Шпаргалка на тему Законы сохранения макромира и микромира
Работа добавлена на сайт bukvasha.net: 2014-08-17Поможем написать учебную работу
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
от 25%
Подписываем
договор
СОДЕРЖАНИЕ
Вопрос № 1 Классический детерминизм и вероятностно-статистический детерминизм. 2
Вопрос № 2 Законы сохранения макромира и микромира. Законы симметрии микромира и макромира. Связи законов сохранения и законов симметрии. 3
Вопрос № 3 Основные свойства вещества, поля и вакуума в классической физике и квантовой механике. 3
Вопрос № 4 Представления о времени и пространстве в классической механике в теории относительности. 6
Вопрос № 5 Отличие живых систем от неживых. 10
Вопрос № 6 Биосфера и ее границы. Техносфера. Ноосфера. 12
Вопрос № 7 Экологические проблемы современности. 14
Вопрос № 8 Биосфера и космос. Человек и космос. 18
Вопрос № 9 Вопросы антропогенеза в современной антропологии. 19
Вопрос № 10 Биологическое и социальное в онтогенезе человека. 20
Вопрос № 11 Бессознательное и сознательное в человеке. 22
Опираясь на труды своих предшественников и на основополагающие идеи естествознания И. Ньютона и К. Линнея, французский астроном и математик П. Лаплас в работе "Опыт философии теории вероятностей" (1814) довел идеи механистического детерминизма до логического конца: он исходит из постулата, согласно которому из знания начальных причин можно всегда однозначно вывести следствия.
Интересно отметить, что уже к началу того же самого XIX века под влиянием развития теории вероятностей (которой занимался П. Лаплас), социальной статистики и т.д. возник целый ряд вопросов, не разрешимых с позиций лапласовского детерминизма:
1. Как совместить его концепцию с эмпирическими наблюдениями, выявляющими отклонения от необходимости, отсутствие "чистого" проявления закона во всех его конкретных воплощениях?
2. Как совместить механизм лапласовского детерминизма с теорией вероятностей, оперирующей понятием "случайность"?
В трудах Лапласа здесь противоречия не было, ибо он истолковывал субъективистско и случайность, отождествляя ее с незнанием причин, и вероятность, относя ее к нашему знанию о процессе (объекте), но не к самому процессу (объекту). В действительности же вероятность, как уже говорилось, определяет степень возможности проявления объективного по своей природе случайного явления.
В науке выделяются три уровня строения материи:
Макромир – мир макрообъектов, размерность которых соотносима с масштабами человеческого опыта: пространственные величины выражаются в миллиметрах, сантиметрах и километрах, а время – в секундах, минутах, часах, годах.
Микромир – мир предельно малых, непосредственно не наблюдаемых микрообъектов, пространственная разномерность которых исчисляется от
10-8 до 10-6 см, а время жизни – от бесконечности до 10-24 сек.
Мегамир – мир огромных космических масштабов и скоростей, расстояние в котором измеряется световыми годами, а время существования космических объектов – миллионами и миллиардами лет.
Вещество
Поле
Физический вакуум (экспериментально обнаружен в ускорителях в 50-х гг. XX)
Вещество – это любые материальные объекты, имеющие массу. Кроме массы может быть электрический заряд. Элементарные частицы (нейтрино имеют массу, 2002 год). У вещества есть четыре агрегатных состояния:
Твердое
Жидкое
Газообразное
Плазма
Состояние материального объекта характеризуется физическими величинами, или параметрами состояния: координаты, энергия, температура, масса, спин, энтропия, состав. Переход от одного состояния к другому есть движение материи. Виды движения: Механическое Колебательное и волновое Тепловое Процессы переноса (диффузия, теплопроводность) Фазовые переходы Радиоактивный распад Химические и ядерные реакцииЭволюция живых организмов Метаболизм Поле – особое состояние среды, в каждой точке которой заданы параметры, которые характеризуют состояние вещества и которые непрерывно и плавно меняются от точки к точке. Поле является материальным фактором, который приводит к взаимодействию тел. В макромире поле противоположно веществу (не имеет массы, непрерывно и т.п.). В микромире нет раздельно поля и вещества, там присутствует корпускулярно-волновой дуализм. Физический вакуум – самое низшее энергетическое состояние квантового поля. Среднее число частиц в вакууме равно нулю. Там существуют виртуальные частицы со временем жизни 10-18 с. Вакуум «кипит» этими частицами, но они обладают низкой энергией. Дополнение от автора конспекта: Одной из особенностей вакуума является наличие в нем полей с энергией, равной нулю и без реальных частиц. Это электромагнитное поле без фотонов, это пионное поле без пи-мезонов, электронно-позитронное поле без электронов и позитронов.
Но раз есть поле, то оно должно колебаться. Такие колебания в вакууме часто называют нулевыми потому, что там нет частиц. Удивительная вещь: колебания поля невозможны без движения частиц, но в данном случае колебания есть, а частиц нет! Как это можно объяснить? Физики считают, что при колебаниях рождаются и исчезают кванты. Колеблется электромагнитное поле – рождаются и пропадают фотоны, колеблется пионное поле – появляются и исчезают пи-мезоны и т.п. Физика сумела найти компромисс между присутствием и отсутствием частиц в вакууме. Компромисс такой: частицы рождаются при нулевых колебаниях, живут очень недолго и исчезают. Однако, получается, что частицы, рождаясь из «ничего» и приобретая при этом массу и энергию, нарушают тем самым неумолимый закон сохранения массы и энергии. Тут вся суть в том «сроке жизни», который отпущен частицам: он настолько краток, что «нарушене» законов можно лишь вычислить теоретически, но экспериментально это наблюдать нельзя. Родилась частица из «ничего» и тут же умерла. Например, время «жизни» мгновенного электрона, примерно, 10-21 секунды, а мгновенного нейтрона 10-24 секунды. Обычный же свободный нейтрон живет минуты, а в составе атомного ядра даже неопределенно долго, как и электрон, если его не трогать. Поэтому частицы, живущие так мало, что этого в каждом конкретном случае и заметить нельзя, назвали, в отличие от обычных, реальных, - виртуальными. В точном переводе с латыни – возможными. Но считать, что данные частицы только возможны – неверно. Эти «возможные» частицы в вакууме вполне реально воздействуют, как это наблюдается в точных экспериментах, на вполне реальные образования из безусловно реальных частиц и даже на микроскопические тела. И если отдельную виртуальную частицу физика обнаружить не может, то суммарное их воздействие на обычные частицы фиксируется отлично.
Наблюдать воздействие вакуумных виртуальных частиц оказалось возможно не только в опытах, где изучаются взаимодействия элементарных частиц, но и в эксперименте с макротелами. Две пластины, помещенные в вакуум и приближенные друг к другу, под ударами виртуальных частиц начинают притягиваться. Этот факт открыт в 1965 году голландским теоретиком и экспериментатором Гендриком Казимиром. По сути, абсолютно все реакции, все взаимодействия между реальными элементарными частицами происходят при непременном участии вакуумного виртуального фона, на который элементарные частицы, в свою очередь, тоже влияют.Оказалось также, что виртуальные частицы возникают не только в вакууме. Их порождают и обычные частицы. Электроны, например, постоянно испускают и тут же поглощают виртуальные фотоны.
Физический вакуум проявляется только при достаточно большой энергии - виртуальные частицы начинают взаимодействовать с реальными частицами. e- + - 2 + Q Современный тезис: Физический вакуум является основой Вселенной (1990-е гг.)
Впервые этот принцип был установлен Галилеем, но окончательную формулировку получил лишь в механике Ньютона. Для его понимания нам потребуется ввести понятие системы отсчета, или координат. Как известно, положение движущегося тела в каждый момент времени определяется по отношению к некоторому другому телу, которое называется системой отсчета. С этим телом связана соответствующая система координат, например, знакомая нам декартова система координат. На плоскости движение тела или материальной точки определяется двумя координатами: абсциссой х, показывающей расстояние точки от начала координат по горизонтальной оси, и ординатой у, измеряющей расстояние точки от начала координат по вертикальной оси. В пространстве к этим координатам добавляется третья координата z.
Среди систем отсчета особо выделяют инерциальные системы, которые находятся друг относительно друга либо в покое, либо в равномерном и прямолинейном движении. Особая роль инерциальных систем заключается в том, что для них выполняется принцип относительности.
Принцип относительности означает, что во всех инерциальных системах все механические процессы описываются одинаковым образом.
