трусики женские украина

На головну

 Самоорганізація живої та неживої природи - Біологія

Інститут європейська бізнес-школа Калінінград

Концепції сучасного природознавства

Контрольна робота

Самоорганізація живої і неживої природи

2010р.

Зміст

1. Початок всесвіту

1.1 Основні концепції космології

1.2 Освіта об'єктів Всесвіту

2. Структурування всесвіту

3. Формування Сонячної системи. Виникнення Землі

3.1 Походження Сонячної системи

3.2 Походження Землі

4. Зародження і еволюція життя на Землі

4.1 Сучасне уявлення про походження життя

4.2 Геологічні ери і еволюція життя

5. Самоорганізація людського суспільства

Висновок

Список використаної літератури

всесвіт сонячний система земля

Введення

В останні десятиліття розвивається уявлення про те, що матерії спочатку властива тенденція не тільки до руйнування впорядкованості та поверненню до вихідного хаосу, але і до утворення все більш складних і впорядкованих систем різного рівня. Подання про руйнівну тенденції матерії сформувалося в результаті розвитку двох галузей класичної фізики - статистичної механіки та термодинаміки, - які описують поведінку ізольованих (замкнутих) систем, т. Е. Систем не обмінюється ні енергією, ні речовиною з навколишнім середовищем. При цьому особлива роль належить другому початку термодинаміки, що визначає необоротність процесів перетворення енергії в замкнутій системі. Такі процеси рано чи пізно призводять систему до її самому простому станом - термодинамічної рівноваги, яке еквівалентно хаосу, коли відсутня будь-яка впорядкованість і всі види енергії переходять в теплову, в середньому рівномірно розподілене між усіма елементами системи. У минулому обговорювалася можливість застосування другого початку термодинаміки до Всесвіту, яка покладалася замкнутою системою. З цього випливав висновок про деградацію Всесвіту - її теплової смерті.

Відомо, що всі реальні системи, від найменших до найбільших, є відкритими, т. Е. Вони обмінюються енергією і речовиною з навколишнім середовищем і не перебувають у стані термодинамічної рівноваги. У таких системах можливе утворення наростаючою впорядкованості. На даній основі виникло уявлення про самоорганізацію речових систем.

Самоорганізацією прийнято називати природні стрибкоподібні процеси, що переводять відкриту нерівноважну систему, що досягла в своєму розвитку критичного стану, в новий стійкий стан з більш високим рівнем складності і впорядкованості в порівнянні з вихідним. Критичний стан характеризується крайньою нестійкістю, якою завершується плавне еволюційний розвиток відкритої нерівноважної системи.

У концепції розвитку вирішується питання співвідношення випадкового і закономірного. Еволюційні етапи розвитку цілком детерміновані. При еволюційному розвитку поведінку системи передбачувано і навіть керовано за наявності необхідних засобів управління. У критичних точках - точках біфуркації, - досягаються на завершальній стадії еволюції, панує випадковість. Точку біфуркації можна образно представити у вигляді перехрестя з декількома відгалуженнями шляху, і на ньому, як у казці, вибір шляху означає і вибір долі.

Слід підкреслити особливу роль випадковості в процесі самоорганізації на завершальній стадії еволюційного розвитку. Саме випадковість визначає можливість переходу системи в більш впорядкований стан. Можна навести безліч прикладів, коли подібного роду випадкові переходи хоча в принципі і можливі, т. Е. Ймовірність їх не дорівнює нулю, але в реальному випадку ймовірність настільки мала, що їх досягнення з великим ступенем вірогідності можна вважати практично не реалізованим. У цьому зв'язку корисно пам'ятати, що концепція самоорганізації та синергетичний підхід, як і багато інші концепції, ідеї і навіть фундаментальні закони, мають цілком певну область застосування.

У своїй роботі я збираюся висвітлити і проаналізувати процеси самоорганізації, починаючи із Всесвітом, кінчаючи суспільством і людиною. Тільки така велика область розгляду веде до правильного і адекватного сприйняття складається сучасної наукової картини світу.

