Понятие природы. Современные научные представления о природе

Природа - это материя, взятая во всем многообразии ее форм.

 

То есть, она включает в себя звезды, планеты, элементарные частицы, реки, океаны, леса, а также все многообразие различных форм жизни на Земле.

Каковы же современные научные представления о природе?

Доступная для наших исследований природа условно подразделяется человеком на три структурных уровня:

 

ОСНОВНЫЕ СТРУКТУРНЫЕ УРОВНИ ПРИРОДЫ: МИКРОМИР - элементарные частицы, атомы, молекулы МАКРОМИР - клетки, организмы, сообщества организмов МЕГАМИР - звезды, планеты, галактики, метагалактики

 

Рассмотрим каждый из этих уровней.

В основе материального мира лежат объекты МИКРОМИРА - элементарные частицы, атомы и молекулы. В настоящее время известны сотни видов элементарных частиц. За исключением электрона, исследования которого начались еще в прошлом веке, все они были обнаружены в ХХ столетии. Свойства элементарных частиц резко отличаются от свойств привычных нам материальных объектов. Одновременно они обладают и корпускулярными и волновыми свойствами, то есть ведут себя и как частица и как волна.

Элементарные частицы подразделяются на тяжелые частицы - АДРОНЫ (протоны, нейтроны, мезоны) и легкие частицы - ЛЕПТОНЫ (электрон, нейтрино). Адроны и лептоны и лежат в основе АТОМА. Атомы, в свою очередь, взаимодействуя между собой, образуют МОЛЕКУЛЫ.

Помимо элементарных частиц, микромир включает в себя и такой объект как ВАКУУМ. Физический вакуум это не пустота, как считалось совсем недавно. Это особое состояние материи. И в физическом вакууме постоянно происходят сложные процессы связанные с непрерывным появлением и исчезновением ВИРТУАЛЬНЫХ ЧАСТИЦ (существующих очень короткое время). Вакуум способен резко изменить свою структуру в результате, так называемых, ФАЗОВЫХ СКАЧКОВ. В результате их возникает огромное количество устойчивых элементарных частиц и выбрасывается колоссальное количество энергии.

На изучение микромира человечество затрачивает колоссальные средства. Есть ли в этом смысл, практическая польза для нас, или нет? В чем вы ее видите?

 

МАКРОМИР. Главным структурным элементом макромира является живая клетка. Это особая биологическая организация материи, возникшая на планете Земля. Как же возникла клетка? По этому поводу существует множество гипотез. Рассмотрим одну из них.

Формирование клетки началось уже в газопылевом облаке, в период формирования нашей Галактики. Первоначально здесь возникают различные соединения углерода и водорода.

Из углеродных соединений и других химических элементов, в частности, аммиака, возникают аминокислоты, или органические кислоты, являющиеся основным компонентом белка.

Аминокислоты, вступая во взаимодействие друг с другом, образовали крупные биологические молекулы - ДНК и РНК.

Молекулы нуклеиновых кислот имеют свойство самовоспроизведения себе подобных, так как записанная в них информация позволяет управлять всем процессом образования белковых веществ. Именно таким образом и могли возникнуть первые клетки.

По последним научным данным первые признаки жизни на Земле появились примерно 3,8 миллиарда лет назад.

Около 2 миллиардов лет назад произошел качественный скачок в их развитии. Появились клетки, способные к фотосинтезу. Они использовали энергию солнечного света для химических реакций, в процессе чего выделялся кислород. Появление его в огромных количествах радикально изменило характер Земной атмосферы. Новые формы жизни стали быстро распространяться по поверхности планеты.

Какие еще гипотезы существуют по поводу возникновения жизни на Земле, и каково ваше отношение к ним? Какую гипотезу вы считаете наиболее правильной и почему?

Каковы же основные уровни организации живой материи на Земле?

Прежде всего, ПОПУЛЯЦИЯ - сообщество особей одного вида проживающих на определенной территории. Например, популяция зубров в Беларуси, популяция кенгуру в Австралии, пингвинов в Антарктиде.

Любая популяция является единой системой. Внутри ее регулируются поведение, размножение входящих в нее организмов.

