Министерство сельского хозяйства РФ

Федеральное государственное образовательное учреждение  "Пермская государственная сельскохозяйственная академия имени акад. Д.Н. Прянишникова"

  

 


Контрольная работа по дисциплине

"Концепции современного естествознания"

 
Работу выполнил:

студент 1 курса

Факультета заочного отделения


Работу проверил:

проф. кафедры ботаники и генетики

Колясникова Н.Л.


Пермь, 2009

Оглавление:
Вопрос 5: Что называют парадигмой в науке?
Вопрос 11: Какой новый вклад в картину мира вносит электромагнитная теория?
Вопрос 18: Современные представления о пространстве и времени.
Вопрос 25: Что такое пустота или вакуум, как менялись взгляды на него?
Вопрос 39: Развитие учения о составе вещества.
Вопрос 44: Что выражает первый закон термодинамики?
Вопрос 51: Проблемы происхождения и развития земли.
Вопрос 53: Какие гипотезы происхождения живой материи вам известны?
Вопрос 59: Важнейшие достижения биологии последних десятилетий.
Вопрос 68: Этические проблемы естествознания.
Список используемой литературы.
Ч
то называют парадигмой в науке?

Парадигма (греч. paradeigma – пример, образец) – исторически конкретная научная картина мира.

Долгое время под парадигмой подразумевалось представление о том, какой может и должна быть «настоящая», т.е. нормальная наука. Широкое распространение понятие «парадигма» получило после выхода в свет работ современного американского историка науки Т. Куна (1922 г.). Под парадигмой он подразумевает совокупность методов, схем научной деятельности, которая предполагает единство в толковании теории, в организации эмпирических исследований и интерпретации научных исследований.

Можно выделить, по меньшей мере, три аспекта парадигмы:

1. Парадигма – это наиболее общая картина рационального устройства природы, мировоззрение;

2. Парадигма – это дисциплинарная матрица, характеризующая совокупность убеждений, ценностей, технических средств и т.д., которые объединяют специалистов в данное научное общество;

3. Парадигма – это общепризнанный образец, шаблон для решения задач-головоломок. (позднее, в связи с тем, что это понятие парадигмы вызвало толкование, неадекватное тому, какое ему придавал Кун, он заменил его термином «дисциплинарная матрица» и тем самым еще более отдалил это понятие по содержанию от понятия теории и теснее связал его с механической работой ученого в соответствии с определенными правилами).

В широком смысле «парадигма» может быть определена, как набор убеждений, ценностей и техник, разделяемых членами данного научного сообщества. Одни парадигмы имеют философскую природу, они общи и всеохватны, другие парадигмы руководят научным мышлением в довольно специфических, ограниченных областях исследований.

Парадигмы несут в себе не только познавательный, но и нормативный смысл. В дополнение к тому, что они являются утверждениями о природе, они еще и определяют разрешенное проблемное поле, устанавливают допустимые методы и набор стандартных решений. Под воздействием парадигмы все научные основания в какой-либо области подвергаются коренному переопределению.¹

Конфликт парадигм, возникающий в периоды научных революций, - это, прежде всего, конфликт разных систем ценностей, разных способов решения задач-головоломок,

_________________________________

¹ Гуревич П.С. «Современный гуманитарный словарь-справочник» - М.: «Олимп»; ООО «Фирма «Издательство АСТ», 1999. С. 301.

разных способов измерения и наблюдения явлений, разных практик, а не только разных картин мира.

Для любых парадигм можно найти аномалии, по мнению Куна, которые отмечаются в виде допустимой ошибки либо же просто игнорируются и замалчиваются (принципиальный довод, который использует Кун для отказа от модели фальсифицируемости Карла Поппера как главного фактора научного достижения). Кун считает, что аномалии скорее имеют различный уровень значимости для ученых в отдельно взятое время.

Кун предлагал оптическую иллюзию «заяц-утка» в качестве примера того, как смена парадигмы может вынудить рассматривать одну и ту же информацию совершенно иным образом.

Когда накапливается достаточно данных о значимых аномалиях, противоречащих текущей парадигме, согласно теории научных революций, научная дисциплина переживает кризис. В течение этого кризиса испытываются новые идеи, которые, возможно, до этого не принимались во внимание или даже были отметены. В конце концов, формируется новая парадигма, которая приобретает собственных сторонников, и начинается интеллектуальная «битва» между сторонниками новой парадигмы и сторонниками старой.

Т. Кун: «Увеличение конкурирующих вариантов, готовность опробовать что-либо еще, выражение явного недовольства – все это симптомы перехода от нормально мышления к экстраординарному».

Когда научная дисциплина меняет одну парадигму на другую, по терминологии Куна, это называется «научной революцией» или «сдвигом парадигмы».

Есть ряд классических примеров для теории Куна о смене парадигм в науке. Наиболее распространённая критика Куна со стороны историков науки, однако, состоит в утверждении, что наблюдение чистой смены парадигм можно рассматривать только на весьма абстрактном срезе истории любого теоретического изменения. Согласно данным критическим замечаниям, если взглянуть на всё в деталях, становится очень трудно определить момент смены парадигм, если не исследовать лишь педагогические материалы (такие, как учебники, изучая которые Кун и разрабатывал свою теорию). Следующие события попадают под определение кунновской смены парадигм:
* Смена птолемеевской космологии коперниковской.

* Объединение классической физики Ньютоном в связанное механистическое мировоззрение.
* Замена максвелловского электромагнетического мировоззрения эйнштейновским релятивистским мировоззрением.

* Развитие квантовой физики, переопределившей классическую механику.
* Развитие теории Дарвина об эволюции путём естественного отбора, отбросившей креационизм с позиций главенствующего научного объяснения разнообразия жизни на Земле.
* Принятие теории тектонических плит в качестве объяснения крупномасштабных геологических изменений.

* Принятие теории химических реакций и окисления Лавуазье вместо теории флогистона (химическая революция).

* Когнитивное направление в психологии, заключившееся в отходе от бихевиористского подхода к психологическим исследованиям и переходе к изучению когнитивных способностей человека как главного фактора для изучения поведения, и трансперсональное движение, предложившее новый взгляд на надличностный опыт и человеческое развитие.

* Теория Джеймса Лавлока о биосфере как единой живой органической системе.¹
___________________________

¹ Тимофеева С.С., Медведева С.А, Ларионова Е.Ю. «Основы современного естествознания и экологии» - Ростов н/Д: «Феникс», 2004 – с.47.

Какой новый вклад в картину мира

вносит электромагнитная теория?

В 1785 г. французский военный инженер, впоследствии член Парижской Академии наук Шарль Кулон, исследуя взаимодействия заряженных тел, открыл закон, согласно которому положительно и отрицательно заряженные тела (точечные заряды) притягиваются друг к другу прямо пропорционально величине их зарядов и обратно пропорционально квадрату расстояния между ними.

Закон Кулона аналогичен по форме закону всемирного тяготения Ньютона и был воспринят как очередное подтверждение ньютоновского подхода к вопросу об устройстве мира и универсальности действия закона всемирного тяготения. Лишь впоследствии стало ясно, что закон Кулона – один из первых законов электромагнетизма. После Кулона появилась возможность построения математической теории электрических и магнитных явлений. Работами датского физика Ханса Эрстеда была доказана взаимосвязь электрических и магнитных явлений. Поместив над проводником, по которому идет электрический ток, магнитную стрелку, он обнаружил, что она отклоняется от первоначального положения. Это привело его к заключению о том, что электрический ток создает магнитное поле.

В 1820 г. французский физик Андре Ампер разрабатывает теорию связи электричества и магнетизма, вводит понятия электрического тока и напряжения. Единицу тока назвали в честь Ампера. Ампер заложил основы науки об электромагнитных процессах, которую позднее назвали электродинамикой. Однако, рассматривая электромагнитное взаимодействие, он и не подозревал о существовании электрических полей и стоял на позициях дальнодействия, считая, что электрические и магнитные взаимодействия происходят мгновенно через пустоту.