Точнее говоря, в таких системах законы движения тел описываются теми же самыми математическими уравнениями или формулами. Иллюстрируя этот принцип, Галилей приводил пример равномерного прямолинейного движения корабля, внутри которого все явления происходят также как на берегу.
2.Понятие пространства-времени в специальной теории относительности.
В ходе разработки своей теории Эйнштейну пришлось пересмотреть прежние представления классической механики о пространстве и времени. Прежде всего, он отказался от ньютоновского понятия абсолютного пространства и времени, а также от определения движения тела относительно этого абсолютного пространства.
Каждое движение тела происходит относительно определенного тела отсчета, и поэтому все физические процессы и законы должны формулироваться по отношению к точно указанной системе отсчета или координат. Следовательно, не существует никакого абсолютного расстояния, длины или протяженности, так же как не может быть никакого абсолютного времени.
Отсюда становится также ясным, что для Эйнштейна основные физические понятия, такие, как пространство и время, приобретают ясный смысл только после указания тех экспериментальных процедур, с помощью которых можно их проверить. «Понятие, — пишет он, — существует для физики постольку, поскольку есть возможность в конкретном случае найти, верно оно или нет». Вместо абстрактных рассуждений об абсолютном движении в теории относительности рассматривают конкретные движения тел по отношению к конкретным системам отсчета, связанным с конкретными телами.
Другой важный результат теории относительности:
Связь обособленных в классической механике понятий пространства и времени в единое понятие пространственно-временной непрерывности (континуума).
Как мы уже знаем, положение тела в пространстве определяется тремя его координатами х, у, z, но для описания его движения необходимо ввести еще четвертую координату — время. Таким образом, вместо разобщенных координат пространства и времени теория относительности рассматривает взаимосвязанный мир физических событий, который часто называют четырехмерным миром Германа Минковского (1864—1909), по имени немецкого математика и физика, впервые предложившего такую трактовку. Главная заслуга Минковского, по мнению Эйнштейна, состоит в том, что он впервые указал на формальное сходство пространственно-временной непрерывности специальной теории относительности с непрерывностью геометрического пространств Евклида.
Новые понятия и принципы теории относительности существенно изменили не только физические, но и общенаучные представления о пространстве, времени и движении, которые господствовали в науке более двухсот лет. Особенно резкое сопротивление они встретили со стороны людей, придерживающихся так называемого здравого смысла, который в конечном итоге также ориентируется на доминирующие в обществе научные взгляды, почерпнутые из классической науки. Действительно всякий, кто впервые знакомится с теорией относительности, нелегко соглашается с ее выводами. Опираясь на повседневный опыт, трудно представить, что длина линейки или твердого тела в движущейся инерциальной системе сокращается в направлении их движения, а временной интервал увеличивается.
В связи с этим представляет интерес парадокс близнецов, который нередко приводят для иллюстрации теории относительности. Пусть один из близнецов отправляется в космическое путешествие, а другой — остается на Земле. Поскольку в равномерно движущемся с огромной скоростью космическом корабле темп времени замедляется, и все процессы происходят медленнее, чем на Земле, то космонавт, вернувшись на нее, окажется моложе своего брата. Такой результат кажется парадоксальным с точки зрения привычных представлений, но вполне объяснимым с позиций теории относительности.
Необычные результаты, которые дает теория относительности, сразу же поставили вопрос об их опытной проверке. Сама эта теория возникла из электродинамики, и поэтому все эксперименты, которые подтверждают электродинамику, косвенно подтверждают также теорию относительности. Но кроме подобных косвенных свидетельств, существуют эксперименты, которые непосредственно подтверждают выводы теории относительности. Одним из таких экспериментов является опыт, поставленный французским физиком Арманом Физо (1819—1896) еще до открытия теории относительности. Он задался целью определить, с какой скоростью распространяется свет в неподвижной жидкости и жидкости, протекающей по трубке с некоторой скоростью. Если в покоящейся жидкости скорость света равна w, то скорость v в движущейся жидкости можно определить тем же способом, каким мы определяли скорость движущегося человека в вагоне по отношению к полотну дороги. Трубка играет здесь роль полотна дороги, жидкость — роль вагона, а свет — бегущего по вагону человека. С помощью тщательных измерений, многократно повторенных разными исследователями, было установлено, что результат сложения скоростей соответствует здесь преобразованию Лоренца и, следовательно, подтверждает выводы специальной теории относительности. Наиболее выдающимся подтверждением этой теории был отрицательный результат опыта американского физика Альберта Майкельсона (1852—1931), предпринятый для проверки гипотезы о световом эфире. Согласно господствовавшим в то время воззрениям, все мировое пространство заполнено эфиром — гипотетическим веществом, являющимся источником световых волн. Вначале эфир уподоблялся упругой механической среде, а световые волны рассматривались как результат колебаний этой среды, то есть, как волны, сходные с появляющимися на поверхности жидкости, вызванные колебаниями частиц жидкости. Но эта механическая модель эфира в дальнейшем встретилась с серьезными трудностями, так как, будучи твердой упругой средой, эфир должен был оказывать сопротивление движению небесных тел, но ничего этого в действительности не наблюдалось. В связи с этим пришлось отказаться от механической модели, но существование эфира как особой всепроницающей среды по-прежнему признавалось.
Для того чтобы обнаружить движение Земли относительно неподвижного эфира, Майкельсон решил измерить время прохождения светового луча по горизонтальному направлению движения Земли и направлению, перпендикулярному к этому движению. Если существует эфир, то время прохождения светового луча по горизонтальному и перпендикулярному направлениям должно быть неодинаковым; но никакой разницы Майкельсон не обнаружил. Тогда для спасения гипотезы об эфире Лоренц предположил, что в горизонтальном направлении происходит сокращение тела в направлении движения.
Полностью отрицательный результат опыта Майкельсона стал для Эйнштейна 18 лет позже решающим экспериментом для доказательства того, что никакого эфира как абсолютной системы отсчета не существует.
Вопрос № 1 Классический детерминизм и вероятностно-статистический детерминизм. 2
Вопрос № 2 Законы сохранения макромира и микромира. Законы симметрии микромира и макромира. Связи законов сохранения и законов симметрии. 3
Вопрос № 3 Основные свойства вещества, поля и вакуума в классической физике и квантовой механике. 3
Вопрос № 4 Представления о времени и пространстве в классической механике в теории относительности. 6
Вопрос № 5 Отличие живых систем от неживых. 10
Вопрос № 6 Биосфера и ее границы. Техносфера. Ноосфера. 12
Вопрос № 7 Экологические проблемы современности. 14
Вопрос № 8 Биосфера и космос. Человек и космос. 18
Вопрос № 9 Вопросы антропогенеза в современной антропологии. 19
Вопрос № 10 Биологическое и социальное в онтогенезе человека. 20
Вопрос № 11 Бессознательное и сознательное в человеке. 22
Вопрос № 1 Классический детерминизм и вероятностно-статистический детерминизм.
Термин "детерминация" происходит от латинского determine (определяю) и может быть расшифрован как обязательная определяемость всех вещей и явлений в мире другими вещами и явлениями. Зачастую вместо предиката "определяемость" в эту формулировку подставляют предикат "обусловленность", что придает самой формулировке двусмысленность, ибо создается впечатление, что детерминирующие факторы таким образом сводятся только к условиям, хотя последние при всей своей значимости являются лишь одним из этих факторов.Опираясь на труды своих предшественников и на основополагающие идеи естествознания И. Ньютона и К. Линнея, французский астроном и математик П. Лаплас в работе "Опыт философии теории вероятностей" (1814) довел идеи механистического детерминизма до логического конца: он исходит из постулата, согласно которому из знания начальных причин можно всегда однозначно вывести следствия.
Интересно отметить, что уже к началу того же самого XIX века под влиянием развития теории вероятностей (которой занимался П. Лаплас), социальной статистики и т.д. возник целый ряд вопросов, не разрешимых с позиций лапласовского детерминизма:
1. Как совместить его концепцию с эмпирическими наблюдениями, выявляющими отклонения от необходимости, отсутствие "чистого" проявления закона во всех его конкретных воплощениях?
2. Как совместить механизм лапласовского детерминизма с теорией вероятностей, оперирующей понятием "случайность"?
В трудах Лапласа здесь противоречия не было, ибо он истолковывал субъективистско и случайность, отождествляя ее с незнанием причин, и вероятность, относя ее к нашему знанию о процессе (объекте), но не к самому процессу (объекту). В действительности же вероятность, как уже говорилось, определяет степень возможности проявления объективного по своей природе случайного явления.
