Религиозно-мифологический подход.

а.Он предполагает, что то, что существует подлинно, существует вне рамок пространства и времени.

б..Существование пространства и времени связано с неподлинным или несубстанциальным способом существования вещей (принцип относительности).

в. Пространство и время имеют иерархически организованную структуру, они качественно различны, ад – внизу, рай – наверху, мир имеет центр, начало и т.д.

2.Философско-теоретический подход. В его рамках существуют

а.Субстанциальный подход.

б.атрибутивный подход.

в.реляционный подход.

г.субъективно-идеалистический. Его важность - указание на то, что представление пространства и времени тесно связано с обыденным опытом человека.

3.Естественонаучный подход.

1.Классическая физика. Она предполагает

а.Время

* существует само по себе и не зависит от физических процессов, происходящих в мире

* все моменты времени между собой одинаковы, время однородно

* ход времени везде и всегда (в прошлом, настоящем и будущем) одинаков

* время бесконечно, простирается от настоящего неограниченно назад в прошлое и неограниченно вперед в будущее

* время обладает одним измерением

* с промежутками времени могут быть проведены измерения и действия как с геометрическими отрезками

б.Пространство

* существует само по себе и ни от чего в своем существовании не зависит

* везде и всюду одинаково по своим свойствам. Все его точки равноправны и одинаковы - оно изотропно

* в любой момент времени П одно и тоже

* пространство не имеет границ, оно бесконечно

* пространство имеет три измерения

* пространственные отношения описываются геометрией Евклида

Все эти свойства подтверждаются обыденным человеческим опытом.

С течением времени выясняется, что многие факты не укладываются в эту модель. Возникает новая трактовка пространства и времени, но при этом, в соответствии с "принципом соответствия", классическое понимание пространство и время не считается ложным. Оно признается истинным, т.е. соответствующим для определенной области явлений.

Пространство и время в теории относительности Эйнштейна.

Создание этой теории опирается на "принцип относительности" Галилея и новые физические открытия прежде всего на открытие конечности скорости света. Сам же принцип относительности имеет как-бы общефилософский источник - тезис "все относительно", "все существует относительно чего-то.

Галилей сформулировал свой принцип следующим образом - во все инерциальных системах отсчета, т. е. системах, движущихся равномерно и прямолинейно относительно друг друга (т.е. собственно по инерции), движение тел происходит по одинаковым законам (путешественник в каюте корабля, часы имеют одинаковый ритм хода). Именно поэтому при врещении Земли нас не сдувает, мы не ощущаем вращения. Из этого принципа в частности следует, что между покоем и движением, если оно прямолинейно и равномерно, нет никакой принципиальной разницы. Разница - лишь в точке зрения или системе отсчета. То, что покоится в одной системе, движется в другой и наоборот. Развивая идеи Галилея Эйнштейн в 1905 году создал т.н. "специальную теорию относительности", в которой еще не учитывалась сила тяготения и ускорение тел. В специальной теории Эйнщтейн расширил сферу действия принципа относительности Галилея, доказав, что ему подчиняются не только механические, но и электромагнитные процессы. Кроме того, он доказал, что предположение об ограниченной скорости физических взаимодействия скоростью света приводит к ряду парадоксов, решение которых невозможно, если предполагать существование каких-то абсолютных и физически не взаимосвязанных между собой иВ если не рассматривать пространство и время как различные аспекты единого физического пространственно-временного континуума, зависящие друг от друга в своих физических характеристиках.

В чем состояла основная проблема, которую решал Эйнштейн. Скорость движения обычных объектов всегда зависит от системы отсчета, в которой она измеряется.

Скорость света всегда абсолютна, она не складывается ни с какими скоростями и не зависит от той системы отсчета, в которой она измеряется. Во всех этих системах она одинакова. Эта одинаковость - универсальна и абсолютна.

Но в таком случае возникает 2 проблемы

1.Одновременности мировых событий - одновременное в одной системе отсчета неодновременно в другой,

2.Соизмеримости временных промежутков (час в одной системе оказывается больше или меньше часа в другой).