Позднее английский физик Майкл Фарадей, движимый мечтой превратить магнетизм в электричество, доказывает возможность образования электрического тока в металлическом замкнутом контуре при вращении его в магнитном поле. Согласно его выводам электродвижущая сила возникает при изменении магнитного потока.

Фарадей исследовал пространство, окружающее магнит, и выявил, что оно является, частью магнитной системы. Для изображения этого «силового поля» он ввел понятие «силовые линии» и сделал предположение о действии в этом поле электрических сил. По теории Фарадея электрические заряды не действуют друг на друга непосредственно, а создают в окружающем пространстве электрические поля, которые и взаимодействуют друг с другом. Фарадей впервые по существу сформулировал представление об электромагнитном поле как о материальной среде.

Английский физик Джеймс Максвелл математически обработал идеи Фарадея о магнетизме и электричестве. В своей работе «Трактат об электричестве и магнетизме», изданной в 1873 г., он объединил электромагнитные, магнитные и оптические явления в единую электромагнитную теорию, базирующуюся на представлении об электромагнитном поле. Максвелл вывел систему простых дифференциальных уравнений, которые в пределах своей применимости позволили дать полное описание электромагнитных уравнений.

Согласно уравнениям Максвелла изменение магнитного поля влечет за собой изменение электрического поля и наоборот, в результате чего возникает переменное электромагнитное поле, которое существует независимо от заряда, и самостоятельно распространяется в пространстве. Вычисленная скорость распространения электромагнитного поля оказалась равной скорости света. Это привело Максвелла к выводу о том, что свет представляет собой электромагнитную волну. Отсюда следовало, что электрически е и оптические явления имеют одну сущность. Таким образом, Максвелл связал оптику с электричеством и вывел фундаментальные законы, управляющие распространением, поведением электрических и магнитных полей и их взаимодействием.

Открытия Фарадея и Максвелла явились самыми значимыми событиями в физике со времен Ньютона. Однако смелая теория Максвелла не сразу стала достоянием физики. Решающую роль в ее утверждении сыграли работы немецкого физика Генриха Герца, который в 1886 г. продемонстрировал «беспроволочное распространение» электромагнитных волн, то есть экспериментально подтвердил теоретически е выводы Максвелла. Герц же один из первых достойно оценил глубокий смысл теории Максвелла. Он писал: «Нельзя изучать эту удивительную теорию, не испытывая по временам такого чувства, будто математические формулы живут собственной жизнью, обладают собственным разумом – кажется, что эти формулы умнее нас, умнее даже самого автора, как будто они дают нам больше, чем в свое время было в них заложено». В результате этих открытий в физике появляется понятие реально существующего качественно нового вида материи в виде непрерывного поля, которое распространяется со скоростью света и является полностью проницаемым.

В науке того времени утверждается электромагнитная картина мира, в которой кардинально изменяется взгляд на материю. Наряду с понятием дискретной материи, пределом делимости которой является атом, появляется понятие континуальной – непрерывной – материи, под которой подразумевается непрерывное бесконечное поле с силовыми точечными центрами – электрическими зарядами. Движение в поле рассматривается как распространение колебаний, которое описывается законами электродинамики. В новой картине мира ньютоновский принцип дальнодействия был заменен на фарадеевский принцип близкодействия, согласно которому взаимодействие рассматривается как передача полем какого-либо действия от точки к точке непрерывно и с конечной скоростью. Но и в этой картине мира не изменилось представление о роли человека во Вселенной.

Благодаря работам Фарадея, Максвелла и др. было доказано существование в мире материи не только в виде тел, но и в виде разнообразных физических полей. Результаты этих работ способствовали развитию современной физики, формированию новых понятий, образующих новую картину действительности.

Однако с созданием электромагнитной теории стала очевидна недостаточность классической механики для описания явлений природы. В рамках этого возник вопрос: выполняется ли принцип относительности и для электромагнитных явлений?¹
_____________________________

¹ Тимофеева С.С., Медведева С.А, Ларионова Е.Ю. «Основы современного естествознания и экологии» - Ростов н/Д: «Феникс», 2004 – с.189.

Что такое пустота или вакуум? Как менялись взгляды на него?

Еще 23 века назад Аристотель сказал: «Дело физика – рассмотреть вопрос о пустоте, существует она или нет, и в каком виде существует, или что она такое…». С тех пор эта проблема не давала покоя ученым, пытавшимся понять устройство Вселенной. Разные ее решения лежали в основе физических концепций Галилея, Декарта, Ньютона, Эйнштейна.

Древние греки называли пустоту «кенон». Однако впоследствии оно было вытеснено латинским словом «вакуум» (vacuum). И хотя оно по-прежнему переводится как пустота, сегодня под физическим вакуумом подразумевается совсем не то, что имели в виду древние.

Понятие вакуум в истории философии и науки обычно употреблялось для обозначения пустоты, "пустого" пространства, т.е. "чистой" протяженности, абсолютно противопоставляемой телесным, вещественным образованиям. Последние рассматривались как чистые вкрапления в вакуум. Такой взгляд на природу вакуума был свойственен древнегреческой науке, основоположниками которой являлись Левкипп, Демокрит, Аристотель. Атомы и пустота - две объективные реальности, фигурировавшие в атомистике Демокрита. Пустота так же объективна, как и атомы. Только наличие пустоты делает возможным движение. Эта концепция вакуума получила развитие в работах Эпикура, Лукреция, Бруно, Галилея и др. Наиболее развернутую аргументацию в пользу вакуума дал Локк.

Концепция вакуума была наиболее полно раскрыта с естественнонаучной стороны в учении Ньютона об "абсолютном пространстве", понимаемом как пустое вместилище для материальных объектов. Но уже в 17 веке все громче раздаются голоса философов и физиков, отрицающих существование вакуума, так как неразрешимым оказался вопрос о природе взаимодействия между атомами. По Демокриту, атомы взаимодействуют друг с другом только путем непосредственного механического контакта. Но это вело к внутренней противоречивости теории, так как устойчивый характер тел мог быть объяснен только непрерывностью материи, т.е. отрицанием существования пустоты, исходного пункта теории. Попытка Галилея обойти это противоречие, рассматривая малые пустоты внутри тел как связующие силы, не могла привести к успеху в рамках узкомеханистической трактовки взаимодействия. С развитием науки, в дальнейшем эти рамки были сломаны, - был предложен тезис о том, что взаимодействие может передаваться не только механическим путем, но и электрическими, магнитными и гравитационными силами. Однако это не решило проблемы вакуума. Боролись две концепции взаимодействия: "дальнодействия" и "близкодействия". Первая основывалась на возможности бесконечно большой скорости распространения сил через пустоту. Вторая требовала наличия некоторой промежуточной, непрерывной среды. Первая признавала вакуум, вторая его отрицала. Первая метафизически противопоставляла вещество и "пустое" пространство, вносила в науку элементы мистики и иррационализма, вторая же исходила из того, что материя не может действовать там, где ее нет. Опровергая существование вакуума, Декарт писал: "...что касается пустого пространства в том смысле, в каком философы понимают это слово, то есть такого пространства, где нет никакой субстанции, то очевидно, что в мире нет пространства, которое было бы таковым, потому что протяжение пространства как внутреннего места не отличается от протяжения тела".

Отрицание вакуума в работах Декарта и Гюйгенса послужило отправной точкой для создания физической гипотезы эфира, продержавшейся в науке до начала 20-го века. Развитие в конце 19-го века теории о поле и появление в начале 20-го века теории относительности окончательно "похоронило" теорию "дальнодействия". Была разрушена и теория эфира, так как было отвергнуто существование абсолютной системы отсчета. Но крушение гипотезы существования эфира не означало возврата к прежним представлениям о наличии пустого пространства: сохранились и получили дальнейшее развитие представления о физических полях. Проблема, поставленная еще в античные времена, решена практически современной наукой. Вакуумной пустоты не существует. Наличие "чистой" протяженности, "пустого" пространства противоречит основным положениям естествознания. Пространство не есть особая сущность, обладающая бытием наряду с материей. Как материя не может быть лишена своих пространственных свойств, так и пространство не может быть "пустым", оторванным от материи. Этот вывод находит свое подтверждение и в квантовой теории поля.