1. Початок всесвіту 1.1 Основні концепції космології

Прийнято вважати, що основні положення сучасної космології - науки про будову і еволюцію Всесвіту - почали формуватися після створення в 1917 р А. Ейнштейном першої релятивістської моделі, заснованої на теорії гравітації і претендувала на опис всього Всесвіту. Дана модель характеризувала статичний Всесвіт і, як показали астрофізичні спостереження, виявилася невірною.

Рішучий крок до найбільш повного розуміння космологічних проблем зробив в 1922 р професор Петроградського університету А.А. Фрідман (1888 - 1925). В результаті рішення космологічних рівнянь він прийшов до висновку: Всесвіт не може перебувати в стаціонарному стані - вона повинна розширюватися або звужуватися.

Наступний важливий крок був зроблений в 1924 р, коли в обсерваторії Маунт Вілсон в Каліфорнії американський астроном Е. Хаббл (1889-1953) виміряв відстань до найближчих галактик (у той час званих туманностями) і тим самим відкрив світ галактик. У 1929 р в тій же обсерваторії Е. Хаббл по червоному зсуву спектральних ліній в спектрі випромінювання галактик експериментально підтвердив теоретичний висновок А.А. Фрідмана про розширення Всесвіту і встановив емпіричний закон (закон Хаббла), згідно з яким швидкість видалення галактики ? прямо пропорційна відстані r до неї, тобто

? = Hr,

де Н- постійна Хаббла.

З плином часу постійна Хаббла поступово зменшується - розбігання галактик сповільнюється. Але таке зменшення за спостережуваний проміжок часу мізерно мало.

Зворотною величиною постійною Хаббла визначається час життя (вік) Всесвіту. З результатів спостереження розширення Всесвіту випливає, що швидкість розбігання галактик збільшується приблизно на 75 км / с на кожен мільйон парсек. При даній швидкості екстраполяція до минулого приводить до висновку, що вік Всесвіту складає 15 млрд. Років, а це означає, що весь Всесвіт 15 млрд. Років тому була зосереджена в дуже маленькій області. Передбачається, в той час щільність речовини Всесвіту була така ж, як у атомного ядра, т. Е. Весь Всесвіт представляла величезну ядерну краплю. З якихось причин ядерна крапля опинилася в нестійкому стані і вибухнула. Дане припущення лежить в основі концепції великого вибуху.

Твір часу життя Всесвіту на швидкість світла визначає радіус космологічного горизонту. Космологічний горизонт - кордон можливостей пізнавати Всесвіт допомогою астрономічних спостережень. Інформація про об'єкти, що знаходяться за космологічним горизонтом, до нас ще не дійшла, а це означає, що в принципі ми не можемо зазирнути за космологічний горизонт.

У концепції великого вибуху передбачається, що розширення Всесвіту відбувалося з однаковою швидкістю, починаючи з моменту вибуху ядерної краплі. В даний час активно обговорюється й інша гіпотеза, відповідно до якої Всесвіт не завжди розширювалася, а пульсує між кінцевими межами щільності. Ця гіпотеза називається пульсуючого Всесвіту. З неї випливає, що в деякому минулому швидкість віддалення галактик була меншою, ніж зараз, і були періоди, коли Всесвіт стискалася, тобто галактики наближалися один до одного і з тим більшою швидкістю, ніж більша відстань їх розділяло.

Починаючи з кінця 40-х років нашого століття все більше уваги в космології привертає фізика процесів на різних етапах космологічного розширення. У запропонованій в той час Г.А. Гамовим (1904-1968) моделі гарячого Всесвіту розглядалися ядерні реакції, що протікали в дуже щільному речовині в початковий момент розширення Всесвіту. При цьому передбачалося, що температура речовини була дуже високою і почала падати з розширенням Всесвіту. З даної моделі випливало, що речовина, з якої формувалися перші зірки і галактики, повинна складатися в основному з водню (75%) і гелію (25%). З неї витікав й інший важливий висновок - в сьогоднішньому Всесвіті повинне спостерігатися слабке електромагнітне випромінювання, яке зберегло пам'ять про початковий етап розвитку Всесвіту, що характеризувалася великою щільністю речовини і високою температурою. Таке випромінювання називається реліктовим.

