождения биохимических реакций синтеза внутри капель - возникало подобие ассимиляции, а значит, роста коацервата с последующим его распадом на части - размножением. Ассимилирующий, растущий и размножающийся делением коацерват рассматривался как прообраз живой клетки (рис. 1)[6].

 Рис. 1 Схематическое представление пути происхождения жизни согласно белково-коацерватной теории А.И. Опарина

Все было хорошо продумано и научно обосновано в теории, кроме одной проблемы, на которую долго закрывали глаза почти все специалисты в области происхождения жизни. Если спонтанно, путем случайных безматричных синтезов в коацервате возникали единичные удачные конструкции белковых молекул (например, эффективные катализаторы, обеспечивающие преимущество данному коацервату в росте и размножении), то как они могли копироваться для распространения внутри коацервата, а тем более для передачи коацерватам-потомкам?

Теория оказалась неспособной предложить решение проблемы точного воспроизведения - внутри коацервата и в поколениях - единичных, случайно появившихся эффективных белковых структур.

Итак, сущность теории Опарина можно сформулировать в виде трёх постулатов:

1.     Жизнь - одна из стадий эволюции Вселенной.

2.     Возникновение жизни закономерный результат химической эволюции соединений углерода. Опарин подчёркивал, что специфическая особенность единственного известного нам варианта земной жизни состоит в том, что в основе его лежала прогрессивная эволюция усложняющихся соединений углерода и формировавшихся из них многомолекулярных систем.

3.     Для перехода от химической эволюции к биологической необходимы формирование и естественный отбор целостных обособленных от среды, но постоянно с ней взаимодействующих многомолекулярных систем, которые были названы пробионтами.

Список литературы

1.                Гоголев  К. Н. «История древнего мира» - М.: 2001.

2.                Дубнищева Т.Я. Концепции Современного естествознания. Основной курс в вопросах и ответах – Новосибирск: Сибирское университетское издательство, 2003.

3.                Небел Б. Наука об окружающем мире. Как устроен мир. – М.: Мир, 2000.

4.                Пахустов Б.К. Концепции современного естествознания: УМК. – Новосибирск: СибАГС, 2001.

5.                Пригожин И., Стенгерс И. Порядок из хаоса. – М.: Мир, 1999.

6.                Силин А. А. Энтропия, вероятност, информация // В мире науки, 1998. - №9. – С. 12 – 41.

7.                Шредингер Э. Что такое жизнь с точки зрения физики? – М.: Изд – во иностр. Лит-ры, 1999.

[1] Дубнищева Т.Я. Концепции Современного естествознания. Основной курс в вопросах и ответах – Новосибирск: Сибирское университетское издательство, 2003. – С. 15.

[2] Небел Б. Наука об окружающем мире. Как устроен мир. – М.: Мир, 2000. – С. 24.

[3] Гоголев  К. Н. «История древнего мира» - М.: 2001. – С. 64.

[4] Гоголев  К. Н. «История древнего мира» - М.: 2001. – С. 81.

[5] Пахустов Б.К. Концепции современного естествознания: УМК. – Новосибирск: СибАГС, 2001. – С. 251.

[6] Пахустов Б.К. Концепции современного естествознания: УМК. – Новосибирск: СибАГС, 2001. – С. 281.