Вопрос № 2 Законы сохранения макромира и микромира. Законы симметрии микромира и макромира. Связи законов сохранения и законов симметрии.
http://www.tula.net/tgpu/resources/kse/lec4.html#knopkaВ науке выделяются три уровня строения материи:
Макромир – мир макрообъектов, размерность которых соотносима с масштабами человеческого опыта: пространственные величины выражаются в миллиметрах, сантиметрах и километрах, а время – в секундах, минутах, часах, годах.
Микромир – мир предельно малых, непосредственно не наблюдаемых микрообъектов, пространственная разномерность которых исчисляется от
10-8 до 10-6 см, а время жизни – от бесконечности до 10-24 сек.
Мегамир – мир огромных космических масштабов и скоростей, расстояние в котором измеряется световыми годами, а время существования космических объектов – миллионами и миллиардами лет.
Вопрос № 3 Основные свойства вещества, поля и вакуума в классической физике и квантовой механике.
В современной физике различают три вида материи:Вещество
Поле
Физический вакуум (экспериментально обнаружен в ускорителях в 50-х гг. XX)
Вещество – это любые материальные объекты, имеющие массу. Кроме массы может быть электрический заряд. Элементарные частицы (нейтрино имеют массу, 2002 год). У вещества есть четыре агрегатных состояния:
Твердое
Жидкое
Газообразное
Плазма
Состояние материального объекта характеризуется физическими величинами, или параметрами состояния: координаты, энергия, температура, масса, спин, энтропия, состав. Переход от одного состояния к другому есть движение материи. Виды движения: Механическое Колебательное и волновое Тепловое Процессы переноса (диффузия, теплопроводность) Фазовые переходы Радиоактивный распад Химические и ядерные реакцииЭволюция живых организмов Метаболизм Поле – особое состояние среды, в каждой точке которой заданы параметры, которые характеризуют состояние вещества и которые непрерывно и плавно меняются от точки к точке. Поле является материальным фактором, который приводит к взаимодействию тел. В макромире поле противоположно веществу (не имеет массы, непрерывно и т.п.). В микромире нет раздельно поля и вещества, там присутствует корпускулярно-волновой дуализм. Физический вакуум – самое низшее энергетическое состояние квантового поля. Среднее число частиц в вакууме равно нулю. Там существуют виртуальные частицы со временем жизни 10-18 с. Вакуум «кипит» этими частицами, но они обладают низкой энергией. Дополнение от автора конспекта: Одной из особенностей вакуума является наличие в нем полей с энергией, равной нулю и без реальных частиц. Это электромагнитное поле без фотонов, это пионное поле без пи-мезонов, электронно-позитронное поле без электронов и позитронов.
Но раз есть поле, то оно должно колебаться. Такие колебания в вакууме часто называют нулевыми потому, что там нет частиц. Удивительная вещь: колебания поля невозможны без движения частиц, но в данном случае колебания есть, а частиц нет! Как это можно объяснить? Физики считают, что при колебаниях рождаются и исчезают кванты. Колеблется электромагнитное поле – рождаются и пропадают фотоны, колеблется пионное поле – появляются и исчезают пи-мезоны и т.п. Физика сумела найти компромисс между присутствием и отсутствием частиц в вакууме. Компромисс такой: частицы рождаются при нулевых колебаниях, живут очень недолго и исчезают. Однако, получается, что частицы, рождаясь из «ничего» и приобретая при этом массу и энергию, нарушают тем самым неумолимый закон сохранения массы и энергии. Тут вся суть в том «сроке жизни», который отпущен частицам: он настолько краток, что «нарушене» законов можно лишь вычислить теоретически, но экспериментально это наблюдать нельзя. Родилась частица из «ничего» и тут же умерла. Например, время «жизни» мгновенного электрона, примерно, 10-21 секунды, а мгновенного нейтрона 10-24 секунды. Обычный же свободный нейтрон живет минуты, а в составе атомного ядра даже неопределенно долго, как и электрон, если его не трогать. Поэтому частицы, живущие так мало, что этого в каждом конкретном случае и заметить нельзя, назвали, в отличие от обычных, реальных, - виртуальными. В точном переводе с латыни – возможными. Но считать, что данные частицы только возможны – неверно. Эти «возможные» частицы в вакууме вполне реально воздействуют, как это наблюдается в точных экспериментах, на вполне реальные образования из безусловно реальных частиц и даже на микроскопические тела. И если отдельную виртуальную частицу физика обнаружить не может, то суммарное их воздействие на обычные частицы фиксируется отлично.
Наблюдать воздействие вакуумных виртуальных частиц оказалось возможно не только в опытах, где изучаются взаимодействия элементарных частиц, но и в эксперименте с макротелами. Две пластины, помещенные в вакуум и приближенные друг к другу, под ударами виртуальных частиц начинают притягиваться. Этот факт открыт в 1965 году голландским теоретиком и экспериментатором Гендриком Казимиром. По сути, абсолютно все реакции, все взаимодействия между реальными элементарными частицами происходят при непременном участии вакуумного виртуального фона, на который элементарные частицы, в свою очередь, тоже влияют.Оказалось также, что виртуальные частицы возникают не только в вакууме. Их порождают и обычные частицы. Электроны, например, постоянно испускают и тут же поглощают виртуальные фотоны.
Физический вакуум проявляется только при достаточно большой энергии - виртуальные частицы начинают взаимодействовать с реальными частицами. e- + - 2 + Q Современный тезис: Физический вакуум является основой Вселенной (1990-е гг.)
Вопрос № 4 Представления о времени и пространстве в классической механике в теории относительности.
1. Принцип относительности в классической механике.Впервые этот принцип был установлен Галилеем, но окончательную формулировку получил лишь в механике Ньютона. Для его понимания нам потребуется ввести понятие системы отсчета, или координат. Как известно, положение движущегося тела в каждый момент времени определяется по отношению к некоторому другому телу, которое называется системой отсчета. С этим телом связана соответствующая система координат, например, знакомая нам декартова система координат. На плоскости движение тела или материальной точки определяется двумя координатами: абсциссой х, показывающей расстояние точки от начала координат по горизонтальной оси, и ординатой у, измеряющей расстояние точки от начала координат по вертикальной оси. В пространстве к этим координатам добавляется третья координата z.
Среди систем отсчета особо выделяют инерциальные системы, которые находятся друг относительно друга либо в покое, либо в равномерном и прямолинейном движении. Особая роль инерциальных систем заключается в том, что для них выполняется принцип относительности.
Принцип относительности означает, что во всех инерциальных системах все механические процессы описываются одинаковым образом.
Точнее говоря, в таких системах законы движения тел описываются теми же самыми математическими уравнениями или формулами. Иллюстрируя этот принцип, Галилей приводил пример равномерного прямолинейного движения корабля, внутри которого все явления происходят также как на берегу.
2.Понятие пространства-времени в специальной теории относительности.
В ходе разработки своей теории Эйнштейну пришлось пересмотреть прежние представления классической механики о пространстве и времени. Прежде всего, он отказался от ньютоновского понятия абсолютного пространства и времени, а также от определения движения тела относительно этого абсолютного пространства.
Каждое движение тела происходит относительно определенного тела отсчета, и поэтому все физические процессы и законы должны формулироваться по отношению к точно указанной системе отсчета или координат. Следовательно, не существует никакого абсолютного расстояния, длины или протяженности, так же как не может быть никакого абсолютного времени.
Отсюда становится также ясным, что для Эйнштейна основные физические понятия, такие, как пространство и время, приобретают ясный смысл только после указания тех экспериментальных процедур, с помощью которых можно их проверить. «Понятие, — пишет он, — существует для физики постольку, поскольку есть возможность в конкретном случае найти, верно оно или нет». Вместо абстрактных рассуждений об абсолютном движении в теории относительности рассматривают конкретные движения тел по отношению к конкретным системам отсчета, связанным с конкретными телами.
Другой важный результат теории относительности:
Связь обособленных в классической механике понятий пространства и времени в единое понятие пространственно-временной непрерывности (континуума).
Как мы уже знаем, положение тела в пространстве определяется тремя его координатами х, у, z, но для описания его движения необходимо ввести еще четвертую координату — время. Таким образом, вместо разобщенных координат пространства и времени теория относительности рассматривает взаимосвязанный мир физических событий, который часто называют четырехмерным миром Германа Минковского (1864—1909), по имени немецкого математика и физика, впервые предложившего такую трактовку. Главная заслуга Минковского, по мнению Эйнштейна, состоит в том, что он впервые указал на формальное сходство пространственно-временной непрерывности специальной теории относительности с непрерывностью геометрического пространств Евклида.