З розвитком астрономічних засобів спостереження, зокрема, з народженням радіоастрономії, з'явилися нові можливості пізнання Всесвіту. У 1965 р американські астрофізики А. Пензиас (р. 1933р.) Та Р. Вільсон (р. 1936р.) Експериментально виявили реліктове випромінювання, за що були удостоєні в 1978р. Нобелівської премії. Реліктове випромінювання - це фонове космічне випромінювання, спектр якого близький до спектру абсолютно чорного тіла з температурою близько 3 К. Спостерігається воно на хвилях завдовжки від декількох міліметрів до десятків сантиметрів практично ізотропно.1.2 Освіта об'єктів Всесвіту

У 1963 р на дуже великих відстанях від нашої Галактики, на межі спостережуваного Всесвіту, були виявлені дивні об'єкти, що отримали назву квазарів. При порівняно невеликих розмірах (діаметр їх становить близько кількох світлових тижнів або місяців) квазари виділяють колосальну енергію, приблизно в 100 разів перевершує енергію випромінювання самих гігантських галактик, що складаються з десятків і сотень мільярдів зірок. Які фізичні процеси можуть приводити до виділення такої грандіозної кількості енергії, все ще залишається неясним. Астрономи звернули увагу на певну схожість між квазарами і ядрами деяких галактик, що проявляють особливо високу активність. Як уже зазначалося, квазари - вельми віддалені об'єкти. А чим далі від нас знаходиться той чи інший космічний об'єкт, тим у більш віддаленому минулому ми його спостерігаємо. Це пов'язано з кінцевою швидкістю поширення світла.

Квазари віддалені від нас на мільярди світлових років. Галактики же, в тому числі і галактики з активними ядрами, в середньому розташовані ближче. Отже, це об'єкти більш пізнього покоління, вони повинні утворитися слідом за квазарами. Можливо припущення: чи не є квазари протоядро майбутніх галактик? При спробі відповісти на дані питання народилася гіпотеза про чорні діри. Суть її полягає в наступному. Якщо деяка маса речовини виявляється у порівняно невеликому обсязі, критичному для неї, то під дією сил власного тяжіння така речовина починає нестримно стискуватися. Настає своєрідна гравітаційна катастрофа - гравітаційний колапс. В результаті стиснення зростає концентрація маси. І нарешті настає момент, коли сила тяжіння на її поверхні стає настільки велика, що для її подолання треба було б розвинути швидкість, що перевершує швидкість світла. Такі швидкості практично недосяжні, і із замкнутого простору чорної діри не можуть вирватися ні промені світла, ні частинки. Випромінювання чорної діри виявляється «замкненим» гравітацією. Чорні діри здатні тільки поглинати випромінювання. На рис. 2.1 зображена уявна картина проходження променів поблизу чорної діри. Промінь, що проходить на близькій відстані від неї, поглинається, а більш віддалені промені викривляються.

Рис. 2.1. Промені світла поблизу чорної діри

Передбачається, що утворення чорних дір у Всесвіті може відбуватися різними шляхами. Так, вони можуть виникати в результаті стиснення масивних зірок на заключних стадіях їхнього життя або внаслідок концентрації речовини в центральних частинах досить масивних зоряних систем. Зокрема, висловлюється припущення про те, що в ядрах галактик і квазарах можуть перебувати надмасивні чорні діри, які і є джерелом активності даних космічних об'єктів. При поглинанні чорною дірою навколишнього речовини його енергія падіння в гравітаційному полі перетворюється в інші види енергії.

Результати спостереження галактики М-87 дозволяють припустити, що в безпосередній близькості від її центру сконцентрована слабосветящіхся маса, що перевершує 5 млрд. Сонячних мас. Схожі результати отримані і для інших галактик. Можливо, це і є гігантські чорні діри або якісь інші надщільні освіти ще невідомої нам природи. Існування чорних дір випливає з загальної теорії відносності, і про їх астрономічному відкритті поки говорити ще рано.