Открытие У. Лэмбом сдвига уровней атомных электронов и дальнейшие работы в этом направлении привели к пониманию природы вакуума как особого состояния поля. Это состояние характеризуется наименьшей энергией поля, наличием нулевых колебаний поля. Нулевые колебания поля проявляются в виде экспериментально обнаруженных эффектов. Следовательно, вакуум в квантовой электродинамике обладает рядом физических свойств и не может рассматриваться как метафизическая пустота. Более того, свойства вакуума определяют свойства окружающей нас материи, а сам по себе физический вакуум является исходной абстракцией для физики.

С точки зрения современной физики вакуум представляет собой основное (невозбужденное) состояние поля. Такое состояние характеризуется минимальной энергией и отсутствием каких-либо реальных частиц. Однако это не означает, что вакуум «пустой».

Одним из главных принципов квантовой механики является соотношение неопределенностей между точностью, с которой можно измерить энергию частицы, и временем, затраченным на ее измерение.

В пустом пространстве тела вообще не могли бы сдвинуться с места. В пустоте, окружающей тело, нет ни верха, ни низа, в ней все направления равноправны и нет никакого основания для предпочтения одного из них. Через пустоту не может просочиться никакая информация о том, в какой стороне находится Земля. Как же тогда тело падает на Землю?

С современной точки зрения тело падает потому, что на него действует гравитационное поле Земли. Однако не означает ли это, что между Землей и телом находится не совсем пустое пространство? Ученые говорят, что гравитационное поле, заполняющее все мировое пространство, есть особый вид материи, который не является веществом. Утверждение о невозможности пустоты находится в полном соответствии, с одной стороны, с опытом доступным во времена Аристотеля (тяжелые тела в воздушной или водной среде, во-первых, падают и, во-вторых, падают неодинаково), а с другой – с логикой (в пустоте движение начаться не может).

В рамках современной физики, физический вакуум - основное, т.е. энергетически низшее, квантовое состояние поля, в котором отсутствуют свободные частицы. При этом отсутствие свободных частиц не означает отсутствия так называемых виртуальных частиц (процессы рождения которых в нем постоянно происходят) и полей (это противоречило бы принципу неопределенности). В современной физике сильных взаимодействий основным объектом теоретических и экспериментальных исследований являются вакуумные конденсаты - области уже перестроенного вакуума с ненулевой энергией.¹
_____________________________

¹Володин В.А. «Энциклопедия для детей. Т. 16. Физика. Ч. 1. Биография физики. Путешествие вглубь материи. Механическая картина мира». – М.: Аванта +, 2001. С. 270.
Что выражает первый закон термодинамики?

Термодинамика возникла как наука о процессах, происходящих в тепловых машинах: паровых котлах, двигателях внутреннего сгорания и т.д., т.е. как наука о превращении тепла в механическое движение, в работу. Объектом ее исследования являются практически любые процессы превращения материи, связанные с выделением или поглощением энергии, совершением работы, переносом вещества и т.д. Термодинамика изучает процессы расширения и сжатия, нагрева и охлаждения, плавления и затвердевания, испарения и конденсации, химические реакции, тепловое излучение и т.д.

По отношению ко всем этим процессам термодинамика отвечает на три главных вопроса:

1. 
   Возможен ли данный процесс при данных условиях?
   
2. 
   Если процесс возможен, то в каком направлении он пойдет?
   
3. 
   Чем процесс закончится? Это окончательное, не зависящее уже от времени состояние термодинамика называет состоянием теплового равновесия.
   

На эти вопросы термодинамика отвечает с помощью трех законов, составляющих ее основное содержание.¹

Первый закон термодинамики утверждает, что всякое тело обладает внутренней энергией U, причем внутренняя энергия может уменьшится, если тело совершает работу А, и увеличиться, если ему сообщают теплоту Q.

ΔU = Q – A

Соотношение, выражающее первый закон термодинамики, часто записывают в другой форме:

Q = ΔU + A

Количество теплоты, полученное системой, идет на изменение ее внутренней энергии и совершение работы над внешними телами.²

Однако все тепло (или энергия) не может быть потрачено на полезную работу. Часть тепла теряется необратимо. В качестве элементарного примера можно привести работу электрической лампочки, которая сопровождается двумя эффектами – нагреванием и свечением. Та часть энергии, которая переходит в свечение, производит полезную для нас работу, но часть тепла расходуется на нагревание стекла лампы и окружающего пространства, то есть, переходит в хаотическую форму, растрачивается необратно, за счет

нее невозможно произвести полезную работу. Путем точных экспериментов было

____________________________

¹ Чуянов В.А. «Энциклопедический словарь юного физика» - М.: Педагогика, 1984 г. С. 270.

² Тимофеева С.С., Медведева С.А, Ларионова Е.Ю. «Основы современного естествознания и экологии» - Ростов н/Д: «Феникс», 2004 – с.126.

доказано, что тепловая энергия превращается в механическую энергию в строго определенных количествах. Существование такого механического эквивалента - коэффициента для теплоты свидетельствует о ее сохранении.¹

Первый закон термодинамики – это закон сохранения энергии. Из него, в частности, следует, что если внутренняя энергия тела постоянна ΔU=0 и тело не получает и не отдает тепла Q=0, то оно не может совершать работу: A=0. Таким образом, нельзя получить работу из ничего или превратить ее ни во что. Устройство или машину, получающую работу из ничего называют вечным двигателем первого рода. Первый закон термодинамики отвергает вечный двигатель первого рода. Любая машина может совершать положительную работу A над внешними телами только за счет получения некоторого количества теплоты Q от окружающих тел или уменьшения ΔU своей внутренней энергии.

Установление этого закона в основном связано с именем немецкого врача Ю. Майера, который около 1842 г. впервые пришел к идее о возможности взаимного превращения тепла и работы, английского физика Дж. Джоуля , который в 1843 г. первым вычислил механический эквивалент теплоты, и немецкого ученого Г. Гельмгольца, сформулировавшего в 1847 г. первый закон и понявшего его всеобщий смысл как закона сохранения энергии.²


____________________________

¹ Базаров И.П. «Термодинамика» - М.: Высш. шк., 1991г. с. 36

² Чуянов В.А. «Энциклопедический словарь юного физика» - М.: Педагогика, 1984 г. С. 270.

Современные представления о пространстве и времени.

Пространство и время объективны и реальны, они существуют независимо от сознания людей и познания ими этой объективной реальности.

Представления о пространстве и времени используют для количественного описания движения. Понятие пространство и время возникло из очевидного существования в природе физических тел.

В философском словаре время определяется как «атрибут, всеобщая форма бытия материи, выражающая длительность бытия и последовательность смены состояний всех материальных систем и процессов в мире. Время не существует само по себе; точно также невозможно существование материальных систем и процессов, не обладающих длительностью, не изменяющихся от прошлого к будущему». Оно универсально.

Всеобщим свойством времени является необратимость, означающая однонаправленное изменение от прошлого через настоящее к будущему. Последние понятия для различных систем, например, в мега-, макро- и микромире оказываются относительными. Так, для объективно существующих систем настоящее время охватывает тот интервал времени, в течение которого они физически взаимодействуют путем обмена материей и энергией. В связи с тем, что скорость распространения воздействий всегда конечна и не превышает скорости света в вакууме, физически проявляющееся во взаимодействиях «настоящее» материальных систем охватывает тот временной интервал, в течение которого они способны провзаимодействовать. Для элементарных частиц это будут очень малые отрезки времени, для Галактики они возрастают до сотни тысяч лет. Внутри этого настоящего для больших систем могут укладываться события прошлого, настоящего и будущего малых систем, существующих намного меньшее время, например, жизни конкретных поколений людей.