Новые понятия и принципы теории относительности существенно изменили не только физические, но и общенаучные представления о пространстве, времени и движении, которые господствовали в науке более двухсот лет. Особенно резкое сопротивление они встретили со стороны людей, придерживающихся так называемого здравого смысла, который в конечном итоге также ориентируется на доминирующие в обществе научные взгляды, почерпнутые из классической науки. Действительно всякий, кто впервые знакомится с теорией относительности, нелегко соглашается с ее выводами. Опираясь на повседневный опыт, трудно представить, что длина линейки или твердого тела в движущейся инерциальной системе сокращается в направлении их движения, а временной интервал увеличивается.
В связи с этим представляет интерес парадокс близнецов, который нередко приводят для иллюстрации теории относительности. Пусть один из близнецов отправляется в космическое путешествие, а другой — остается на Земле. Поскольку в равномерно движущемся с огромной скоростью космическом корабле темп времени замедляется, и все процессы происходят медленнее, чем на Земле, то космонавт, вернувшись на нее, окажется моложе своего брата. Такой результат кажется парадоксальным с точки зрения привычных представлений, но вполне объяснимым с позиций теории относительности.
Необычные результаты, которые дает теория относительности, сразу же поставили вопрос об их опытной проверке. Сама эта теория возникла из электродинамики, и поэтому все эксперименты, которые подтверждают электродинамику, косвенно подтверждают также теорию относительности. Но кроме подобных косвенных свидетельств, существуют эксперименты, которые непосредственно подтверждают выводы теории относительности. Одним из таких экспериментов является опыт, поставленный французским физиком Арманом Физо (1819—1896) еще до открытия теории относительности. Он задался целью определить, с какой скоростью распространяется свет в неподвижной жидкости и жидкости, протекающей по трубке с некоторой скоростью. Если в покоящейся жидкости скорость света равна w, то скорость v в движущейся жидкости можно определить тем же способом, каким мы определяли скорость движущегося человека в вагоне по отношению к полотну дороги. Трубка играет здесь роль полотна дороги, жидкость — роль вагона, а свет — бегущего по вагону человека. С помощью тщательных измерений, многократно повторенных разными исследователями, было установлено, что результат сложения скоростей соответствует здесь преобразованию Лоренца и, следовательно, подтверждает выводы специальной теории относительности. Наиболее выдающимся подтверждением этой теории был отрицательный результат опыта американского физика Альберта Майкельсона (1852—1931), предпринятый для проверки гипотезы о световом эфире. Согласно господствовавшим в то время воззрениям, все мировое пространство заполнено эфиром — гипотетическим веществом, являющимся источником световых волн. Вначале эфир уподоблялся упругой механической среде, а световые волны рассматривались как результат колебаний этой среды, то есть, как волны, сходные с появляющимися на поверхности жидкости, вызванные колебаниями частиц жидкости. Но эта механическая модель эфира в дальнейшем встретилась с серьезными трудностями, так как, будучи твердой упругой средой, эфир должен был оказывать сопротивление движению небесных тел, но ничего этого в действительности не наблюдалось. В связи с этим пришлось отказаться от механической модели, но существование эфира как особой всепроницающей среды по-прежнему признавалось.
Для того чтобы обнаружить движение Земли относительно неподвижного эфира, Майкельсон решил измерить время прохождения светового луча по горизонтальному направлению движения Земли и направлению, перпендикулярному к этому движению. Если существует эфир, то время прохождения светового луча по горизонтальному и перпендикулярному направлениям должно быть неодинаковым; но никакой разницы Майкельсон не обнаружил. Тогда для спасения гипотезы об эфире Лоренц предположил, что в горизонтальном направлении происходит сокращение тела в направлении движения.
Полностью отрицательный результат опыта Майкельсона стал для Эйнштейна 18 лет позже решающим экспериментом для доказательства того, что никакого эфира как абсолютной системы отсчета не существует.
Вопрос № 5 Отличие живых систем от неживых.
Первые живые существа появились на нашей планете около 3 млрд. лет назад. От этих ранних форм возникло бесчисленное множество видов живых организмов, которые, появившись, процветали в течение более или менее продолжительного времени, а затем вымирали. От ранее существовавших форм произошли и современные организмы, образующие четыре царства живой природы: более 1,5 млн. видов животных, 500 тыс. видов растений, значительное количество разнообразных грибов, а также множество прокариотических организмов. К числу свойств живого обычно относят следующие:
¨ Живые организмы характеризуются сложной, упорядоченной структурой. Уровень их организации значительно выше, чем в неживых системах.
¨ Живые организмы получают энергию из окружающей среды, используя ее на поддержание своей высокой упорядоченности. Большая часть организмов прямо или косвенно использует солнечную энергию.
¨ Живые организмы активно реагируют на окружающую среду. Если толкнуть камень, то он пассивно сдвигается с места. Если толкнуть животное, оно отреагирует активно: убежит, нападет или изменит форму. Способность реагировать на внешние раздражения – универсальное свойство всех живых существ, как растений, так и животных.
¨ Живые организмы не только изменяются, но и усложняются. Так у растения или животного появляются новые ветви или новые органы, отличающиеся по своему химическому составу от породивших их структур.
¨ Все живое размножается. Эта способность к самовоспроизведению, пожалуй, самая поразительная способность живых организмов. Причем потомство и похоже, и в то же время чем-то отличается от родителей. В этом проявляется действие механизмов наследственности и изменчивости, определяющих эволюцию всех видов живой природы.
¨ Сходство потомства с родителями обусловлено ещё одной замечательной особенностью живых организмов – передавать потомкам заложенную в них информацию, необходимую для жизни, развития и размножения. Эта информация содержится в генах – единицах наследственности, мельчайших внутриклеточных структурах. Генетический материал определяет направление развития организма. Вот почему потомки похожи на родителей. Однако эта информация в процессе передачи несколько видоизменяется, искажается. В связи с этим потомки не только похожи на родителей, но и отличаются от них.
¨ Живые организмы хорошо приспособлены к среде обитания и соответствуют своему образу жизни. Строение крота, рыбы, лягушки, дождевого червя полностью соответствует условиям, в которых они живут.
Есть несколько фундаментальных отличий в вещественном, структурном и функциональном планах. В вещественном плане в состав живого обязательно входят высокоупорядоченные макромолекулярные органические соединения, называемые биополимерами, - белки и нуклеиновые кислоты (ДНК и РНК). В структурном плане живое отличается от неживого клеточным строением. В функциональном плане для живых тел характерно воспроизводство самих себя. Устойчивость и воспроизведение есть и в неживых системах. Но в живых телах имеет место процесс самовоспроизведения. Не что-то воспроизводит их, а они сами. Это принципиально новый момент.
Также живые тела отличаются от неживых наличием обмена веществ, способностью к росту и развитию, активной регуляцией своего состава и функций, способностью к движению, раздражимостью, приспособленностью к среде и т.д. Неотъемлемым свойством живого является деятельность, активность. «Все живые существа должны или действовать, или погибнуть. Мышь должна находиться в постоянном движении, птица летать, рыба плавать и даже растение должно расти».
Два главных компонента биосферы - живые организмы и среда их обитания - непрерывно взаимодействуют между собой и находятся в тесном, органическом единстве, образуя целостную динамическую систему.
Говоря о принципах существования биосферы, В.И. Вернадский прежде всего уточнял понятие и способы функционирования живого вещества. Живой организм является неотъемлемой частью земной коры и изменяющим ее агентом, а живое вещество - это совокупность организмов, участвующих в геохимических процессах. Организмы берут из окружающей среды химические элементы, строящие их тела, и возвращают их после смерти и в процессе жизни в туже самую среду. Тем самым и жизнь, и косное вещество находится в непрерывном тесном взаимодействии, в круговороте химических элементов. При этом живое вещество служит основным с и с т е м о о б р а з у ю щ и м фактором и связывает биосферу в единое целое.
Обладая значительно большей активностью, чем неорганическая природа, живые организмы стремятся к постоянному совершенствованию и размножению соответствующих систем, включая биоценозы. Последние в свою очередь неизбежно входят во взаимодействия между собой, что в конечном счете уравновешивает живые системы различного уровня. В результате достигается динамическая гармония всей суперсистемы жизни – биосферы.
Возникновение жизни и биосферы представляют собой проблему современного естествознания. Постепенное развитие живого вещества в пределах биосферы, к переходу ее в ноосферу ( от греческого "ноос" -разум). Под ноосферой понимают сферу взаимодействия природы и общества.