Ще порівняно недавно основні положення космології базувалися на ідеях класичної фізики. Розвиток розглядалося як повільний і плавний процес переходу від одного стаціонарного стану до іншого. Вважалося, що зірки поступово розсіюють свою речовину, і воно накопичується у вигляді гігантських туманностей. Туманності згущуються в зірки і т. Д. Проте спостереження останніх десятиліть свідчать про те, що в розвитку матерії у Всесвіті відіграють певну роль і нестаціонарні процеси, зокрема, вибухові процеси. Можна припускати, що нестаціонарні процеси являють собою своєрідні поворотні пункти у розвитку космічних об'єктів, де відбуваються переходи з одного якісного стану в інший, утворюються нові небесні тіла. Іншими словами, виникає самоорганізація Всесвіту.

Питання про утворення космічних об'єктів в результаті нестаціонарних процесів і про самоорганізацію Всесвіту ще остаточно не вирішене. Крім того, одна з важливих проблем сучасного природознавства полягає в тому, щоб встановити, в якому фізичному стані знаходилася речовина до початку розширення Метагалактики. Мабуть, це був стан надзвичайно високої щільності. Для опису явищ, що відбуваються при такій високій щільності, сучасні фундаментальні фізичні теорії, на жаль не застосовні. За таких умов виявляються не тільки гравітаційні, але і квантові ефекти, характерні для процесів мікросвіту. А теорії, яка об'єднувала б їх, поки немає - її належить ще створити.

Одне з припущень, наступних з концепції самоорганізації, полягає в тому, що первинний згусток матерії виник з фізичного вакууму. Фізичний вакуум, як вже зазначалося, - своєрідна форма матерії, здатна за певних умов «народжувати» речовинні частинки без порушення законів збереження матерії і руху.

2. Структурування всесвіту

У ясну погоду в безмісячну ніч неозброєним оком можна нарахувати на небосхилі до трьох тисяч зірок. Але це лише невелика частина тих зірок та інших космічних об'єктів, з яких складається Всесвіт. Всесвіт - це весь існуючий матеріальний світ, безмежний в часі і просторі і нескінченно різноманітний за формами, які приймає матерія в процесі свого розвитку. Частина Всесвіту, яка доступна дослідженню астрономічними засобами, відповідними досягнутому рівню розвитку науки, називається Метагалактикою. По-іншому, Метагалактика - охоплена астрономічними спостереженнями частина Всесвіту. Вона знаходиться в межах космологічного горизонту.

Структура Всесвіту - предмет вивчення космології - однієї з важливих галузей природознавства, - що знаходиться на стику багатьох природничих наук: астрономії, фізики, хімії та ін. Головні складові Всесвіту - галактики, що представляють собою величезні зоряні системи, що містять не менше 100 млрд. Зірок. Сонце разом з планетної системою входять в нашу Галактику, спостережувану у формі Чумацького Шляху. Окрім зірок і планет, Галактика містить розріджений газ і космічну пил.

Чумацький Шлях добре видно в безмісячну ніч. Він здається скупченням світяться туманних мас, що простягнувся від однієї сторони горизонту до іншої. Спостерігаючи Чумацький Шлях в телескоп, ми виявляємо, що він складається з безлічі зірок. За формою він нагадує сплюснутий кулю, заповнений 150 млрд. Зірок, У центрі його знаходиться ядро, від якого відходить декілька спіральних зоряних гілок, що надає нашій Галактиці спіральну форму. Наша Галактика надзвичайно велика: від одного її краю до іншого світловий промінь подорожує близько 100 тис. Земних років. Більша частина її зірок зосереджена в гігантському диску товщиною близько 1500 світлових років. На відстані близько 30 тис. Світлових років від центру Галактики розташоване наше Сонце.

а - вид зверху; б - вид збоку

Рис. 2.2 - Схема положення Сонячної системи в Галактиці (відмічено хрестиком)

Основна речовина Галактики - зірки. Світ зірок незвичайно різноманітний. І хоча всі зірки - розпечені кулі, подібні Сонцю, їх фізичні характеристики розрізняються досить істотно. Є, наприклад, зірки гіганти і надгіганти. За своїми розмірами вони значно перевершують Сонце. Об'єм однієї з зірок у сузір'ї Цефея більше обсягу Сонця в 14 млрд. Разів.

Крім зірок-гігантів існують і зірки-карлики, значно поступаються за своїми розмірами Сонцю. Відомі карлики, які менше Землі і навіть Місяця. Речовина їх відрізняється надзвичайно високою щільністю. Так, якщо з матеріалу одного з найбільш щільних білих карликів можна було б виготовити гирю, рівну за розмірами звичайної кілограмової гирі, то на Землі така гиря важила б 4 тис. Т.