Например, когда биомасса саранчи превышает определенный предел, включаются механизмы, тормозящие программы их размножения. При увеличении числа пчел в улье популяция начинает делиться (происходит роение). В рамках популяции существуют программы поведения, регулирующие поведение особей. Это могут быть звуковые сигналы, запахи и др.

Вы не раз замечали, что даже наши домашние животные - кошки, собаки обязательно "метят" свою территорию. Аналогично поступают и дикие животные в природе. Во время брачных игр у животных также существуют определенные правила поведения. Проигравший в поединке самцов, обязан покинуть данный прайд.

Следующим уровнем является БИОЦЕНОЗ. Это взаимодействие множества популяций между собой и окружающей средой.

Например, лес - это биоценоз, в котором взаимосвязаны популяции растений, мхов, насекомых, птиц и зверей. Все они представляет собой целостную систему. Благодаря этому создаются условия для их совместного существования. Вмешательство человека, нарушение биоценоза, зачастую приводит к катастрофическим последствиям.

В период так называемой "культурной революции" в Китае маоисткое руководство пришло к выводу, что главной причиной низких урожаев зерновых и постоянного голода населения являются воробьи. Дескать, именно стаи воробьев съедают огромное количество зерна. Мао поставил задачу - уничтожить всех воробьев в стране. Тогда, по его мнению, будет окончательно решен продовольственный вопрос. Против бедных птиц была организована крупномасштабная компания по уничтожению. За год воробьи были почти полностью истреблены. А на следующий год Китай был охвачен страшным голодом. Посевы зерновых были полностью уничтожены долгоносиком, естественный враг которого - воробей был истреблен. Китаю пришлось платить золотом за покупку воробьев в других странах.

В 70-е годы аналогичная компания была развернута и у нас в Белоруссии, только против волков. "Серых хищников" надлежало полностью уничтожить, чтобы обезопасить стада колхозного скота. За шкуру убитого животного охотнику выплачивали хорошие премиальные. И процесс пошел. Но когда популяция волка в Республике была почти сведена на нет, начался массовый падеж в наших лесах не только лосей, кабанов, оленей, но и целого ряда других животных. Оказалось, что волк - это в первую очередь "санитар леса", добычей которого становятся больные, ослабленные животные, вероятные источники будущих страшных эпидемий. Уничтожив волка - это крайне необходимое звено биоценоза, мы сразу же включили нежелательный механизм их распространения.

Прошло еще много лет, прежде чем численность популяции волка в Белоруссии была восстановлена.

А проблема Арала, Сибирских лесов, да и многих других регионов Земного шара.

Особенно не везло в этом отношении такому континенту планеты как Австралия.

В XIX столетии сюда одним из фермеров были завезены из Латинской Америки кактусы. Он решил у себя на ферме использовать их как в Мексике - в качестве живой изгороди. Кактусы прекрасно адаптировались в австралийских условиях и стали катастрофически размножаться - благо естественных врагов у них здесь не было. Через несколько десятилетий австралийским фермерам пришлось вести настоящую войну с кактусами - их корчевали, сжигали, травили, но результата это не давало. Пришлось покупать и ввозить в Австралию маленького мексиканского мотылька, гусеницы которого просто выедают кактус изнутри, не давая ему размножаться. Достигнув, наконец, равновесия в биоценозе Австралия справилась с этой бедой. Но ненадолго.

В скором времени австралийцам опять пришлось воевать - на этот раз с совершенно безобидной в Европе виноградной улиткой.

До сегодняшнего дня они пытаются одолеть еще одну напасть - кроликов, завезенных когда-то сюда из Европы, катастрофически размножившихся (вспомните аналогичную ситуацию с кроликами у отца Федора из "Двенадцати стульев"), и превративших неизвестно во что некогда прекрасные австралийские пастбища.

 

Высший уровень организации макромира - БИОСФЕРА.

Единственным пока примером биосферы является планета Земля.

В этой целостной системе различные биоценозы взаимодействуют как между собой, так и с окружающей средой. При нарушении этого взаимодействия меняется вся структура жизни на планете.

В настоящее время существует гипотеза, согласно которой, вся планета - это живой организм, реагирующий совершенно по-разному на то, что происходит в нем. Поэтому различные природные катаклизмы, эпидемии и многое другое - это своеобразная реакция планеты на негативную деятельность человека. И как любой организм в случае болезни борется с ней, вплоть до отторжения нежизнеспособного органа грозящего гибелью всему организму, так и Земля способна уничтожить человечество, если оно не изменит своего отношения к ней.