Для решения этих проблем Эйнштейн в своей специальной теории относительности предложил рассматривать мир как систему объектов, каждый из которых обладает т.н. "собственным" временем, которое в каждой инерциальной, для данного объекта, системе отсчета протекает по своему, и которое может быть измерено по разному в системах отсчета, движущихся относительно этого объекта.

При таком рассмотрении замедление или ускорение течения времени не существует самого по себе, собственное время всегда одинаково, ускорение или замедление зависит от того, какой наблюдатель его фиксирует.

Дальнейшие исследование Эйнштейна привели его к созданию тн. общей теории относительности, в которой была выявлено влияние тяготения на все физические процессы в мире, в том числе и его пространственно-временные характеристики. Кроме того, общая теория относительности распространяется не только на инерциальные системы, но и на ускоряющиеся. Если специальная теория относительности предполагает, что о скорости тела можно говорить лишь в относительном смысле, в зависимости от системы кординат, в которой она измеряется, то общая теория утверждает, что и об ускорении тела можно говорить лишь в относительном смысле.

  

СВОЙСТВА ПРОСТРАНСТВА И ВРЕМЕНИ

Все свойства пространства и времени зависят от специфики движения и структуры соответствующих материальных систем и могут быть выведены из них.

Обычно выделяют всеобщие и особенные свойства пространства и времени. Всеобщие - проявляются на всех уровнях развития материального мира (материальный - мир, в котором вещь существует через "другое").

 К всеобщим свойствам пространства относят:

1. его неразрывную связь с временем.

2.его зависимость от структурных отношений в материальных системах.

3.протяженность - рядоположенность различных мерных элементом (отрезков, объемов). Наличие протяженности делает возможным движение материальных объектов, их структурность, количественное измерение пространства.

Следует отметить, что само это наличие протяженности - лишь проявление спцецифики существования объектов. Объекты по сущности своей протяженны и структурны.

К всеобщим свойствам пространства относят и единство прерывности и непрерывности (границы разделяют и соединяют). Прерывность пространства проявляется в раздельном существовании материальных оббъектов - каждый из них собственной сущностью отделен от другого (поэтому, можно сказать, что простарнство прерывается или ограничивается временем - отношение к другому ограничивается отношением к себе). Непрерывность пространства выражается в его связности - в нем нет разрывов.

Всеобщим свойством пространства является трехмерность. Все материальные процесс в нашей вселенной реализуются в пространстве трех измерений. В физике и математике говорят и о многомерных пространстах. Но это пространства, вводимые для более удобного описания исследуемого объекта, но не реальное пространство.

Всеобщим совйством пространства явлется его метрика, выражаемая в различных геометриях.

К всеобщим свойства времени относят его сущностную связь с пространством, с движением материальных объектов, длительность, асиметрию, единство прерывности и непрерывности, связность, зависимость от структурных отношений в материальных объектах.

Длительность времени связана с сохранениемм относительной устойчивости материальных объектов. Длительность образуется путем возникновения одного момента времени (существования) вслед за другим благодаря конечной скорости изменения материальных процессов.

Прерывность времени связана с ограниченностью существования конкретных объектов. Но поскольку мир сохраняется, прерывность времени относительна: абсолютной же является его непрерывность.

Асиметрия или однонаправленность (изотропность) времени значает его изменение только от прошлого к будущему, т.е. необратимое изменение. В пространстве можно двигаться в любом направлении: в т.ч. и назад. Во времени движение в прошлое невозможно. Возможна лишь некоторая цикличность процесса, но всегда это новый процесс.

Всеобщим свойством пространства и времени явялется их завимость от специфики протекания материальных процессов. Так: согласно теории относительности с возрастанием скорости движения тел уменьшаются их размеры в сторону направления движения, замедляются все происходящие вних процессы. Замедление процессов происходит и под действие гравитационных полей, создаваемых большими скоплениями вещества. Под действием таких полей происходит и искривление пространства: что проявляется в искривлении световых лучей в гравитационных полях.