Ще більшою щільністю володіють нейтронні зірки. Поперечник такої зірки, що складається головним чином з ядерних частинок - нейтронів, складає всього близько 20-30 км, а середня щільність речовини досягає 100 млн. Т / см3. По суті нейтронна зірка - це величезне атомне ядро. Існування нейтронних зірок було теоретично передбачене ще в 30-х роках. Однак виявити їх вдалося в 1967 р по надзвичайному імпульсного радіовипромінюванню. Нейтронні зірки швидко обертаються, і радіо-промінь кожної обертається зірки реєструється радіотелескопом як імпульс радіовипромінювання. У цьому зв'язку нейтронні зірки подібного типу називаються пульсарами. Більшість пульсарів випромінює в радіодіапазоні від метрових до сантиметрових хвиль. Вони іноді називаються радіопульсар. Пульсари в Крабовидної туманності і ряд інших випромінюють, крім того, в оптичному, рентгенівському і гамма-діапазонах.

Зірки володіють різними поверхневими температурами - від кількох тисяч до десятків тисяч градусів. Відповідно різний і колір зірок. Порівняно «холодні» зірки - з температурою близько 3-4 тис. Градусів - червоного кольору. Наше Сонце, поверхня якого «нагріта» до 6 тис. Градусів має жовто-зелений колір. Найгарячіші зірки - з температурою, яка перевершує 12 тис. Градусів, - білі і блакитні.

У Всесвіті спостерігаються спалахи нових і наднових зірок. Такі зірки в деякий момент часу в результаті бурхливих фізичних процесів несподівано збільшуються в обсязі, «роздуваються», скидають свою газову оболонку і протягом декількох діб виділяють величезну кількість енергії - в мільярди разів більше, ніж випромінює Сонце. Потім, вичерпавши свої ресурси, вони поступово тьмяніють, перетворюючись на газову туманність. Так на місці наднової зірки утворилася Крабовидная туманність. Вона є потужним джерелом випромінювання, що свідчить про що відбуваються всередині неї інтенсивних процесах.

Зірки, складові Галактику, рухаються навколо її центру з дуже складним орбітах. З величезною швидкістю - близько 250 км / с - рухається в світовому просторі і наше Сонце, тягнучи за собою свої планети. Сонячна система робить один повний оберт навколо галактичного центру за 180 млн. Років.

Найближчі до нашій Галактиці зоряні системи віддалені від нас на відстань близько 150 тис. Світлових років. Вони видно на небі Південної півкулі як маленькі туманні плями. Вперше їх докладно описав супутник і біограф Магеллана Пігафетт під час знаменитого кругосвітньої подорожі. Вони увійшли в історію природознавства під назвою Магелланових хмар - Великого і Малого. Радіоастрономічні дослідження останніх десятиліть показали, що Магелланові хмари - це своєрідні супутники нашої Галактики: вони звертаються разом з нею навколо свого центру.

На відстані близько 2 млн. Світлових років від нас знаходиться найближча до нашої Галактиці - Туманність Андромеди. Туманність Андромеди за своєю будовою нагадує нашу Галактику, але значно перевершує її за своїми розмірами. Подібно нашій Галактиці, Туманність Андромеди має супутників - два еліптичні туманності, що складаються з величезного числа зірок.

За формою і будовою розрізняють еліптичні, спіральні, кульові і неправильної форми галактики. Майже чверть всіх вивчених галактик відносяться до еліптичних. Щільність розподілу зірок в них рівномірно убуває в напрямку від центру. Найяскравіші в них зірки - червоні гіганти. Одна з типових спіральних галактик показана на рис. 2.3. До них відноситься наша Галактика, Туманність Андромеди та багато інших. Галактика неправильної форми не має центральних ядер; закономірність розподілу зірок в них поки не виявлена. У сузір'ї Центавра спостерігається кульова галактика, яка є джерелом радіовипромінювання.