О пространстве в философском словаре сообщается, что это «форма бытия материи, характеризующая ее протяженность, структурность, существование и взаимодействие элементов во всех материальных системах».

Пространство – это универсальная форма существования материи. Важным свойством пространства является его трехмерность. Для определения положения объекта (материальной точки) в пространстве задаются его три координаты, т.е. долгота, широта и высота. Пространство обладает свойством однородности и изотропности. Это значит, что все точки и все направления пространства равноправны.

Пространственными характеристиками являются положения относительно др. тел (координаты тел), расстояния между ними, углы между различными пространственными направлениями (отдельные объекты характеризуются протяжённостью и формой, которые определяются расстояниями между частями объекта и их ориентацией).

Однородность пространства-времени означает, что в природе нет выделенных пространственно-временных мировых точек. Нет события, которое было бы абсолютным началом четырехмерной, пространственно-временной системы отсчета. В свете идей, изложенных Эйнштейном в 1905 г., четырехмерное расстояние между мировыми точками, т.е. пространственно-временной интервал не будет меняться при совместном переносе этих точек вдоль мировой линии. Это значит, что пространственно-временная связь двух событий не зависит от того, какая мировая точка выбрана в качестве начала отсчета, и что любая мировая точка может играть роль подобного начала.

Представления о пространстве и времени, формулирующиеся в теории относительности Эйнштейна, на сегодняшний день являются наиболее последовательными. Но они являются макроскопическими, так как опираются на опыт исследования макроскопических объектов, больших расстояний и больших промежутков времени. При построении теорий, описывающих явления микромира, эта классическая геометрическая картина, предполагающая непрерывность пространства и времени (пространственно-временной континуум), была перенесена на новую область без каких-либо изменений. Экспериментальных данных, противоречащих применению теории относительности в микромире, пока нет. Но саморазвитие квантовых теорий, возможно, потребует пересмотра представлений о физическом пространстве и времени.

Связь пространства и времени с материей выражается не только в зависимости законов пространства и времени от общих закономерностей, определяющих взаимодействия материальных объектов. Она проявляется и в наличии характерного ритма существования материальных объектов и процессов — типичных для каждого класса объектов средних времён жизни и средних пространственных размеров.

Одной из важных проблем пространства и времени является вопрос о направленности течения времени. В ньютоновой концепции это свойство времени считалось само собой разумеющимся и не нуждающимся в обосновании. У Лейбница необратимость течения времени связывалась с однозначной направленностью цепей причин и следствий. Современная физика конкретизировала и развила это обоснование, связав его с современным пониманием причинности. По-видимому, направленность времени связана с такой интегральной характеристикой материальных процессов, как развитие, являющееся принципиально необратимым.

К проблемам пространства и времени, также обсуждавшимся ещё в древности, относится и вопрос о числе измерений пространства и времени. В ньютоновой концепции это число считалось изначальным. Однако ещё Аристотель обосновывал трехмерность пространства числом возможных сечений (делений) тела. Интерес к этой проблеме возрос в 20 в. с развитием топологии. Л. Брауэр установил, что размерность пространства есть топологический инвариант — число, не изменяющееся при непрерывных и взаимно однозначных преобразованиях пространства. В ряде исследований была показана связь между числом измерений пространства и структурой электромагнитного поля (Г. Вейль), между трехмерностью пространства и спиральностью элементарных частиц. Всё это показало, что число измерений пространства и времени неразрывно связано с материальной структурой окружающего нас мира.

Кроме физического понятия пространства и времени, в современной науке используются понятия биологического, психологического и социального пространства и времени. Своеобразие биологических систем обеспечивается особенностью пространственно-временных форм органической материи (белковых молекул), а именно, их молекулярной асимметрией (хиральностью), а также существованием собственных временных ритмов, синхронизацией их друг с другом и с внешними ритмами, в частности, сменой дня и ночи или сменой времени года. Формирование психологического пространства и времени происходит в результате становления человеческой психики. Психическая регуляция движений человека и его предметных действий происходит не только на уровне отражения внешнего физического пространства, но и на основе собственной телесной биомеханики и собственного пространства. В обществе теперь тоже признается действие пространственно-временных отношений. К ним относятся собственные ритмы общественных систем и темпы изменения в различных сферах общественной жизни. Метрические (количественные) и топологические (качественные) свойства пространства и времени в таких объектах могут существенно различаться.

Существуют понятия жизненного и духовного пространства. В нашем мире, будь то человек, животное или мир неживой материи, все требует своего жизненного пространства. Понятие «жизненное пространство» намного шире физического объема тел, и для живой материи оно включает в себя и пространство жизненных ресурсов, и проблему гармоничного пребывания человека на Земле. Свое жизненное пространство ищет и занимает косная материя. Например, когда внешние условия изменяются так, что вещество, находившееся в растворе, должно закристализироваться, никакие внешние силы не удержат объем тела прежним. Будет реализовываться то жизненное пространство кристалла, которое задано типом кристаллической решетки для данного вещества.

Духовное пространство ассоциируется с чувством свободы, простора, независимости и красоты. Это гармония внутреннего мира с внешним, видимым миром. Когда рождается духовная свобода, тогда человек может выбирать свой духовный путь, обретая свободу духовного волеизъявления.¹

______________________________

¹ Владимиров Ю.С. «Пространство-время: явные и скрытые размерности» - М.: Наука, 1989. С. 125.

Развитие учения о составе вещества.

Вопрос о том, из чего состоят вещества, почему они обладают разными свойствами и почему свойств так много, на разных этапах развития общества решался по-разному.

Демокрит (IV век до н.э.), Эпикур (III век до н.э.) – представители атомистической философии – высказывали гениальные догадки о том, что все тела состоят из атомов различной величины и формы, чем и объясняли различие тел. Аристотель (III век до н.э.) и Эмпедокл (IV век до н.э.) видимое разнообразие тел природы объясняли с антиатомистических позиций, посредством сочетания в телах различных элементов-стихий или элементов свойств: тепла и холода, сухости и влажности. В соответствии с представлениями Аристотеля о присущей первоматерии противоположности свойств, считали, что переход одних веществ в другие, связанный с появлением их новых специфических свойств и «форм», обусловлен стремлением к некоторому «выравниванию» свойств различных элементов.

В эпоху эллинизма, благодаря быстро развивающейся торговле золото и серебро превратились во всеобщий эквивалент производимых товаров. Трудность их получения привела к попыткам применить на практике положения Аристотеля о превращении одних веществ в другие, получить золото из более распространенных металлов – ртути, свинца и других. Так возникло учение о «трансмутации» (превращении), согласно которому можно, изменяя сочетание элементов, получать вещество с иными свойствами. Эта проблема оказалась в поле внимания алхимиков, став основной задачей их деятельности.

Главной целью алхимия считала поиски «философского камня» для превращения неблагородных металлов в благородные, получение эликсира долголетия, универсального растворителя и др. учение о трансмутации и деятельность алхимиков жестко преследовалось церковью. Положения алхимии в VIII веке были развиты арабскими учеными, которые предположили, что металлы могут получаться не при непосредственном соединении четырех элементов, а другим путем: вначале образуется «сера» из огня и воздуха и «ртуть» из земли и воды, а уже из них получаются различные металлы. Эта теория «серы» и «ртути» как основных элементов-качеств получила широкое распространение в Западной Европе в XIII – XIV в.