Ваше отношение к этой теории?

 

МЕГАМИР - включает в себя звезды, планеты, галактики, метагалактики.

Как же он возник?

Согласно представлениям современной космологии, примерно 15-20 миллиардов лет назад произошел взрыв сверхплотной материальной субстанции, в результате чего образовались звезды, планеты и другие космические объекты. Взрыв был вызван перестройкой физического вакуума.

Что же представляют собой известные нам космические объекты? Элементарные частицы, ядра атомов могут образовывать особое состояние материи называемое ПЛАЗМА. Звезды и представляют собой огромные плазменные тела. В их недрах непрерывно протекают термоядерные реакции, в результате чего выделяется большое количество энергии. Звезды подразделяются в зависимости от энергетического запаса и размеров на различные типы.

К какому типу звезд относится наше Солнце?

 

ПЛАНЕТЫ - это космические тела со сложной внутренней структурой.

Имеют ядро, литосферу, а в ряде случаев, атмосферу и гидросферу.

Сколько всего планет в нашей Солнечной системе и каково их расположение?

По имеющимся научным данным, возникновение нашей планеты можно объяснить следующим образом: с момента возникновения наше Солнце окружало газопылевое облако. Постепенно пылевые частицы концентрировались в центральной плоскости, и масса их возрастала. Когда плотность и масса слоя достигла определенного критического уровня, его собственное тяготение стало соперничать с тяготением Солнца. Пылевое облако оказалось неустойчивым и распалось на отдельные пылевые сгустки. Они и стали основой множества плотных тел или планет Солнечной системы.

Формирование нашей Земли началось 5-6 миллиардов лет назад. С образованием твердого тела начался геологический период планеты, который продолжается до сегодняшнего дня.

Первоначально Земля была холодной. Но радиоактивные вещества, входившие в ее состав, начали самопроизвольно распадаться. Выделявшиеся при этом газы и водяные пары, положили начало атмосфере и гидросфере.

Помимо звезд и планет в космосе обнаружены и так называемые ЧЕРНЫЕ ДЫРЫ. Их существование было предсказано еще А.Энштейном. Через 80 лет, в 1994 году его предсказание было подтверждено с помощью американского космического телескопа " Хабл". Черная дыра зафиксирована на расстоянии 52 миллиона световых лет от Земли, в созвездии Девы.

Объект имеет массу равную 3 миллиардам масс Солнца, но занимает пространство равное нашей Солнечной системе. Представляет собой спиралевидный диск, который вращается со скоростью 550 км/сек.

На основе имеющихся данных и фотографий был сделан вывод о том, что черные дыры возникают после того, как ядро гигантской звезды, использовав запас ядерного топлива, схлопывается или происходит его КАЛАПС. При этом создается гравитационная сила такой мощности, что из ядра не может вырваться даже свет звезды. Под действием гравитационных сил создается воронкообразный диск, вращающийся с огромной скоростью и втягивающий в эту бездну все новые и новые звезды.

 

Скопления звезд и планетных систем образуют ГАЛАКТИКИ.

Галактика, в которой находится наша Солнечная система представляет собой гигантский диск, диаметр которого - 100 тысяч световых лет, а толщина - 1500 световых лет. Наше Солнце находится на расстоянии примерно - 30 тысяч световых лет от ядра. Ядро галактики, состоящее из скопления звезд, газа и пыли мы наблюдать не можем; оно закрыто от нас обширной пылевой туманностью. Через несколько миллионов лет Земля выйдет из этого "экрана" и будет подвергнута "жестким" излучениям идущим от ядра, что может губительно сказаться на состоянии и развитии жизни на нашей планете.

Галактики образуют скопления - СИСТЕМЫ ГАЛАКТИК. Еще более высокий уровень организации макромира - МЕТАГАЛАКТИКА, или система взаимодействующих скоплений галактик.

Космология допускает существование множества миров подобных нашей Метагалактике. Их сложное взаимодействие образует многоярусную БОЛЬШУЮ ВСЕЛЕННУЮ - мир, с бесконечным разнообразием форм и видов материи.