Рис. 2.3 - Спіральна галактика NGC 6814, схожа на Чумацький Шлях

3. Формування Сонячної системи. Виникнення Землі 3.1 Походження Сонячної системи

Сонячна система складається з центрального небесного тіла - зірки Сонця, 8 великих планет, що обертаються навколо нього, їх супутників, безлічі малих планет - астероїдів, численних комет і міжпланетної середовища. Великі планети розташовуються в порядку віддалення від Сонця наступним чином: Меркурій, Венера, Земля, Марс, Юпітер, Сатурн, Уран, Нептун. Дві останні планети можна спостерігати з Землі тільки в телескопи. Решта видно як більш-менш яскраві гуртки та відомі людям з часів глибокої давнини.

До теперішнього часу відомі багато гіпотез про походження Сонячної системи, в тому числі запропоновані незалежно німецьким філософом І. Кантом (1724-1804) і французьким математиком і фізиком П. Лапласом (1749-1827). Точка зору І. Канта полягала в еволюційному розвитку холодної пилової туманності, в ході якого спочатку виникло центральне масивне тіло - Сонце, а потім народилися і планети. П. Лаплас вважав первісну туманність газової і дуже гарячою, знаходиться в стані швидкого обертання. Стискаючись під дією сили всесвітнього тяжіння, туманність внаслідок закону збереження моменту імпульсу оберталася все швидше і швидше. Під дією великих відцентрових сил, що виникають при швидкому обертанні в екваторіальному поясі, від нього послідовно відділялися кільця, перетворюючись в результаті охолодження і конденсації в планети. Таким чином, відповідно до теорії П. Лапласа, планети утворилися раніше Сонця. Незважаючи на таке розходження між двома розглянутими гіпотезами, обидві вони виходять від однієї ідеї - Сонячна система виникла в результаті закономірного розвитку туманності. І тому таку ідею іноді називають гіпотезою Канта-Лапласа.

Згідно сучасним уявленням, планети сонячної системи утворилися з холодного газопилової хмари, що оточував Сонце мільярди років тому. Така точка зору найбільш послідовно відображена в гіпотезі російського вченого, академіка О.Ю. Шмідта (1891-1956), який показав, що проблеми космології можна вирішити узгодженими зусиллями астрономії і наук про Землю, насамперед географії, геології, геохімії. В основі гіпотези О.Ю. Шмідта лежить думка про утворення планет шляхом об'єднання твердих тіл і пилових частинок. Виникло біля Сонця газопилову хмара спочатку складалося на 98% з водню і гелію. Інші елементи конденсувалися в пилові частинки. Безладний рух газу в хмарі швидко припинилося: воно змінилося спокійним рухом хмари навколо Сонця.

Пилові частинки сконцентрувалися в центральній площині, утворивши шар підвищеної щільності. Коли щільність шару досягла деякого критичного значення, його власне тяжіння стало «суперничати» з тяжінням Сонця. Шар пилу виявився нестійким і розпався на окремі пилові згустки. Стикаючись один з одним, вони утворили безліч суцільних щільних тел. Найбільші з них набували майже кругові орбіти і в своєму зростанні почали обганяти інші тіла, ставши потенційними зародками майбутніх планет. Як більш масивні тіла, новоутворення приєднували до себе залишився речовина газопилової хмари. Зрештою сформувалося дев'ять великих планет, рух яких по орбітах залишається стійким протягом мільярдів років.

З урахуванням фізичних характеристик всі планети діляться на дві групи. Одна з них складається з порівняно невеликих планет земної групи - Меркурія, Венери, Землі і Mapca. Їх речовина відрізняється відносно високою щільністю: в середньому близько 5,5 г / см3, що в 5,5 рази перевершує щільність води. Іншу групу складають планети-гіганти: Юпітер, Сатурн, Уран і Нептун. Ці планети володіють величезними масами. Так, маса Урана дорівнює 15 земним масам, а Юпітера - 318. Складаються планети-гіганти головним чином з водню і гелію, а середня щільність їх речовини близька до щільності води. Судячи з усього, у цих планет немає твердої поверхні, подібної поверхні планет земної групи.