Ноосфера ("ноос" - по-гречески означает разум, дух. ) - новое эмоциональное состояние биосферы, при котором разумная деятельность человека становится решающим фактором ее развития. Для ноосферы характерно взаимодействие человека и природы: связь законов природы с законами мышления и социально-экономическими законами.
Уровень воздействия человека на окружающую среду зависит в первую очередь от технической вооруженности общества. Она была крайне мала на начальных этапах развития человечества. Однако с развитием общества, ростом его производительных сил ситуация изменилась кардинальным образом. XX столетие - век научно-технического прогресса. Связанный с качественно новым взаимоотношением науки, техники и технологии, он колоссально увеличил масштабы воздействия общества на природу и поставил перед человеком целый ряд новых, чрезвычайно острых проблем.
Изучение влияния техники на биосферу и природу в целом нуждается не только в прикладном, но и в глубоком теоретическом осмыслении. Техника все менее остается только вспомогательной силой для человека. Все больше проявляется ее автономность.
В результате преобразования человеком естественной среды обитания можно говорить уже о реальном существовании нового ее состояния - о техносфере. Понятие “техносфера” выражает совокупность технических устройств и систем вместе с областью технической деятельности человека. Ее структура достаточно сложна, так как включает в себя техногенное вещество, технические системы, живое вещество, верхнюю часть земной коры, атмосферу, гидросферу. Более того, с началом эры космических полетов техносфера вышла далеко за пределы биосферы и охватывает уже околоземный космос.
Техносфера все больше преобразует природу, изменяя прежние и создавая новые ландшафты, активно влияя на другие сферы и оболочки Земли, и прежде всего опять-таки на биосферу.
По масштабам распространения экологические проблемы можно подразделить на:
– локальные: загрязнение подземных вод токсичными веществами,
– региональные: повреждение лесов и деградация озер в результате атмосферных выпадений загрязнителей,
– глобальные: возможные климатические изменения вследствие увеличения содержания углекислого газа и других газообразных веществ в атмосфере, а также истощения озонового слоя.
Совокупное воздействие интенсивного сельского хозяйства, возросшей добычи полезных ископаемых и урбанизации значительно усилило деградацию потенциально возобновимых ресурсов – верхнего почвенного слоя, лесов, пастбищ, а также популяций диких животных и растений.
Индустриализация значительно увеличила власть людей над природой и в то же время уменьшила численность населения, живущего в непосредственном контакте с ней. В результате люди, особенно в промышленно развитых странах, еще сильнее уверились в том, что их назначение состоит в покорении природы. Многие серьезные ученые убеждены, что, пока будет сохраняться подобное мироощущение, будут продолжать разрушаться и системы жизнеобеспечения Земли.
Охрана почв от человека является одной из важнейших задач человека, так как любые вредные соединения, находящиеся в почве, рано или поздно попадают в организм человека.
Во-первых, происходит постоянное вымывание загрязнений в открытые водоемы и грунтовые воды, которые могут использоваться человеком для питья и других нужд.
Во-вторых, эти загрязнения из почвенной влаги, грунтовых вод и открытых водоемов попадают в организмы животных и растений, употребляющих эту воду, а затем по пищевым цепочкам опять-таки попадают в организм человека.
В-третьих, многие вредные для человеческого организма соединения имеют способность аккумулироваться в тканях, и, прежде всего, в костях.
По оценкам исследователей, в биосферу поступает ежегодно около 20-30 млрд. т. твердых отходов, из них 50-60 % органических соединений, а в виде кислотных агентов газового или аэрозольного характера – около 1 млрд. т. И всё это меньше чем на 6 млрд. человек!
Существуют природные ресурсы, необходимые человечеству, как воздух. Но нет, пожалуй, такого ресурса, кроме самого воздуха, отсутствие которого становилось бы неразрешимой проблемой для человека уже менее чем через минуту.
Известно, что загрязнение атмосферы происходит в основном в результате работы промышленности, транспорта и т. п., которые в совокупности выбрасывают ежегодно выбрасывают «на ветер» более миллиарда твердых и газообразных частиц.
Основными загрязнителями атмосферы на сегодняшний день являются окись углерода и сернистый газ. Но, конечно, нельзя забывать и о фреонах, или хлорфторуглеводородах. Именно их большинство ученых считают причиной образования так называемых озоновых дыр в атмосфере. Фреоны широко используются в производстве и в быту в качестве хладореагентов, пенообразователей, растворителей, а также в аэрозольных упаковках. А именно с понижением содержания озона в верхних слоях атмосферы медики связывают рост количества раковых заболеваний кожи.
Третий, не менее важный, чем небо над головой и земля под ногами, фактор существования цивилизации – водные ресурсы планеты.
На свои нужды человечество использует главным образом пресные воды. Их объём составляет чуть больше 2% гидросферы, причём распределение водных ресурсов по земному шару крайне неравномерно. В Европе и Азии, где проживает 70% населения мира, сосредоточено лишь 39% речных вод. Общее же потребление речных вод возрастает из года в год во всех районах мира. Известно, например, что с начала нынешнего века потребление пресных вод возросло в 6 раз, а в ближайшие несколько десятилетий возрастёт еще, по меньшей мере, в 1,5 раза.
Недостаток воды усугубляется ухудшением её качества. Используемые в промышленности, сельском хозяйстве и в быту воды поступают обратно в водоёмы в виде плохо очищенных или вообще неочищенных стоков.
Таким образом, загрязнение гидросферы происходит, прежде всего, в результате сброса в реки, озера и моря промышленных, сельскохозяйственных и бытовых сточных вод. Согласно расчетам ученых, в конце ХХ века для разбавления этих самых сточных вод может потребоваться 25 тыс. кубических км. пресной воды, или практически все реально доступные ресурсы такого стока! Нетрудно догадаться, что именно в этом, а не в росте непосредственного водозабора – главная причина обострения проблемы пресной воды.
Изменяя свой мир, человек, желает он того или нет, существенно вмешивается в жизнь своих соседей по планете. По данным Международного союза охраны природы, с 1600 г. на Земле вымерло 94 вида птиц и 63 вида млекопитающих. Кроме того, уменьшаются в количестве и исчезают редкие насекомые, что связано как с реакцией на применение различного рода пестицидов, так и с уничтожением их коренных мест обитания.
Механизм гибели вида гораздо проще, чем его можно себе представить. Зоологи поняли это, когда им удалось проанализировать большое число неудачных случаев акклиматизации животных в угодьях, безусловно, подходящих для завозимых видов. Оказалось, что неудачами кончался завоз малых групп животных. Выяснилось, что 2-3 пары животных при отсутствии постоянных, пусть даже сравнительно редких контактов с себе подобными, не могут обжить территорию. В большинстве случаев у них подавляется способность к размножению или они гибнут от так называемого «стресса», или болезни напряжения. Подобное же положение возникает при большом разряжении естественной популяции. Совершенно необязательно уничтожать всех до одного животных, чтобы обречь вид на исчезновение, достаточно сильно сократить его численность, уменьшить или разрознить участки обитания, в чем человечество, особенно в последние столетия, заметно преуспевает.
Биосфера реагирует также на космические воздействия. Ближайшими к биосфере космическими агентами являются Луна и Солнце, а также потоки космических лучей несолнечного происхождения. Все эти агенты влияют на биосферу, но безусловно, наиболее существенным космическим фактором является Солнце, активность которого имеет циклический характер.
Ритмика Солнца как бы дублируется в ритмике биогеосферы. В отсутствие такой подстройки вряд ли вообще могла бы состоится биосфера. Ритмика космических агентов является важнейшим адаптационным фактором. Чтобы жить в согласии с абиотической природой, все живое вынуждено адаптироваться к космическим ритмам. Последние выступает в качестве глобального синхронизатора процессов биосферы, и тем самым в значительной степени обеспечивается их согласованность.
Биосфера реагирует на космические факторы весьма избирательно. Очевидно, что они составляют необходимую основу ее существования. Многочисленные данные свидетельствуют о единстве биосферы и космоса и их взаимовлиянии, где преобладающим абиотическим фактором является космос, прежде всего Солнце. Именно от солнечной активности зависят погодные и климатические условия, продуктивность сельского хозяйства и даже пики творческой активности деятелей науки и искусства.
Анализ биологической эволюции подвел вплотнуюк миру человека. Для нас, людей, человек – центр всего сущего. Ясно, что это центр обращает на себя пристальное внимание ученых.