К всеобщим свойствам пространства и времени относят их бесконечность.

 Пространство и время однородны.

 

 

ТЕМА 2.  МЕГАМИР.

  

Под мегамиром понимается вся единая сокупность космических объектов (от Вселенной до спутников, астероидов и т.д.) и среда их взаимодействия (вакуум, пространство, время).

В истории науки существовало 3 основных подхода к решению проблемы Начала мегамира.

1.Креационизм – предполагает творение мира богом-личностью (Бог – великий математик и механик). Это подход Коперника, Галилея, Ньютона.

2.Преформизм – предполагает, что мир возникает в результате необходимого самооотрицания, распада некоторого исходного первоначала мира, причем вся последовательность развития мира каким-то образом заложена в исходном первоначале, что практически предопределяет конкретные формы существования мира.

  3.Синергетизм – предполагает, что мир как упорядоченная система вохзникает в результате структурирования некого изначально неупорядоченого состояния – "хаоса".

Современая космология совмещает два последних подхода, предполагая, что мир возникает из некоторого единого начала, из которого рождается некоторое неупорядоченное состояние, существующее как последовательность неравновесных физических систем, каждая из которых проходя одну из так называемых точек бифуркации реализует один из вероятных сценариев развития.

К вопросу о времннных параметрах существоания мегамира существовало 5 основных подходов:

1.Мегамир существует вечно, т.е. вообще не вознивает и не исчезает. Это происходит в отдельных областях (Эйнштейн).

2.Мир возникает 1 раз, есть только одна Вселеная, которая когда-то исчезнет.

3.Мир – это бесконечная последовательность циклов существования.

4.Мир – это параллельное (нельзя сказать, что даже одновременное) существование сколь угодно большого количества Вселенных, отличающихся некоторыми физическими параметрами.

5.Мир – это система Вселенных с единой системой физических параметров, котрые реализуются с некоторыми вероятностными оклонениями. Одновременно есть старые и молодые вселеннные, эффективные и неэффективеными. Мир как целое рассматривается по аналогии с биологической системой с ее борьбой за существование.

1 подход сейчас практически не принимается. В зависимости от принимаемого подхода из последующих 4, решается проблема так называемого "антропного принципа".  В этом принципе фиксируется тот факт, что в основе существования нашей Вселенной существовала такая последовательность неустойчивых состояний, в которых, в итоге, реализована система закономерностей и основных физических параметров, наличие которых только и делает возможным существование человека. Т.е. возникает предположение о некоторой направленности процесса.

  

Этапы развития Вселенной.

До начала 20 векам вообще не существовало какой-либо научной и доказательной модели Вселенной, в которой бы решалась проблема ее эволюции. Даже Эйнштейн вначале предполагал, что Вселенная как однородное целое, всегда пребывает в неизменном состоянии, хотя в ее докальных участках и могут происходить глобальные космические изменения (галактик, звезд). Вселенная существовала вечно и будет вечно существовать. Она конечна, хотя и не имеет пространственных границ.

Но в 20-е годы Александр Фридман показал, что однородно распределенное вещество Вселенной не может пребывать в пространственно неизменном состоянии. Оно должно или расширяться или сжиматься. Сжиматься – под действием сил тяготения, расширяться – под действием других сил.

После смерти Фридмана астроном Эдвин Хаббл, исследуя спектры наиболее отдаленных от нас, во всех направлениях,  галактик, обнаружил в них т.н. "красное смещение", которое могло быть объяснено только "эффектом Допплера", предполагающим, что длины волн, излучаемых каикм-либо объектом зависят от того, приближается или удаляется объект по отношению к наблюдателю. Красное смещение указывало на то, что наблюдаемые галактики с огромной скоростью "разбегаются", причем все ото всех (а не именно от Земли). А это указывает на происходящий во всех областях пространства процесс расширения Вселенной.