Процес утворення Сонячної системи не можна вважати досконально вивченим, а запропоновані гіпотези - досконалими. Наприклад, у розглянутій гіпотезі не враховувався вплив електромагнітного взаємодії при формуванні планет. З'ясування цього та інших питань - справа будущего.3.2 Походження Землі

До теперішнього часу відомо кілька гіпотез про походження Землі. Майже всі вони зводяться до того, що вихідною речовиною для формування планет Сонячної системи, в тому числі і Землі, були міжзоряний пил і гази, широко поширені у Всесвіті. Проте до цих пір немає однозначної відповіді на питання: яким чином у складі планет виявився повний набір хімічних елементів таблиці Менделєєва і що послужило поштовхом для початку конденсації газу і пилу в протосонячній туманність. Деякі вчені припускають, що поява різноманітності хімічних елементів пов'язано із зовнішнім фактором - вибухом наднової зірки в околицях майбутньої Сонячної системи. Такий вибух масивної зірки, в надрах і газової оболонці якої в результаті ядерних реакцій відбувався синтез хімічних елементів (зоряний нуклеосинтез), міг призвести до утворення всієї гами хімічних елементів, у тому числі і радіоактивних. Потужний вибух своєю ударною хвилею міг стимулювати початок конденсації міжзоряної матерії, з якої утворилося Сонце і протопланетний диск, згодом розпався на окремі планети внутрішньої і зовнішньої груп з поясом астероїдів між ними. Такий шлях початковій стадії формування Сонячної системи називається катастрофічним, оскільки вибух Наднової - природна катастрофа. У масштабах астрономічного часу вибухи наднових зірок - не настільки вже рідкісне явище: вони відбуваються в середньому через кілька мільярдів років.

Передбачається, що утворення планет з протоплазмова диска передувала проміжна фаза формування твердих і досить великих, до сотень кілометрів у діаметрі, тел, званих планетізімалямі, подальше накопичення і зіткнення яких стало процесом акреції (нарощування) планети. Аккреция супроводжувалася зміною гравітаційних сил.

Уявлення про тепловий стан новонародженої Землі зазнали в ХХст. принципові зміни. На противагу довго панівному думку про «вогненно-рідкому початковому стані Землі», заснованому на класичній гіпотезі Канта-Лапласа, спочатку ХХст., І особливо активно в 50-і роки, стала затверджуватися ідея про спочатку холодної Землі, надра якої в подальшому стали розігріватися внаслідок тепла при розпаді природних радіоактивних речовин. Однак у даній концепції не враховується виділення тепла при акреції і особливо при зіткненні планетезималей великих розмірів. У цьому зв'язку в даний час обговорюється ідея про вельми істотному розігріві Землі аж до температури плавлення її речовини вже на стадії акреції. Передбачається, що при такому розігріві починається диференціація Землі на оболонки і насамперед на силікатну мантію і залізне ядро. При цьому не можна виключати і радіоактивне джерело тепла, яке виділялося в результаті розпаду радіоактивних речовин, що знаходяться в планетезималей.

Виділяється тепло спричинило за собою утворення газів і водяної пари, які виходячи на поверхню, і поклали початок формування повітряної оболонки - атмосфери і водного середовища нашої планети.

Радіоактивним методом встановлено, що вік найдавніших порід, знайдених в земній корі, становить близько 4 млрд. Років. За оцінками вчених, формування Землі тривало від 5 до 6 млрд. Років. Знадобилися мільярди років, щоб утворилася наша планета - Земля. Обертаючись, цей сплюснутий біля полюсів куля летить у космічному просторі по величезній еліптичної кривої навколо Сонця.

Рис.3.1 - Вид Землі з космосу

4. Зародження і еволюція життя на Землі 4.1 Сучасне уявлення про походження життя

Питання про походження життя - один з найважчих в сучасному природознавстві. У першу чергу тому, що ми сьогодні не можемо відтворити процеси виникнення життя такими, якими вони були мільярди років тому. Адже навіть найбільш ретельно поставлений досвід буде лише моделлю, наближенням, безумовно позбавленим ряду факторів, що супроводжували появу живого на землі. І тим не менше наука успішно вирішує питання про походження живого, проводить численні дослідження, постійно розширює уявлення про зародження життя. Це цілком зрозуміло: проблема життя лежить у фундаменті всіх біологічних наук і значною мірою - всього природознавства.