По критериям зоологической систематики человека составляет вид Homo sapiens и относится к царству животных, типу хордовых, классу млекопитающих, отряду приматов, подотряду узконосых, надсемейству гоминоидов, семейству гоминид, роду Homo.
По своему генотипу человек наиболее близок к понгидам, крупным человекообразным обезьянам.
Продолжительность существования вида Homo sapiensa от появления человека умелого до позднего неоантропа и далее составляет около 2 млн. лет. По современным научным данным весьма правдоподобной выглидит гипотеза о возникновении примитивного Homo sapiensa около 200 тыс. лет назад в Африке и постепенном расселении его по планете.
Каждый человек является носителем специфического, индивидуального набора генов, вследствие чего он, как уже говорилось, генетически уникален. Свойства человека, как и других живых существ, во многом детерминированы генотипом, а их передача от поколения к поколению происходит на основе законов наследственности. Индивид наследует от родителей такие свойства, как телосложение, рост, массу, особенности скелета, цвет кожи, глаз и волос, химическую активность клеток. Многие также говорят о наследовании способности к вычислению в уме, склонности к тем или иным наукам и т.д.
Для понимания роли наследственности и среды в онтогенезе человека важное значение имеют такие понятия, как «генотип» и «фенотип». Генотип — это наследственная основа организма, совокупность генов, локализованных в его хромосомах. Иными словами, это та генетическая конституция, которую организм получает от своих родителей. Фенотип — совокупность всех свойств и признаков организма, сформировавшихся в процессе его индивидуального развития.
Фенотип определяется взаимодействием организма с условиями среды, в которых протекает его развитие. В отличие от генотипа фенотип изменяется в течение всей жизни организма. Таким образом, фенотип зависит от генотипа и среды. Одинаковые генотипы (у однояйцевых близнецов), оказавшись в различных средах, могут давать различные фенотипы. С учетом всех факторов воздействия фенотип человека можно представить состоящим из нескольких элементов:
- биологические задатки, кодируемые в генах;
- среда (социальная и природная);
- деятельность индивида;
- ум (сознание, мышление).
Исходя из сложной структуры фенотипа человека, можно сказать, что предметом евгеники, о которой шла речь выше, является только один — первый из указанных элементов. Представители евгеники абсолютизируют именно его. В то же время социальные элементы фенотипа человека остаются вне их поля зрения. В этом состоит ограниченность позиции последователей данной теории.
Взаимодействие наследственности и среды в развитии человека имеет место на всем протяжении его жизни. Но особую важность оно приобретает в периоды формирования организма: эмбрионального, грудного, детского, подросткового и юношеского. Именно в это время наблюдается интенсивный процесс развития организма и формирования личности.
Наследственность определяет то, каким может стать организм, но развивается человек под одновременным влиянием обоих факторов — и наследственности, и среды. Сегодня становится общепризнанным, что адаптация человека осуществляется под влиянием двух программ наследственности: биологической и социальной. Все признаки и свойства любого индивида являются, таким образом, результатом взаимодействия его генотипа и среды. Поэтому каждый человек есть и часть природы, и продукт общественного развития.
Наиболее полное разграничение психики человека на сознательное и бессознательное вёл австрийский учёный Зигмунд Фрейд. Он назвал сознательное и бессознательное соотносительными понятиями, выражающими особенности работы человеческой психики.
В современной терминологии представление об уровнях строения психики по Фрейду можно описать следующим образом:
бессознательное - принципиально недоступное сознанию содержание, включающее ценностные установки, ориентации, мотивы и составляющее энергетическое ядро личности;
подсознательное - эмоционально нагруженные воспоминания, которые могут быть осознаны с помощью техники психоанализа;
досознательное - содержание, которое при необходимости может легко стать осознанным, например подпороговое восприятие и схема реализации автоматических действий;
сознание - рефлексивное содержание сознания, поддающееся произвольной регуляции.
Быть сознательным - это, прежде всего, чисто описательный термин, который опирается на самое непосредственное и надежное восприятие. Опыт показывает нам далее, что психический элемент, например представление, обыкновенно не бывает длительно сознательным. Наоборот, характерным является то, что состояние сознательности быстро проходит; представление в данный момент сознательное, в следующее мгновение перестает быть таковым, однако может вновь стать сознательным при известных, легко достижимых условиях. Каким оно было в промежуточный период - мы не знаем; можно сказать, что оно было скрытым (latent), подразумевая под этим то, что оно в любой момент способно было стать сознательным. Если мы скажем, что оно было бессознательным, мы также дадим правильное описание. Это бессознательное в таком случае совпадает со скрыто или потенциально сознательным.
Под бессознательным мы можем понимать две разные вещи. Во-первых, - это действие, совершаемое автоматически, рефлекторно, когда причина его не успела дойти до сознания или при естественном отключении сознания (во сне, при гипнозе, в состоянии сильного опьянения, при лунатизме и пр.). Во-вторых, - это активные психические процессы, непосредственно не участвующие в сознательном отношении субъекта к действительности, а поэтому и сами в данный момент не осознаваемые.
Какими различными ни казались бы сознательное и бессознательное, их ни в коем случае нельзя отделять друг от друга. Их можно рассматривать только как единое целое, как сказал об этом Зигмунд Фрейд: "У нас нет и не может быть никакого представления о форме существования бессознательного, о том, каким оно является само по себе, независимо от сознания".
¨ Живые организмы характеризуются сложной, упорядоченной структурой. Уровень их организации значительно выше, чем в неживых системах.
¨ Живые организмы получают энергию из окружающей среды, используя ее на поддержание своей высокой упорядоченности. Большая часть организмов прямо или косвенно использует солнечную энергию.
¨ Живые организмы активно реагируют на окружающую среду. Если толкнуть камень, то он пассивно сдвигается с места. Если толкнуть животное, оно отреагирует активно: убежит, нападет или изменит форму. Способность реагировать на внешние раздражения – универсальное свойство всех живых существ, как растений, так и животных.
¨ Живые организмы не только изменяются, но и усложняются. Так у растения или животного появляются новые ветви или новые органы, отличающиеся по своему химическому составу от породивших их структур.
¨ Все живое размножается. Эта способность к самовоспроизведению, пожалуй, самая поразительная способность живых организмов. Причем потомство и похоже, и в то же время чем-то отличается от родителей. В этом проявляется действие механизмов наследственности и изменчивости, определяющих эволюцию всех видов живой природы.
¨ Сходство потомства с родителями обусловлено ещё одной замечательной особенностью живых организмов – передавать потомкам заложенную в них информацию, необходимую для жизни, развития и размножения. Эта информация содержится в генах – единицах наследственности, мельчайших внутриклеточных структурах. Генетический материал определяет направление развития организма. Вот почему потомки похожи на родителей. Однако эта информация в процессе передачи несколько видоизменяется, искажается. В связи с этим потомки не только похожи на родителей, но и отличаются от них.
¨ Живые организмы хорошо приспособлены к среде обитания и соответствуют своему образу жизни. Строение крота, рыбы, лягушки, дождевого червя полностью соответствует условиям, в которых они живут.
Есть несколько фундаментальных отличий в вещественном, структурном и функциональном планах. В вещественном плане в состав живого обязательно входят высокоупорядоченные макромолекулярные органические соединения, называемые биополимерами, - белки и нуклеиновые кислоты (ДНК и РНК). В структурном плане живое отличается от неживого клеточным строением. В функциональном плане для живых тел характерно воспроизводство самих себя. Устойчивость и воспроизведение есть и в неживых системах. Но в живых телах имеет место процесс самовоспроизведения. Не что-то воспроизводит их, а они сами. Это принципиально новый момент.
Также живые тела отличаются от неживых наличием обмена веществ, способностью к росту и развитию, активной регуляцией своего состава и функций, способностью к движению, раздражимостью, приспособленностью к среде и т.д. Неотъемлемым свойством живого является деятельность, активность. «Все живые существа должны или действовать, или погибнуть. Мышь должна находиться в постоянном движении, птица летать, рыба плавать и даже растение должно расти».
Вопрос № 6 Биосфера и ее границы. Техносфера. Ноосфера.
Термин “биосфера” впервые был использован в 1875 г. Австрийским геологом Э. Зюссом. Под биосферой понимается вся совокупность всех живых организмов вместе со средой их обитания, в которую входят: вода, нижняя часть атмосферы и верхняя часть земной коры, населенная микроорганизмами.Два главных компонента биосферы - живые организмы и среда их обитания - непрерывно взаимодействуют между собой и находятся в тесном, органическом единстве, образуя целостную динамическую систему.