Кроме того Хаббл установил, что по мере увеличения расстояний между галактиками, вуеличивается и скорость их взаимного удаления. Примерно определив расстояние между наиболее удаленными от нас наблюдаемыми галактиками, Хаббл определил, что такое расстояние они могли пройти за 15-20 млрд. лет. Это и считается примерным возрастом нашей наблюдаемой Вселенной.

Гипотеза о расширяющейся Вселенной с неизбежностью приводила к выводу о сушествовании некоторого состояния с которого, собственного говоря это расширение и начинается – т.е. к идее первоначальной "сингулярности".

"Сингулярность" – 1 этап существования Вселенной.

2 этап – т.н. Большой Взрыв. Наиболее общепринятой моделью БВ является теория "инфляционной Вселенной". В ней сингулярность – это некий точечный физический вакуум, наинизшее энергетическое состояние вещества, способное к моментальной энергетической активности.

Началом Вселенной является Большой взрыв, который и рассматривается как "процесс инфляции" первоначального состояния. В начальный период еще не действуют полностью известные нам физические законы и константы, например, ограничесние скорости протекания физических процессов скоростью света. В момент взрыва Вселенная и получила первоначальный импульс к пространственному раширению, преодолевающий, по крайней мере пока, энергию тяготения.

2 этап завершается фазой т.н. "холодной Вселенной" - пространства, заполненного вакуумом.

3 этап – "горячая вселенная" - моментальное высвобождение энергии вакуума  в виде излучения, вещества и антивещества, их взаимная аннигиляция, при которой из 1 млрд частиц вещества сохраняется 1 частица.

Именно на этап "горячей вселенной" указывает т.н. "реликтовое излучение" – остаточное тепловое излучение, не связанное ни с каким источником.

4 этап – остывание Вселенной, приводящее к появлению известных нам элементарных частиц, а при дальнейшем остывании – первых атомов водорода и гелия.

5 этап – возникновения 1 поколения звезд из газовых туманностей. Термоядерные реакции внутри звезд приводят к образованию основных химичесикх элементов, которые позже, при взрывах этих звезд освобождаются в пространство. В этот период образуются и первые галактики, и позже – звезды 2 поколения, к которым, возможно, и принадлежит наше солнце – 5 млрд. лет.

6 – образование Солнечной системы – 4,5 млрд.лет.

В настоящее время не существует единой концепции возникновения планетных систем. Наиболее подтвержденной является концепция существования единого механизма планетообразования, котрый является результатом взаимодействия различных физических сил: гравитациии, электромагнетизма и т.д.

Процесс планетообразования проходит несколько стадий.

1.Возникновение т.н. "первоначального тела" (звезды для планет, планеты для спутников), с достаточным магнитным и гравитационным полем, окруженного газопылевым облаком и плазменой короной.

2.Падениние частиц из облака на центральное тело и торможение их в короне на различных уровнях, в зависимости от химического состава.

3.Накопление вещества в короне, что ведет к скорости ее вращения синхронно с центральным телом. Снижение скорости компенсируется передачей энергии собственного вращения от центрального тела короне.

4.Образование пространственногго разрыва между короной и ЦТ.

5.Конденсация вещества оболочки, образование крупных материальных частиц, их слипание (аккреция) в тела.

6.Образование планет и спутников

 

ТЕМА 3. МИКРОМИР

Идея атома в истории науки.

Идея, что существующие тела состоят из каких-то составляющих их частиц возникает достаточно рано. Существовало несколько вариантов трактовки природы этих частиц.

1.Все состоит из частиц, обладающих различной природой, различия качеств вещей определяются тем, какие частицы доминируют.

2.Вещи состоят из каких-то однородных по природе частиц. Различия вещей определяются чисто внешними различиями частиц и способом их комбинации.

3.Вещи состоят из частиц, по сути тождественных миру или космосу как целому.