Этой теории придерживался Теофаст Парацельс (1493-1541 гг.), швейцарский ученый, который в отличие от алхимиков, подчеркнул вещественный характер трех начал: «серы» - начала горючести», «ртути» - начала летучести, «соли» - начала огнепостоянства, считая, что каждый элемент Аристотеля должен состоять из этих начал. В «ртутно-серной» теории алхимиков первоэлементы Аристотеля обретают новую жизнь в виде телесных, химически обрабатываемых объектов. Парацельс ставит перед алхимией иную задачу, чем «делать серебро и золото». Он ставит задачу исследовать свойства веществ и найти новые соединения с более полезными для медицинских целей свойствами, чтобы помогать человеку от болезней, так как рассматривает человека состоявшим из тех же начал-элементов и нарушением их равновесия объясняет все заболевания. По мнению Парацельса, с помощью химических препаратов нарушение равновесия можно исправить. Он сам успешно применял препараты ртути против сифилиса. Вскоре медицинскую химию стали преподавать на медицинских факультетах университетов.

Пытаясь решить поставленные задачи, алхимики нарабатывают огромный химический опыт: разрабатывают приемы лабораторной практики, способы получения практически ценных продуктов.

В 1660 г. Бойль создает теорию, по которой окружающий нас мир построен из мельчайших частичек единой первоматерии, различных по размерам, форме и массе. Эти частицы, которые он назвал корпускулами, являются носителями движения. Они, объединяясь и разъединяясь, образуют качественно различные тела «структурные формы вещества». Этой теорией он положил начало современному представлению собственно о химическом элементе как о «простом теле» или как о пределе химического разложения вещества, переходящем без изменения из состава одного сложного тела в состав другого сложного тела. Среди этих тел Бойль называл воду, землю, железо, ртуть. Два последних элемента тогда были им отнесены к «структурным формам вещества». Бойль не смог на практике правильно решить проблему состава вещества, потому что в то время еще не знали ни одного химического элемента, а лишь стремились получить химические элементы как «простые тела» и пользовались при этом самым универсальным по тому времени методом разложения «сложных тел» - прокаливанием.

Изучение процессов горения привело к появлению первой научной теории в химии – теории флогистона. Основателем этой теории был немецкий профессор медицины Георг Шталь (1659-1734 гг.). Его очень интересовали реакции, которые лежали в основе металлургических процессов, получивших в то время широкое развитие. Наблюдая за процессом плавки, например, олова, он заметил, что часть металла теряется в виде окалины, но при соприкосновении с древесным углем вновь превращается в олово. Шталь сделал вывод о том, что уголь участвует в реакции, и предположил, что в угле содержится вещество, которое превращает «известь» в металл.

Согласно теории флогистона все вещества, способные сгорать, считались сложными телами потому, что при сгорании образовывали «известь» - простое тело и флогистон.

Под вопрос теорию флогистона поставили опыты Бойля, который впервые стал определять вес газов и взвешивал вещества после их сжигания. Оказалось, что при сжигании на воздухе вес веществ увеличивался, а не уменьшался, как бы хотелось с потерей флогистона.

В отличие от Бойля Ломоносов проводил обжиг металлов не на воздухе, а в запаянных трубках, которые взвешивал до опыта и после опыта, не вскрывая их. Оказалось, что «вес сожженного металла остается в одной мере», т.е. масса вещества до и после реакции не изменяется. На основании многочисленных опытов в 1756 г. он формулирует один из основополагающих, действующих и по сей день законов естествознания – закон сохранения материи и движения.

Гипотеза же флогистона была опровергнута известным французским химиком Антуаном Лавуазье после открытия кислорода и установлении его роли в процессах горения и окисления. Лавуазье принадлежит первая попытка систематизации элементов по признаку их устойчивости к разложению. Принципиально важно то, что в своей новой химической системе он впервые разделил вещества на простые вещества и химические соединения. Таким образом, химический элемент получил признанное существование.

В 1869 г. русский химик Дмитрий Иванович Менделеев опубликовал статью «Соотношение свойств с атомным весом элементов» о систематизации известных тогда 62 элементов на основании их атомного веса. В этой таблице ярко выявлена периодичность изменения свойств элементов с увеличением их сложности в каждом новом периоде.

Периодический закон Менделеева выдержал испытание временем. Благодаря открытию рентгеновских лучей (Рентген, 1886 г.), радиоактивного распада (Пьер и Мария Кюри, 1895 г.), созданию квантовой теории излучения (Планк, 1900 г.), планетарной модели атома (Резерфорд, 1911 г.), теории строения атома (Бор, 1913 г.) было доказано, что атом является сложной делимой субъединицей вещества.

В 1800-1808 гг. Пруст сформулировал закон постоянства состава, согласно которому любое индивидуальное химическое соединение обладает строго определенным неизменным составом, «прочным притяжением составных частей» и тем отличается от смесей. С позиций атомно-молекулярного учения закон постоянства состава был обоснован выдающимся английским химиком Джоном Дальтоном. Он утверждал, что все простые и сложные индивидуальные вещества состоят из мельчайших частиц – молекул, которые в свою очередь образованы из атомов химических элементов. Именно молекулы являются наименьшими частицами, обладающими свойствами вещества.

Однако, отношение к закону о постоянстве состава молекул как универсальному изменили исследования интерметаллических соединений и монокристаллов, которыми было доказано, что возможно образование соединений как с постоянным составом, так и с переменным.

Таким образом, химики убедительно доказали, что существуют как соединения постоянного, так и переменного состава, причем последние отличаются тем, что не имеют молекулярного строения.¹
______________________________________

¹ Тимофеева С.С., Медведева С.А, Ларионова Е.Ю. «Основы современного естествознания и экологии» - Ростов н/Д: «Феникс», 2004 – с.189.

Проблемы происхождения и развития Земли.

Земля – самая большая планета земной группы планет Солнечной системы. Она образовалась 4,6 млрд. лет назад. Ее масса 5,98*10²⁴ кг, диаметр 12756 км, плотность 5510 кг/м³. средняя скорость ее движения по орбите 29,765 км/с. Период обращения вокруг Солнца составляет 365,24 суток. Наклон земной оси к плоскости эклептики 66°33′22″. Период вращения вокруг своей оси 23 часа 56 мин 4,1 секунды. Земля имеет форму близкую к эллипсоиду, она сплющена у полюсов и растянута в экваториальной зоне.

В Солнечной системе нет другой планеты, на которой мог бы выжить человек. Необходимым условием для жизни белковых тел является наличие атмосферы, которая бы позволила живым существам дышать и защищала бы планету от смертоносной коротковолновой радиации, приходящей из космоса. Положение Земли в Солнечной системе, ее размер, плотная масса явились причиной образования у нее атмосферы особого типа, поэтому Земле такая радиация не угрожает, поскольку она поглощается в верхнем слое атмосферы озоновым поясом.

В создании атмосферы огромную роль играет масса Земли. Меньшая масса способствовала бы тому, что улетучились бы не только водород, но и все другие газы. Атмосфера Земли отличается низким содержанием углекислого газа и высоким содержанием молекулярного кислорода. Два фактора позволяют формировать такую атмосферу: вода океанов и морей хорошо поглощает углекислый газ, а биосфера насыщает атмосферу молекулярным кислородом, образующимся в процессе фотосинтеза.

Определенное расстояние Земли от Солнца позволяет создать ту температуру, что необходима для существования белковых тел.

На Земле активно протекают тектонические процессы, что считают признаком жизнедеятельности планеты, ее развития, так как именно при землетрясениях и извержении вулканов происходит активный обмен веществом и энергией между недрами и поверхностью планеты, в ходе которого формируются и поддерживаются атмосфера, гидросфера и господствующие типы рельефа поверхности. Рельеф земной поверхности в целом характеризуется глобальной асимметрией двух полушарий – северного и южного. Одно из них представляет собой гигантское пространство, заполненное водой, это океаны. В другом полушарии сосредоточены поднятия коры, образующие континенты.

Полагают, что 600 млн. лет назад на Земле было несколько подвижных континентальных плит, весьма похожих на современные. Благодаря перемещению континентов произошло объединение их в единый суперконтинент, ориентированный в субмеридианном направлении, который был назван Пангея. Спустя 300-200 лет, Пангея начала распадаться на части, что привело сначала к образованию континентов Гондваны и Лавразии, а затем из них сформировались современные материки.