Говоря о принципах существования биосферы, В.И. Вернадский прежде всего уточнял понятие и способы функционирования живого вещества. Живой организм является неотъемлемой частью земной коры и изменяющим ее агентом, а живое вещество - это совокупность организмов, участвующих в геохимических процессах. Организмы берут из окружающей среды химические элементы, строящие их тела, и возвращают их после смерти и в процессе жизни в туже самую среду. Тем самым и жизнь, и косное вещество находится в непрерывном тесном взаимодействии, в круговороте химических элементов. При этом живое вещество служит основным с и с т е м о о б р а з у ю щ и м фактором и связывает биосферу в единое целое.
Обладая значительно большей активностью, чем неорганическая природа, живые организмы стремятся к постоянному совершенствованию и размножению соответствующих систем, включая биоценозы. Последние в свою очередь неизбежно входят во взаимодействия между собой, что в конечном счете уравновешивает живые системы различного уровня. В результате достигается динамическая гармония всей суперсистемы жизни – биосферы.
Возникновение жизни и биосферы представляют собой проблему современного естествознания. Постепенное развитие живого вещества в пределах биосферы, к переходу ее в ноосферу ( от греческого "ноос" -разум). Под ноосферой понимают сферу взаимодействия природы и общества.
Ноосфера ("ноос" - по-гречески означает разум, дух. ) - новое эмоциональное состояние биосферы, при котором разумная деятельность человека становится решающим фактором ее развития. Для ноосферы характерно взаимодействие человека и природы: связь законов природы с законами мышления и социально-экономическими законами.
Уровень воздействия человека на окружающую среду зависит в первую очередь от технической вооруженности общества. Она была крайне мала на начальных этапах развития человечества. Однако с развитием общества, ростом его производительных сил ситуация изменилась кардинальным образом. XX столетие - век научно-технического прогресса. Связанный с качественно новым взаимоотношением науки, техники и технологии, он колоссально увеличил масштабы воздействия общества на природу и поставил перед человеком целый ряд новых, чрезвычайно острых проблем.
Изучение влияния техники на биосферу и природу в целом нуждается не только в прикладном, но и в глубоком теоретическом осмыслении. Техника все менее остается только вспомогательной силой для человека. Все больше проявляется ее автономность.
В результате преобразования человеком естественной среды обитания можно говорить уже о реальном существовании нового ее состояния - о техносфере. Понятие “техносфера” выражает совокупность технических устройств и систем вместе с областью технической деятельности человека. Ее структура достаточно сложна, так как включает в себя техногенное вещество, технические системы, живое вещество, верхнюю часть земной коры, атмосферу, гидросферу. Более того, с началом эры космических полетов техносфера вышла далеко за пределы биосферы и охватывает уже околоземный космос.
Техносфера все больше преобразует природу, изменяя прежние и создавая новые ландшафты, активно влияя на другие сферы и оболочки Земли, и прежде всего опять-таки на биосферу.
Вопрос № 7 Экологические проблемы современности.
Человечество слишком медленно подходит к пониманию масштабов опасности, которую создает легкомысленное отношение к окружающей среде. Между тем решение (если оно еще возможно) таких грозных глобальных проблем, как экологические, требует неотложных энергичных совместных усилий международных организаций, государств, регионов, общественности.По масштабам распространения экологические проблемы можно подразделить на:
– локальные: загрязнение подземных вод токсичными веществами,
– региональные: повреждение лесов и деградация озер в результате атмосферных выпадений загрязнителей,
– глобальные: возможные климатические изменения вследствие увеличения содержания углекислого газа и других газообразных веществ в атмосфере, а также истощения озонового слоя.
Совокупное воздействие интенсивного сельского хозяйства, возросшей добычи полезных ископаемых и урбанизации значительно усилило деградацию потенциально возобновимых ресурсов – верхнего почвенного слоя, лесов, пастбищ, а также популяций диких животных и растений.
Индустриализация значительно увеличила власть людей над природой и в то же время уменьшила численность населения, живущего в непосредственном контакте с ней. В результате люди, особенно в промышленно развитых странах, еще сильнее уверились в том, что их назначение состоит в покорении природы. Многие серьезные ученые убеждены, что, пока будет сохраняться подобное мироощущение, будут продолжать разрушаться и системы жизнеобеспечения Земли.
Охрана почв от человека является одной из важнейших задач человека, так как любые вредные соединения, находящиеся в почве, рано или поздно попадают в организм человека.
Во-первых, происходит постоянное вымывание загрязнений в открытые водоемы и грунтовые воды, которые могут использоваться человеком для питья и других нужд.
Во-вторых, эти загрязнения из почвенной влаги, грунтовых вод и открытых водоемов попадают в организмы животных и растений, употребляющих эту воду, а затем по пищевым цепочкам опять-таки попадают в организм человека.
В-третьих, многие вредные для человеческого организма соединения имеют способность аккумулироваться в тканях, и, прежде всего, в костях.
По оценкам исследователей, в биосферу поступает ежегодно около 20-30 млрд. т. твердых отходов, из них 50-60 % органических соединений, а в виде кислотных агентов газового или аэрозольного характера – около 1 млрд. т. И всё это меньше чем на 6 млрд. человек!
Существуют природные ресурсы, необходимые человечеству, как воздух. Но нет, пожалуй, такого ресурса, кроме самого воздуха, отсутствие которого становилось бы неразрешимой проблемой для человека уже менее чем через минуту.
Известно, что загрязнение атмосферы происходит в основном в результате работы промышленности, транспорта и т. п., которые в совокупности выбрасывают ежегодно выбрасывают «на ветер» более миллиарда твердых и газообразных частиц.
Основными загрязнителями атмосферы на сегодняшний день являются окись углерода и сернистый газ. Но, конечно, нельзя забывать и о фреонах, или хлорфторуглеводородах. Именно их большинство ученых считают причиной образования так называемых озоновых дыр в атмосфере. Фреоны широко используются в производстве и в быту в качестве хладореагентов, пенообразователей, растворителей, а также в аэрозольных упаковках. А именно с понижением содержания озона в верхних слоях атмосферы медики связывают рост количества раковых заболеваний кожи.
Третий, не менее важный, чем небо над головой и земля под ногами, фактор существования цивилизации – водные ресурсы планеты.
На свои нужды человечество использует главным образом пресные воды. Их объём составляет чуть больше 2% гидросферы, причём распределение водных ресурсов по земному шару крайне неравномерно. В Европе и Азии, где проживает 70% населения мира, сосредоточено лишь 39% речных вод. Общее же потребление речных вод возрастает из года в год во всех районах мира. Известно, например, что с начала нынешнего века потребление пресных вод возросло в 6 раз, а в ближайшие несколько десятилетий возрастёт еще, по меньшей мере, в 1,5 раза.
Недостаток воды усугубляется ухудшением её качества. Используемые в промышленности, сельском хозяйстве и в быту воды поступают обратно в водоёмы в виде плохо очищенных или вообще неочищенных стоков.
Таким образом, загрязнение гидросферы происходит, прежде всего, в результате сброса в реки, озера и моря промышленных, сельскохозяйственных и бытовых сточных вод. Согласно расчетам ученых, в конце ХХ века для разбавления этих самых сточных вод может потребоваться 25 тыс. кубических км. пресной воды, или практически все реально доступные ресурсы такого стока! Нетрудно догадаться, что именно в этом, а не в росте непосредственного водозабора – главная причина обострения проблемы пресной воды.
Изменяя свой мир, человек, желает он того или нет, существенно вмешивается в жизнь своих соседей по планете. По данным Международного союза охраны природы, с 1600 г. на Земле вымерло 94 вида птиц и 63 вида млекопитающих. Кроме того, уменьшаются в количестве и исчезают редкие насекомые, что связано как с реакцией на применение различного рода пестицидов, так и с уничтожением их коренных мест обитания.
Механизм гибели вида гораздо проще, чем его можно себе представить. Зоологи поняли это, когда им удалось проанализировать большое число неудачных случаев акклиматизации животных в угодьях, безусловно, подходящих для завозимых видов. Оказалось, что неудачами кончался завоз малых групп животных. Выяснилось, что 2-3 пары животных при отсутствии постоянных, пусть даже сравнительно редких контактов с себе подобными, не могут обжить территорию. В большинстве случаев у них подавляется способность к размножению или они гибнут от так называемого «стресса», или болезни напряжения. Подобное же положение возникает при большом разряжении естественной популяции. Совершенно необязательно уничтожать всех до одного животных, чтобы обречь вид на исчезновение, достаточно сильно сократить его численность, уменьшить или разрознить участки обитания, в чем человечество, особенно в последние столетия, заметно преуспевает.