На самых ранних этапах развития научного понимания мира возникает и "полевая" трактовка природы составляющих тела первоначал. Это, например, энергии "инь-ян", в которые могут выступать как "поля" различной степени напряженности. Это – и три начала – инерции, энергии, упорядоченности, комбинация которых также порождает тела различной природы

В европейской традиции в естествознании оказалась доминирующей восходящай к Демокриту традиции, согласно которых природа рассматривается состоящей из вечных и неизменных, абсолютно простых и далее не разложимых элементов – частиц, атомов.

Только в конце 19 века эта концепция начинает подвергаться радикальному переосмыслению. Это связано с целым рядом различных открытий

1.Открытие электрона – отрицательно заряженная частица,. входящая в состав всех атомов.

2.Опыты Резерфорда доказали, что в атомах существуют ядра – положительно заряженные частицы, очень малого, по сравнению с атомом размера, в которых сосредоточена основная масса атома. Резерфод создает т.н. "планетарную модель" атома – положительно заряженное ядро, вокруг него электроны суммарный заряд которых компенсирует заряд ядра.

3.Изучение явления радиоактивности, в процессе которого был обнаружен процесс самопроизвольного превращения атомов одного элемента в атом другого

В результате этих открытий атом стал рассматриваться как сложная динамичная система. Было высказано предположение, что само представление о какой-то конечной элементарной частице является научно несостоятельным.частицы.

В начале 20 века Нильсом Бором создается новая модель атома. Основная проблема, которую рещала эта модель – такова. Модель Резерфорда предполагала, что электрон непрерывно движется по орбите и излучает энергию. Но возникала проблема – в таком случае он когда-то должен растратить энергию и упасть на ядро. Поскольку этого не происходит - возникает вопрос – почему?

Модель Бора предполагала

1.Существование в атоме нескольких стационарных орбит или состояний, двигаясь по которым электрон может не излучать энерги.

2.Переход с одной орбиты на другую электрон поглощает или излучает строго определенную порцию или квант энергии.

Дальнейшие исследование внутриатомных взаимодействий показали что модель Бора, использующая заимствованные из макромира образы и предположения не позволяет достаточно адекватно описывать происходящие в атоме процессы. Даже использование обычных представлений о пространстве и времени в отношении атома оказывалось проблематичным.

В настоящее время считается, что исследование внутриатомных процессов может быть реализовано в системе математических уравнений, но создание наглядно-понятной модели происходящих в атоме процессов невозможно.

 

Корпускулярно-волновой дуализм в современной физике.

Уже в начале 20 века в физике возникает предположение, что волновые свойства присущи всем видам материи – элементарным частицам, атомам, молекулам и даже макротелам.

В настоящее время это предположение доказано экспериментально (дифракция электрона).

Современное описание микромира опирается на 3 основных принципа.

1.Принцип дополнительности. В современнной физике предполагется что два противоположных описания материальных объектов являются взаимоисключающими, но одинаково необходимыми и дополняющими друг друга.

2.С принципом дополнительности тесно свяязан т.н. «принцип соотношения» неопределенностей. Он сформулирован в 1927 году Вернером Гейзенбергом, в соответствии с которым в квантовой механике не существует состояний, в которых и местоположение, и количество движения (произведение массы на скорость) имели бы вполне определенное значение. Частица со строго определенным импульсом совершенно не локализована. Чем более определенным становится импульс, тем менее определенно ее положение.

Соотношение неопределенностей гласит, что для абсолютно точной локализации микрочастицы необходимы бесконечно большие импульсы, что физически не может быть осуществлено. Более того, современная физика элементарных частиц показывает, что при очень сильных воздействиях на частицу, она вообще не сохраняется, а происходит даже множественное рождение частиц.

В более общем плане можно сказать, что только часть относящихся к квантовой системе физических величин может иметь одновременно точные значения, остальные величины оказываются неопределенными. Поэтому (например) во всякой квантовой системе не могут одновременно равняться нулю все физические величины.