Современная наука о Земле, объясняющая динамику процессов в земной коре, строит свои знания, опираясь на теорию дрейфа континентов, которая основывается на тектонике литосферных плит. Согласно этой теории считается, что верхний слой земной коры состоит примерно из 15 жестких плит, из них 6-7 являются крупными, которые могут сталкиваться, погружаться друг под друга медленно скользя и перемещаясь горизонтально, на горячем, пластичном слое мантии нашей планеты – астеносфере. Вместе с плитами могут перемещаться и континенты. Именно поэтому механизму поверхность Земли приводится в состояние, близкое к гидростатическому равновесию.

Возникновение теории неомоблизма связано с открытием в 60-х гг. ХХ века на дне Мирового океана цепи срединных горных хребтов, тянущихся на десятки тысяч километров. Рельеф океанического дна оказался отличным от континентального рельефа. Вдоль центральных частей срединно-океанических хребтов протянулись разломы, так называемые рифтовые зоны, через которые из мантии на поверхность в виде мощных потоков выходят свежие массы вещества. Они раздвигают кору, формируя ее в процессе непрерывного обновления. Однако, если новые участки поверхности наращиваются вдоль хребтов, а площадь поверхности Земли практически не изменилась за время ее существования, значит, должны быть зоны уничтожения поверхности. Это зоны субдукции – глубоководные океанические желоба, где океаническая кора погружается под одну из островных дуг или под край континента. Эти зоны характеризуются повышенной сейсмической и вулканической деятельностью. Таким образом, близ срединно-океанических хребтов литосферные плиты наращиваются за счет вещества, поднимающегося из недр, и расходятся в стороны. В глубоководных желобах одна плита подвигается на другую и поглощается мантией. Там же, где плиты сталкиваются между собой, возникают складчатые сооружения. Расслоение недр Земли по плотности рождает своего рода течения в мантии. Эти течения и заставляют дрейфовать глобальные плиты с выступающими из Мирового океана континентами. Дно мирового океана, считавшееся всегда нейтральным в геологическом отношении, оказалось живым, разделяющим жизнь материков.

По этой модели предполагается, что через несколько сот миллионов лет может возникнуть новый континент из Азии и Северной и Южной Америки. Атлантический океан будет при этом расширяться, а Тихий океан закроется из-за субдукции Восточно-Тихоокеанского спредингового центра.

Земля, в отличие от других планет Солнечной системы, имеет сильное магнитное поле, что связано с особенностями ее геологического строения. Благодаря зондированию недр Земли сейсмическими волнами удалось установить, что она имеет оболочечное строение и дифференцированный химический состав. Различают три главные концентрически расположенные области: кора, мантия и ядро. Ядро и мантия в свою очередь подразделяются на дополнительные оболочки, различающиеся физико-химическими свойствами. Каждая из оболочек Земли представляет собой открытую систему, обладающую определенной автономией и своими внутренними законами развития, но при этом они тесно взаимодействуют друг с другом.

Существуют две гипотезы формирования нашей планеты: гипотеза горячего и гипотеза холодного начального состояния Земли. Первая из них считает, что образование Земли происходило в рамках общей космогонической схемы образования планет Солнечной системы. В зоне, близкой к Солнцу, где протопланетное вещество остывало медленно, и первыми начали конденсироваться наиболее тугоплавкие вещества, вначале оформились протоядро Земли из наиболее тугоплавких металлов железа и никеля. При дальнейшем остывании облака начали конденсироваться силикаты металлов и соединения серы, которые очень быстро присоединились к ядру и стали впоследствии мантией. Когда температура облака стала почти такой, какую имеет Земля в настоящее время, стали конденсироваться более крупные молекулы и вода, а легкие газы были отброшены солнечным ветром.

Важнейшую роль в формировании Земли и ее химической эволюции сыграла радиоактивность, которая на планета была достаточно высока. Подвергаясь радиоактивному нагреву, она испытывала химическую дифференциацию, которая завершила формирование у нее внутреннего металлического ядра. От радиоактивного разогрева плавились остатки железной фазы, сохранившиеся в первичных мантиях, примесь сернистого железа облегчала это плавание. Металлическая и сульфидно- металлическая фазы, стекли в центральные области и сформировали четкие границы ядер. Более легкие элементы переходили вверх, формируя химический состав литосферы. Дегазация мантии при выплавлении легкоплавких фракций приводила к базальтовым расплавам, которые тоже изливались на поверхность планеты. Газовые компоненты, вырывающиеся вместе с ними, дали начало первичной атмосфере, которую Земля благодаря своей массе смогла удержать.

Вторая гипотеза – холодного происхождения Земли – говорит о том, что в процессе формирования Земли из частиц протопланетного облака ее масса постепенно увеличивалась. Росли силы тяготения, а следовательно, и скорости частиц, падавших на планету. Кинетическая энергия частиц превращалась в тепло, и Земля все сильнее разогревалась. Энергия удара освобождалась не на поверхности, а на глубине, в слое толщиной порядка 1000 км. Она не успевала излучаться в пространство, оставаясь в недрах земли. В результате температура на глубинах 100-1000 км приблизилась к точке плавления. Повышение температуры вызвало распад короткоживущих радиоактивных изотопов. Первые возникшие расплавы, по-видимому, представляли собой смесь жидких железа, никеля и серы. Расплав накапливался, а затем вследствие более высокой плотности просачивался вниз, постепенно формируя земное ядро. Таким образом, формирование Земли и ее ядра уже на начальной стадии образования происходило за счет дифференциации вещества.

Сегодня Земля – единственная на м планета Солнечной системы, на которой существует белковая жизнь. Судя по набору химических элементов, присутствующих на Земле, она является планетой второго поколения Вселенной. Только на этой планете самоорганизация вещества достигла необычайно высокой степени развития, совершив качественный скачек к высшим формам упорядоченности.¹
______________________________________

¹ Тимофеева С.С., Медведева С.А, Ларионова Е.Ю. «Основы современного естествознания и экологии» - Ростов н/Д: «Феникс», 2004 – с.126.

Какие гипотезы происхождения живой материи вам известны?

Примерно 4,6 млрд. лет назад в системе небольшой звезды (Солнца) появился сгусток раскаленных газов и космической пыли. Постепенно остывая и притягивая к себе все новые порции межзвездных частиц, сгусток рос и отвердевал. Так возникло новое космическое тело – планета Земля. Спустя всего 0,5 млрд. лет на этой планете возникла жизнь.

Вопросы о происхождении и сущности земли издавна стали предметом интереса человека в его стремлении разобраться в окружающем мире, понять самого себя и определить свое место в природе. Многовековые попытки решения этих вопросов породили ряд разнообразных концепций возникновения жизни на Земле и Вселенной.

1. Концепция креационизма полагает, что жизнь была сотворена Богом. Эта концепция возникла в рамках религиозного мировоззрения. Она утверждает, что жизнь такова, какова она есть, потому что такой ее сотворил Бог. В рамках этой концепции практически снимается вопрос о научном решении проблемы происхождения и сущности жизни.

Основные концепции появляются позже, однако, вплоть до ХХ века ни одна из них не смогла сформировать единую биологическую картину и дать приемлемое объяснение происхождению земли.