Вопрос № 8 Биосфера и космос. Человек и космос.
Биосфера и космос – это два различных мегауровня организации универсума, между которыми существует тесное единство. Став относительно самостоятельной силой, биосфера сама определяет геологический лик Земли, в частности она способствовала обогащению атмосферы кислородом.Биосфера реагирует также на космические воздействия. Ближайшими к биосфере космическими агентами являются Луна и Солнце, а также потоки космических лучей несолнечного происхождения. Все эти агенты влияют на биосферу, но безусловно, наиболее существенным космическим фактором является Солнце, активность которого имеет циклический характер.
Ритмика Солнца как бы дублируется в ритмике биогеосферы. В отсутствие такой подстройки вряд ли вообще могла бы состоится биосфера. Ритмика космических агентов является важнейшим адаптационным фактором. Чтобы жить в согласии с абиотической природой, все живое вынуждено адаптироваться к космическим ритмам. Последние выступает в качестве глобального синхронизатора процессов биосферы, и тем самым в значительной степени обеспечивается их согласованность.
Биосфера реагирует на космические факторы весьма избирательно. Очевидно, что они составляют необходимую основу ее существования. Многочисленные данные свидетельствуют о единстве биосферы и космоса и их взаимовлиянии, где преобладающим абиотическим фактором является космос, прежде всего Солнце. Именно от солнечной активности зависят погодные и климатические условия, продуктивность сельского хозяйства и даже пики творческой активности деятелей науки и искусства.
Вопрос № 9 Вопросы антропогенеза в современной антропологии.
Систему современных наук можно уподобить некоторому спектру, в котором присутствуют моменты дискретности и непрерывности. Именно поэтому при введении той или иной жесткой классификации сразу же выявляются пограничные науки. Если естествознание противопоставляется гуманитаристике, то интересующая нас антропология (от греч. Antropos – человек), учение о человеке, попадает в разряд пограничных наук. Главная особенность антропологических концепций состоит в непременном совместном рассмотрении как биологических, так и социальных факторов.Анализ биологической эволюции подвел вплотнуюк миру человека. Для нас, людей, человек – центр всего сущего. Ясно, что это центр обращает на себя пристальное внимание ученых.
По критериям зоологической систематики человека составляет вид Homo sapiens и относится к царству животных, типу хордовых, классу млекопитающих, отряду приматов, подотряду узконосых, надсемейству гоминоидов, семейству гоминид, роду Homo.
По своему генотипу человек наиболее близок к понгидам, крупным человекообразным обезьянам.
Продолжительность существования вида Homo sapiensa от появления человека умелого до позднего неоантропа и далее составляет около 2 млн. лет. По современным научным данным весьма правдоподобной выглидит гипотеза о возникновении примитивного Homo sapiensa около 200 тыс. лет назад в Африке и постепенном расселении его по планете.
Вопрос № 10 Биологическое и социальное в онтогенезе человека.
В современной литературе существует два различных подхода к решению проблемы о роли социальных и биологических факторов в индивидуальном развитии человека. Одни авторы утверждают, что оно целиком обусловлено генами, абсолютизируя, таким образом, биологический фактор. Это направление называется панбиологизм. Вторая точка зрения состоит в том, что все люди рождаются с одинаковыми генетическими задатками, а главную роль в развитии их способностей играют воспитание и образование. Данная концепция получила название пансоциологизм.Каждый человек является носителем специфического, индивидуального набора генов, вследствие чего он, как уже говорилось, генетически уникален. Свойства человека, как и других живых существ, во многом детерминированы генотипом, а их передача от поколения к поколению происходит на основе законов наследственности. Индивид наследует от родителей такие свойства, как телосложение, рост, массу, особенности скелета, цвет кожи, глаз и волос, химическую активность клеток. Многие также говорят о наследовании способности к вычислению в уме, склонности к тем или иным наукам и т.д.
Для понимания роли наследственности и среды в онтогенезе человека важное значение имеют такие понятия, как «генотип» и «фенотип». Генотип — это наследственная основа организма, совокупность генов, локализованных в его хромосомах. Иными словами, это та генетическая конституция, которую организм получает от своих родителей. Фенотип — совокупность всех свойств и признаков организма, сформировавшихся в процессе его индивидуального развития.
Фенотип определяется взаимодействием организма с условиями среды, в которых протекает его развитие. В отличие от генотипа фенотип изменяется в течение всей жизни организма. Таким образом, фенотип зависит от генотипа и среды. Одинаковые генотипы (у однояйцевых близнецов), оказавшись в различных средах, могут давать различные фенотипы. С учетом всех факторов воздействия фенотип человека можно представить состоящим из нескольких элементов:
- биологические задатки, кодируемые в генах;
- среда (социальная и природная);
- деятельность индивида;
- ум (сознание, мышление).
Исходя из сложной структуры фенотипа человека, можно сказать, что предметом евгеники, о которой шла речь выше, является только один — первый из указанных элементов. Представители евгеники абсолютизируют именно его. В то же время социальные элементы фенотипа человека остаются вне их поля зрения. В этом состоит ограниченность позиции последователей данной теории.
Взаимодействие наследственности и среды в развитии человека имеет место на всем протяжении его жизни. Но особую важность оно приобретает в периоды формирования организма: эмбрионального, грудного, детского, подросткового и юношеского. Именно в это время наблюдается интенсивный процесс развития организма и формирования личности.
Наследственность определяет то, каким может стать организм, но развивается человек под одновременным влиянием обоих факторов — и наследственности, и среды. Сегодня становится общепризнанным, что адаптация человека осуществляется под влиянием двух программ наследственности: биологической и социальной. Все признаки и свойства любого индивида являются, таким образом, результатом взаимодействия его генотипа и среды. Поэтому каждый человек есть и часть природы, и продукт общественного развития.
Вопрос № 11 Бессознательное и сознательное в человеке.
Одной из величайших загадок, над разгадкой которой уже не одно столетие трудятся учёные мужи всего мира, является тайна человеческого разума. Этого прекрасного дара, которым обладает человек и благодаря которому он владеет полётом в мир мечты и фантазии, в прошлое и в грядущее, благодаря которому он достиг столь высокого уровня развития и может воплощать в жизнь самые дерзновенные свои замыслы.Наиболее полное разграничение психики человека на сознательное и бессознательное вёл австрийский учёный Зигмунд Фрейд. Он назвал сознательное и бессознательное соотносительными понятиями, выражающими особенности работы человеческой психики.
В современной терминологии представление об уровнях строения психики по Фрейду можно описать следующим образом:
бессознательное - принципиально недоступное сознанию содержание, включающее ценностные установки, ориентации, мотивы и составляющее энергетическое ядро личности;
подсознательное - эмоционально нагруженные воспоминания, которые могут быть осознаны с помощью техники психоанализа;
досознательное - содержание, которое при необходимости может легко стать осознанным, например подпороговое восприятие и схема реализации автоматических действий;
сознание - рефлексивное содержание сознания, поддающееся произвольной регуляции.
Быть сознательным - это, прежде всего, чисто описательный термин, который опирается на самое непосредственное и надежное восприятие. Опыт показывает нам далее, что психический элемент, например представление, обыкновенно не бывает длительно сознательным. Наоборот, характерным является то, что состояние сознательности быстро проходит; представление в данный момент сознательное, в следующее мгновение перестает быть таковым, однако может вновь стать сознательным при известных, легко достижимых условиях. Каким оно было в промежуточный период - мы не знаем; можно сказать, что оно было скрытым (latent), подразумевая под этим то, что оно в любой момент способно было стать сознательным. Если мы скажем, что оно было бессознательным, мы также дадим правильное описание. Это бессознательное в таком случае совпадает со скрыто или потенциально сознательным.
Под бессознательным мы можем понимать две разные вещи. Во-первых, - это действие, совершаемое автоматически, рефлекторно, когда причина его не успела дойти до сознания или при естественном отключении сознания (во сне, при гипнозе, в состоянии сильного опьянения, при лунатизме и пр.). Во-вторых, - это активные психические процессы, непосредственно не участвующие в сознательном отношении субъекта к действительности, а поэтому и сами в данный момент не осознаваемые.
Какими различными ни казались бы сознательное и бессознательное, их ни в коем случае нельзя отделять друг от друга. Их можно рассматривать только как единое целое, как сказал об этом Зигмунд Фрейд: "У нас нет и не может быть никакого представления о форме существования бессознательного, о том, каким оно является само по себе, независимо от сознания".