Энергию системы также, можно измерить с точностью, не превышающей определенной величины. Причина этого — во взаимодействии системы с измерительным прибором, который препятствует точному измерению энергии. Из соотношения неопределенностей вытекает, что энергии возбужденных состояний атомов, молекул, ядер не могут быть строго определенными.

Из данного обстоятельства, заключающегося в том, что сам измерительный прибор влияет на результаты измерения и участвует в формировании изучаемого явления, следовало, во-первых, представление об особой «физической реальности», которой присущ данный феномен, а, во-вторых, представление о субъект-объектном единстве как единстве измерительного прибора и изучаемой реальности.

Человек перешел на тот уровень исследования, где его влияние оказывается неустранимым в ходе эксперимента и фиксируемым результатом является взаимодействие изучаемого объекта и измерительного прибора.

3.Принцип соответствия.

 

Элементарные частицы

Первой открытой элементарной частицей является электрон. В первой половине 20 века были открыты основные элементарные частиц фотон, протон, позитрон и нейтрон.

К настощему времени открыто около 300 элементарных частиц, часть из них – обнаружено экспериментально, часть – вычислены лишь теоретически.

Сам термин "элементарная частица" в настоящее время является достаточно условным, поскольку каждая частица имеет внутренню структуру, а значит можно предполагать и какой-то более глубокий уровень "элементарности".

Элементарные частицы делят по нескольким критериям.

 1.Масса покоя. Некоторые частицы не имеют массы покоя (фотоны), которая всегда предполагает скорость меньшую, чем скорость света.. Имеющие такую массу делятся на а) лептоны (легкие) - электрон- самая малая масса, нейтрино) – участвуют в слабом и электромагнитном взаимодействиии.

а)адроны – участвуют в сильном взаимодействии (протоны, нейтроны) Адроны построены из более мелких частиц – кварков (верхнего, нижнего, странного).

2,Электрический заряд. Частицы имею +, -, нулевой заряд. Практически всем известным частицам соответствует частица с противоположным зарядом. Заряд всегда кратен заряду электрона. Теоретически доказано существование частиц с дробным электрически зарядов – кварков.

3.Стабильность существования. Наиболее важную роль в создании структуры макротел играют стабильные частицы практически вечные частицы – прежде всего фотон, электрон и протон. Нестабильные частицы исчезают в момент своего возникновения.

4.Спин – собственный момент импульса элементарной частицы (орбитальный угловой импульс и угловй импульс вращения). 

Выделяют элементарные частицы бозоны – с целыми спинами и фермионы – с полуцелыми.

Основные физические взаимодействия.

Известны четыре основных физических взаимодействия, которые определяют структуру нашего мира: сильные, слабые, электромагнитные и гравитационные.

I.Сильные взаимодействия осуществляется внутри атомного ядра. Например именно припомощи сильного взаимодесвия положитеольно заряженные протоны вядре не разлетаются под действием сил электростатического отталкивания.

Сильные взаимодействия открыты Э. Резерфордом в 1911 году одновременно с открытием атомного ядра (этими силами объясняется рассеяние а-частиц, проходящих через вещество).

II. Электромагнитное взаимодействие в 100-1000 раз слабее сильного взаимодействия, но более дальнодействующее. Это взаимодействие свойственно электрически заряженным частицам. Проявление – полярные сияния, молния и т.д. В течении долгого времени электрические и магнитные взаимодействия изучались по отдельности. Лишь в сер. 19 в. они рассматриваются как различные проявления некоторого единого взаимодействия. Носителем этого взаимодействия является не имеющий заряда фотон – квант электромагнитного поля. Благодаря ему электроны и атомные ядра образуют атомы, а атомы – молекулы. При этом сам фотон электрически нейтрален. Сила действия ЭМВ обратно пропорциональна квадрату рассмляния между взаимодействующими телами.

III. Слабое взаимодействие. Существует между различными частицами и связано главным образомс распадом частиц. Именно со слабым взаимодействие связан распад нейтрона на протон, электрон и нейтрино.