2. Теория самопроизвольного (спонтанного) зарождения жизни была распространена в Древнем Китае, Вавилоне и Египте в качестве альтернативы креационизму. Этой теории придерживался Аристотель, согласно взглядам которого определенные «частицы» вещества содержат некое «активное начало», способное при подходящих условиях создать живой организм. Эта точка зрения просуществовала вплоть до середины XIX века. Лишь в 1860 г., благодаря опытам Луи Пастера, который продемонстрировал, что живые существа (материи) способны поселяться везде на неживых материалах и в подходящих условиях развиваться, но высокая температура может уничтожить все формы живого, теория самопроизвольного зарождения жизни была практически опровергнута. Вопрос о том, откуда взялся первый живой организм в рамках этой теории остался открытым. ¹

3. Теория панспермии – внеземного происхождения жизни начинает свое существование в 60-х гг. XIX в. с работ немецкого ученого Г. Рихтера, а в 1908 г. поддерживается теорией шведского химика Сванте Аррениуса. Теория утверждает, что жизнь могла возникнуть в разное время в разных частях Галактики или Вселенной и началась на Земле после того, как в виде зародышей попала из космоса на планету. Согласно гипотезе современных ученых Ф. Хойла и Викрамасингха наша планета ежегодно получает 10¹³ спор как остаток кометного материала, рассеянного в Солнечной системе, мы и сейчас получаем из космоса живые организмы в виде вирусов и бактерий. Из этого следует, что кометы или метеориты могли принести жизни на Землю.

4. Теория биохимической эволюции рассматривает возникновение жизни из неживой материи на нашей планете в ходе процесса самоорганизации, полагая, что возникновение жизни содержало элемент случайности, но в своей основе было закономерным. Предполагается, что появление жизни произошло в ходе эволюционного процесса. Когда химическая эволюция после одной из точек бифуркации привела к появлению живого организма и началу биологической эволюции.

5. В 1923 г. российский ученый Александр Иванович Опарин предположил, что в условиях первобытной Земли органические вещества возникали из простейших соединений – аммиака, метана, водорода и воды. Энергия, необходимая для подобных превращений, могла быть получена или от ультрафиолетового излучения, или от частых грозовых электрических разрядов – молний. Возможно, эти органические вещества постепенно накапливались в древнем океане, образуя «первичный бульон», в котором и зародилась жизнь.

По гипотезе А.И. Опарина, в «первичном бульоне» длинные нитеобразные молекулы белков могли сворачиваться в шарики, «склеиваться» друг с другом, укрупняясь. Благодаря этому они становились устойчивыми к разрушающему действию прибоя и ультрафиолетового излучения. Происходило нечто подобное тому, что можно наблюдать, вылив на блюдце ртуть из разбитого градусника: рассыпавшаяся на множество мелких капелек ртуть постепенно собирается в капли чуть побольше, а потом - в один крупный шарик. Белковые «шарики» в «первичном бульоне» притягивали к себе, связывали молекулы воды, а также жиров. Жиры оседали на поверхности белковых тел, обволакивая их слоем, структура которого отдаленно напоминала клеточную мембрану. Этот процесс Опарин назвал коацервацией, а получившиеся тела – коацерватными каплями, или просто коацерватами. С течением времени коацерваты поглощали из окружающего их раствора все новые порции вещества, их структура усложнялась до тех пор, пока они не превратились в очень примитивные, но уже живые клетки.

Слабой стороной теории Опарина является допущение возможности самовоспроизведения коацерватных структур в отсутствии молекулярных систем с функциями генетического кода. Существование таких систем объяснялось наличием у них свойств открытых микросистем, выживающих за счет вовлечения в них ферментов, находящихся в готовом виде в окружающей среде. Таким образом, теория Опарина пока не может решить проблему перехода от химической эволюции к биологической.

6. В 1953 г. современный американский ученый Стэнли Ллойд Миллер экспериментально воспроизвел условия первобытной Земли в своей лаборатории. В сосуд он налил подогретую воду, а оставшееся пространство вместо воздуха заполнил теми газами, которые слагали древнюю атмосферу. Электрические разряды напряжением 1000 вольт, проходившие через смесь, играли роль миниатюрных молний. Через некоторое время в сосуде образовались сложные органические вещества, в том числе аминокислоты и сахара. Последователям Миллера удалось больше – они синтезировали подобным образом простые белки. Однако многие современные ученые полагают, что древняя атмосфера состояла не из метана, водорода, аммиака, а из азота и углекислого газа. Это ставит под сомнение гипотезу Стэнли Миллера.¹

7. Сторонники гипотезы генобиоза, ярким представителем которой был английский биолог Холдейн, считают, что первичной была не структура, способная к обмену веществ с окружающей средой, а макромолекулярная система, подобная гену, способная к саморепродукции. К 1980 г. благодаря работам по молекулярной биологии генобиотическая гипотеза оказалась доминирующей, хотя в ее истолковании не было единства.²

_______________________________

¹ Аксенова М.Д. «Энциклопедия для детей. Т. 2. Биология» - М.: Аванта +. С. 138.

² Тимофеева С.С., Медведева С.А, Ларионова Е.Ю. «Основы современного естествознания и экологии» - Ростов н/Д: «Феникс», 2004 – с.126.

Важнейшие достижения биологии последних десятилетий.

Ведущим фактором прогресса в развитии человечества является наука. Конец ХХ века ознаменовался целым рядом крупных открытий в биологии.

Еще в 1968 году академик Г. М. Франк, один из организаторов института биофизики АН СССР, писал о наступлении эры машинной биологии, в которой ключевую роль в анализе изображения биологических объектов будут играть вычислительные машины, а его ученик член-корреспондент Российской академии наук Г. Р. Иваницкий осуществил ввод информации о микрообъекте в компьютер. Сегодня существует новое научное направление – компьютерная биология.

Развитие новых оптических и компьютерных технологий, получение и обработка изображения (цифровые фото- и видеокамеры, лазерные сканеры) позволили визуализировать и осуществлять морфологический анализ разнообразных биологических объектов. Сегодня компьютерная биология решает такие задачи, как диагностика патологий, вопросы систематического сходства биологических видов, генетического разнообразия и даже проблемы эволюции, которые не могут быть решены другими методами.

Перенос отдельных генов из одного организма в другой был разработан американскими учеными С. Коэном и Г. Бойером в 1973 году.
Результаты работы С. Коэна и Г. Бойера быстро стали достоянием ученых всего мира. Начались интенсивные исследования в этой новой области биологии, и очень быстро эта стратегия обогатилась новыми методами выделения генов, эффективными методами их переноса, способами контроля над их экспрессией (функционированием) в чужих организмах.

В 1978 году ученые фирмы Genentech выделили фрагмент гена (небольшой участок нуклеотидных последовательностей ДНК), который кодировал (определял синтез) человеческий инсулин. Этот ген был перенесен в генетическую систему клетки бактерии кишечной палочки (Esherichia coli). Эта процедура, проведенная в лаборатории биологов, превратила клетки бактерий в своеобразные биологические фабрики, которые производили человеческий инсулин (инсулин – это гормон белковой природы, структура которого записана в последовательности ДНК-гене инсулина). При инсулинозависимом диабете синтез инсулина в организме больного отсутствует. Для восполнения его приходится вводить в организм таких больных. Напомним, что большому количеству людей, страдающих диабетом, приходится пользоваться свиным инсулином, который может вызывать аллергическую реакцию. Так вот, биологи “научили” или “заставили” (что в принципе одно и тоже) кишечную палочку производить человеческий инсулин. Это воистину грандиозно, так как, единожды разработав метод, можно с помощью E. coli или других бактерий производить белки любой природы.

Работа не просто открывала новые горизонты практического применения биологических знаний, она показала принципиально новые возможности биологических систем и подходы к их использованию.

Середина и вторая половина XX столетия ознаменовались значительным уменьшением частоты и даже полной ликвидацией ряда инфекционных заболеваний, снижением младенческой смертности, увеличением средней продолжительности жизни. В развитых странах мира центр внимания служб здравоохранения был перемещен на борьбу с хронической патологией человека, болезнями сердечно-сосудистой системы, онкологическими заболеваниями.

Стало очевидным, что прогресс в области медицинской науки и практики тесно связан с развитием общей и медицинской генетики, биотехнологии. Потрясающие достижения генетики позволили выйти на молекулярный уровень познания генетических структур организма, и наследования, вскрыть сущность многих серьезных болезней человека, вплотную подойти к генной терапии.