За счет слабого взаимодействия светит Солнце (протон превращается в нейтрон, позитрон и нейтрино).

IV. Гравитационное взаимодействие во много раз слабее электромагнитного. В космических масштабах оно проявляет себя как тяготение или притяжение. Не сушществует гравитационной силы отталкивания. До сих пор неясно, что это за сила – или это поле, или искривленное пространство-время или что-то другое. Сила действия гравитации обратно пропорциональна квадрату расстояния между телами.

Благодаря гравитации Вселенная существует как целое и как система устойчивых космических образований.

Все взаимодействия иосуществляются благодаря частицам-переносчикам

В настоящее время одной из важнейших задач современной науки является создание т.н. "единой теории поля", которая бы дать такую физическую теорию, которая могла бы дать целостное модель, объединяющую эти типы взаимодействий.

 

 

ТЕМА 4.  ОРГАНИЧЕСКИЙ МИР.

 

Жизнь как химический процесс. Химия и биология.

Существует точка зрения, что по своей сущности жизнь есть лишь особый уровень химических взаимодействий связанных с синтезом органических соединений. Все остальное – надстройка. Жизнь, понимаемая таким образом, является предметом химии.

Существует 4 концептуальные системы химического знания

1.Учение о составе. В нем решаются проблемы:

а.простейшего химического элемента как предела химического разложения вещества, переходящего без изменения состава из состава одного сложного тела в состав другого.

б.проблема образования простейших химического соединения.

в.проблема функциональных характеристик химических соединений.

В рамках этого направления определяются основные химические элементы, соединения и реакции, характерные для живых организмов.

2.Структурная химия. Она исследует пространственные структуры химических соединений – молекул, макромолекул, монокристаллов и методы практического использования знания этих структур. Именно на основе этой химии создаются модели органического синтеза., происходящего в живых организмах, в том числе самопроизвольного синтеза молекул, отвечающих за передачу наследственного материала.

3.Учение о химических процессах. В его рамках исследуются комплексные технологии управления химическими процессами. Выделяют термодинамические    технологии – использование различных давлений, температур и кинетические – использование различных концентраций вещества, катализаторов, способов смешения реагентов и т.д. С точки зрения этого направления живые системы рассматриваются как сложные саморегулирующиеся химические процессы.

4.Эволюционная химия, изучающая процессы самоорганизации - самопроизвольного синтеза химических соединений, в результате которого возникают вещества, более сложные, чем исходные. Именно эта химия наиболее тесно связано с биологией, поскольку позволяет рассматривать биологические системы как своеобразные химические лаборатории.

Считается, что на основе принципов, которые реализуются в биологических системах можно создать технологии, с принципиально большим КПД.

Одним из основных понятий ЭХ является понятие самоорганизации.

В эволюционной химии существует два подхода к решению проблемы самоорганизации добиологических систем, в результатет которой возникает жизнь..

1 – субстратный, предполагает, постепенный на добиологическом уровне происходит отбор тех химических элементов (органогенов), которые затем и становятся основой жизненного процесса. Это прежде всего углерод, кислород, водород, азот. Именно эти элементы способны к образованию прочных и динамичных химических соединений, обеспечивающих наиболее эффективно процесс обмена веществ с окружающей средой. Кроме того, в момент появления живого осуществляется процесс отбора органических соединений, из которых состоит живое. Позже этот отбор практически прекращается и органические вещества (кислоты, белки), которые входят в состав организмов всех уровней практически идентичны по химическому составу (например, аминокислоты гемоглобина одинаковы у всех позвоночных).

2 – функциональный подход – связан прежде всего с исследование тех химических процессов, которые способны в итоге привести к появлению жизни. С точки зрения функционального подхода то, что мы называет живым может возникать даже из железа.

В настоящее время наиболее общепринятой является т.н. общая теория химической эволюции и биогенеза, объединяющая два этих подхода. Важнейшим понятием этой теории является понятие катализа – изменения интенсивности протекания химических процессов при помощи веществ, ускоряющих или замедляющих химические реакции, но непосредственно не участвующих в них. Считается, что существование жизни связано с появлением специфических катализаторов, увеличивающих энергетическую эффективность реагентов буквально в тысячи раз. На ранних стадиях развития Земли многие химические реакции протекали под действием больших температур, электрических напряжений. С приближением к современным земным условием действие этих факторов заменялось действием катализаторов.

 

Биология и ее структура.

Биология – наука о живом, его строении, формах активности, природных сообществах живых организмов, их распространении и развитии, связях друг с другом и неживой природой.

В настоящее время биология представляет систему наук, в которой по различным критериям можно выявить выявить несколько структур.

1.По объектам исследования выделяют – вирусологию, бактериологию, ботанику, зоологию, антропологию.

2.По свойствам живого выделяют – морфологию – науку о строении живых организмов, физиологию – науку о функционировании живых организмов, молекулярную биологию – науку о микроструктуре живых тканей и клеток, экологию – науку об отношении живого и окружающей среды, генетику – науку о законах наследственности и изменчивости.

3.По уровню организации живого организма выделяют – анатомию – науку о макроскопическом строении животных, гистологию – науку о строении живых тканей, цитологию – науку о строении живых клеток.

Системность биологии связана с ее ценнтральной установкой на восприят е живого как целостной системы, отдельные уровни которого невозможно понять в нее выяснения их связи с этим целым.

 

Сущность живого и его признаки.

Существует несколько определений живого. Энгельс - жизнь - это способ существования белковых тел, связанный с постоянным обменом веществ с окружающей средой. В настоящее время живое определяется через перечисление его основных свойств.

К таким свойствам относят

- сложную упорядоченную структуру

- получение энергии из окружающейся среды для активного поддержания упорядоченности

- активное реагирование живого на изменение внешней среды, вплоть до опережающего реагирования

- усложнение живого в процессе его индивидуального и общего развития

- способность к воспроизводству клеток, органов и потомства

- передача наследственной информации

- оптимальная приспособенность к среде обитания и образу жизни. По отдельности эти свойства присущи и неживому, но в комплексе - только ему.

Обобщающим является определение - жизнь есть форма существования сложных, открытых систем, способных к самоорганизации и самовоспроизведению. Самоорганизация или "отрицательная энтропия" живого возрастает в процессе его эволюции.

 

Структурные уровни живого.

Существует т.н. критерий масштабности, в соответствии с которым в живом выделяют

- биосферу - всю совокупность живых организмов Земли вместе с окружающей их природной средой. За всю исорию на Земле существовало олоко 500млн. видов живых организмов. Сейчас 1.2 млн. животных, 0.5 млн. растений. На этом уровне исследования, например, рассматривается проблема изменения концентрации углекислого газа в атмосфере, образования почвенного слоя Земли.

- биогеоценоз - локальные участки или "экосистемы" биосферы (озеро, лес, море)

- биоценоз - локальная совокупность живых организмов. На этом уровне изучения живого важнейшим понятием является понятие "коэволюция" - взаимное приспособление живых видов, ведущее к повышению устойчивости всей системы в целом.

- популяции и виды - устойчивые совокупности тождественных по своим основным признакам организмов, длительно занимающих определеннное пространство и воспоизводящих себя в течении большого числа поколений.

- организм - на этом уровне изучаются анатомия, физиология, поведение отдельных особей.

- органы и ткани

- клеточный и субклеточный - процессы жизнедеятельности отдельных клеток и клеточных систем, специализации клеток, внутриклеточные процессы. Клетка - это низший уровень организации живого, обладающий всем комплексом свойств живых систем, например, способностью хранить и передавать генетическую информацию - о собственном строении и даже о строении того организма, элементом которого она является. Все живые организмы состоят из клеток и все клетки имеют некоторые общие свойства и функции. Клетки существуют как одноклеточные орга