Получила развитие клиническая генетика – одно из важнейших направлений современной медицины, приобретающих реальное профилактическое значение. Выяснилось, что множество хронических болезней человека есть проявление генетического груза, риск их развития может быть предсказан задолго до рождения ребенка на свет, и уже появились практические возможности снизить давление этого груза.
Этические проблемы естествознания.

Типичная для современной эпохи ситуация возникающих кризисов, последствия которых отзываются на судьбах крупных масс населения и представляют собой порой опасности подлинно глобального характера, налагают особую ответственность на науку как силу, участвующую в возникновении подобных ситуаций, и на творцов этой науки, т.е. на ученых.

Обвинения в адрес науки, а, следовательно, и ученых, приходится слышать нередко, и это естественно. Ведь значительная часть кризисов возникает как следствие применения современной технологии в базирующейся на ней экономике. Стало трюизмом, что прогресс техники, ее развитие и новые формы имеют своей почвой достижения пауки. Наука стала не просто одной из производительных сил национальных хозяйств и мирового хозяйства в целом, она, по существу, является едва ли не самой мощной из этих сил, если не непосредственно, то, во всяком случае, косвенно, как универсальный источник новых достижений, становящихся основой развития и технического прогресса.

Причины возникающих в наше время кризисов наряду с несовершенством различных экономических и социальных структур в большом числе случаев кроются в количественной и качественной неоднозначности результатов технического прогресса, который открывает возможность как для разумного использования достижений техники, так и для применения во вред человеку (атомная промышленность и радиационная угроза; неудержимый рост масштабов использования природных ресурсов; возрастание мощности средств массовой информации; поток новых лекарственных веществ, часто с далеко не изученными действиями и т.д.).

Усматривая прямую или хотя бы косвенную первопричину возникновения тревожных ситуаций в успехах и достижениях науки, приходится считать, что наука несет определенную ответственность за складывающиеся условия, хотя не она, конечно, является главной их причиной. А отсюда с очевидностью следует, что особая ответственность ложится и на творцов науки, на ученых, своими трудами прокладывающих путь к возникновению отрицательных последствий.

Особенности научно-технической революции не могли не оказать влияния на постановку этических проблем современного естествознания, в частности на отношение ученых к проблеме ответственности.

Ученый в своей деятельности естественным образом несет ответственность «общечеловеческого характера». Он ответствен за полноценность вырабатываемого им научного «продукта»: от него ожидается безупречная требовательность к достоверности материала, корректность в использовании работы своих собратьев, строгость анализа и прочная обоснованность делаемых выводов. Это элементарные, сами собой разумеющиеся стороны ответственности ученого, так сказать, его персональная этика.

Гораздо шире становится ответственность ученого, когда вопрос встает о формах и результатах использования его трудов посредством техники и экономики. Наивно думать, что действия, поведение отдельного ученого скажутся на возникновении или протекании того или иного кризиса. Речь идет здесь об ином – о голосе содружества ученых, об их профессиональной позиции.

Последние десятилетия отмечены чрезвычайным развитием нейробиологии, в рамках которой возникли и успешно развиваются новые направления, изучающие структуру и функции центральной нервной системы человека. Результаты этих исследований, как имеющие подлинно научное значение, так и представляющие собой скоропалительные, необоснованные или явно сфальсифицированные «сенсации» таят опасность их антигуманного использования отнюдь не в целях излечения психических расстройств, а в качестве средства «модификации поведения». Бурное развитие химии и фармакологии в течение последних десятилетий обогатило медицину большим количеством новых активных лекарственных средств, воздействующих на психику человека и его поведение. Успехи нейрохирургии позволили проводить тонкие и сложные операции на мозге. Все эти достижения научно-технического прогресса и естественное стремление ученых проникнуть в тайны деятельности мозга человека выдвинули ряд важных морально-этических и правовых проблем.

Одной из особенностей современной науки является ее все большее сближение с производством, уменьшается дистанция от момента научного открытия до его практического воплощения, ответственность ученого увеличивается. Появляется необходимость того научного риска, без которого невозможно претворение лабораторных результатов и научных выводов в производство в широком масштабе.

Таким образом, вопрос о практическом применении научных открытий заключает в себе проблему риска, то есть осознания ученым необходимости той смелости, которая выступает одной из конкретных форм проявления ответственности.

Формы проявления научного риска многообразны, но всегда вопрос о нем тесно связан с проблемой моральной ответственности ученого. В осознании ученым возможности или необходимости определенного научного риска проявляется противоречивый характер свободы научного творчества, с одной стороны, и ответственности – с другой.

Среди областей научного знания, в которых особенно остро и напряженно обсуждаются вопросы социальной ответственности ученого и нравственно-этической оценки его деятельности, особое место занимают генная инженерия, биотехнология, биомедицинские и генетические исследования человека, все они довольно близко соприкасаются между собой.

Именно развитие генной инженерии привело к уникальному в истории науки событию, когда в 1975 году ведущие ученые мира добровольно заключили мораторий, временно приостановив ряд исследований, потенциально опасных не только для человека, но и для других форм жизни на нашей планете. Мораторию предшествовал резкий рывок в исследованиях по молекулярной генетике. Однако другой стороной этого прорыва в области генетики явились таящиеся в нем потенциальные угрозы для человека и человечества. Такого рода опасения и заставили ученых пойти на столь беспрецедентный шаг, как установление добровольного моратория. Тем не менее, дискуссии вокруг этических проблем генной инженерии отнюдь не утихли.

Нет сомнения, что в случае глобальных проблем, кризисов ученым не раз придется обращаться к своей совести, призывать чувство ответственности, чтобы найти правильный путь преодоления возникающих угроз. И, разумеется, дело общественной совести ученых мира, общей ответственности – всемерно бороться с причинами, вызывающими вредные, губительные последствия, направлять научные поиски на исправление вреда, который сама паука, не взвесив и не учтя возможных последствий, могла бы принести и тем самым оказаться причастной к возникновению тех или иных глобальных проблем. И не чем иным, как капитуляцией, следует считать встречающуюся в последнее время своеобразную форму реакции на возникающие перед совестью ученого трудные решения, которая находит свое выражение в выдвижении лозунгов «контрнауки» и «контркультуры» с призывом приостановить поступательное движение научного исследования.

В настоящее время привлекают все более пристальное внимание такие широкие формы общественного движения, какими являются Международная федерация ученых, их профессиональные объединения в отдельных странах, возникновение организаций с четко выраженной специальной целью, таких, как Британская ассоциация по социальной ответственности ученых (BSSRS), и т.д. В развитии этого движения мы видим важную форму проявления учеными своей ответственности в периоды, характеризующиеся особенно широкими, достигающими глобальных масштабов проблемами, затрагивающими различные стороны современного общества. ¹

________________________________________

¹Фролов И.Т., Юдин Б.Г. «Этические аспекты биологии» - М.: Знание, 1986. С.410.

Список используемой литературы:

1. Аксенова М.Д. «Энциклопедия для детей. Т. 2. Биология» - М.: Аванта +, 2001. С. 138.

2. Базаров И.П. «Термодинамика» - М.: Высш. шк., 1991г. с. 36

3. Владимиров Ю.С. «Пространство-время: явные и скрытые размерности» - М.: Наука, 1989. С. 125.

4. Володин В.А. «Энциклопедия для детей. Т. 16. Физика. Ч. 1. Биография физики. Путешествие вглубь материи. Механическая картина мира». – М.: Аванта +, 2001. С. 270.

5. Гуревич П.С. «Современный гуманитарный словарь-справочник» - М.: «Олимп»; ООО «Фирма «Издательство АСТ», 1999. С. 301.

6. Тимофеева С.С., Медведева С.А, Ларионова Е.Ю. «Основы современного естествознания и экологии» - Ростов н/Д: «Феникс», 2004 – с.126.

7. Фролов И.Т., Юдин Б.Г. «Этические аспекты биологии» - М.: Знание, 1986. С.410.

8. Чуянов В.А. «Энциклопедический словарь юного физика» - М.: Педагогика, 1984 г. С. 270.