Істотний внесок у вирішення питання про походження життя внесли академік АН СРСР біохімік А.І. Опарін (1894-1980), англійські натуралісти Дж. Бернал (1901-1971) і Б.С. Холдейн (1892-1964) і багато інших вчених.

Історія життя і історія Землі невіддільні одне від одного. Саме в процесах розвитку нашої планети закладалися умови майбутнього існування життя - діапазони температур, вологості, тиску, рівня радіації і т. П. Наприклад, діапазон температур, в якому існує відома нам активне життя, становить досить вузьку смугу (див. Рис. 4.1) .

Рис. 4.1 - Шкала земних і космічних температур

Одна з гіпотез про походження Землі і всієї Сонячної системи, як уже зазначалося, полягає в тому, що наша Земля і всі планети сконденсувалися з космічного пилу, що розташовувалася в околицях Сонця. Швидше за все, частинки пилу складалися з заліза з домішкою нікелю або з силікатів (речовин, до складу яких входить широко поширений на Землі кремній), наприклад силікатів магнію, і кожна частка була оточена льодом. Звичайно, крім пилу всюди присутній газ. І газ, і частинки пилу пронизували сонячною радіацією. При цьому дуже ймовірно, що на зовнішніх ділянках Сонячної системи гази могли конденсуватися, утворюючи різні леткі органічні сполуки, в яких присутній основний елемент всіх живих організмів - вуглець. Поступово Сонце розігрівало їх, гази знову випаровувалися, але деяка їх частина під дією випромінювань перетворювалася на менш леткі вуглеводні (сполуки вуглецю з воднем) і сполуки азоту.

Можливо, що саме пилові частинки, оточені оболонками з органічних сполук, об'єднуючись, утворили спочатку астероїди, а потім планети. Відомо, наприклад, що гіганти Сонячної системи - Юпітер, Сатурн, Уран - складаються в основному з метану, водню, аміаку та льоду - речовин, які є основою всіх найскладніших органічних сполук.

У той же час загальна поверхня пилинок була дуже велика. А це означає, що на ній могли утворитися різні сполуки вуглецю і азоту - прямих попередників життя.

Дане припущення доводиться тим, що ряд органічних сполук знайдений в метеоритах, наприклад аденін - біологічно дуже важливе азотна основа. Він був штучно отриманий в лабораторії при умовах, які імітували первинну атмосферу Землі. А, скажімо, органічні сполуки, які відіграють велику роль в обміні речовин живих організмів, - щавлеву, мурашину і янтарну кислоти вдалося штучно отримати при опроміненні водних розчинів вуглекислоти.

Первинна атмосфера Землі, як і інших планет, містила, очевидно, метан, аміак, водяна пара і водень. Впливаючи в лабораторії на суміш цих газів електричними розрядами, що імітують блискавку, і ультрафіолетовим випромінюванням, вчені отримали складні органічні речовини, що входять до складу живих білків, - гліцин, аланін та ін.

Таким чином, під впливом електричних розрядів, світлової та ультрафіолетової радіації ще до утворення Землі або на самій першій стадії її існування з неорганічних сполук міг виникнути ряд досить складних органічних речовин. Утворилися органічні речовини - це перший крок на шляху до життя.

Які ж елементи є основними складовими живого? Це в першу чергу кисень, вуглець, водень і азот. Їх прийнято називати органогенами. У живій клітині, наприклад, по масі міститься близько 70% кисню, 17% вуглецю, 10% водню, 3% азоту, потім йдуть фосфор, калій, хлор, сірка, кальцій, натрій, магній, залізо. Їх кількість в клітці не перевищує десятих часток відсотка. Далі йдуть мідь, цинк, йод, фтор та інші елементи, присутні в тисячних і десятитисячних частках відсотка.

Особлива роль в живих організмах належить вуглецю. Кажуть, що життя на нашій планеті "вуглецева», тому що в основі всіх органічних сполук і речовин організмів лежить вуглець.

Вуглецеві сполуки мають ряд властивостей, що роблять їх незамінними при утворенні живих систем. Насамперед, число органічних сполук на основі вуглецю величезна - десятки мільйонів. Вони активні при порівняно невисокій температурі. Атоми вуглецю в молекулах можуть утворювати довгі ланцюги різної форми. При відносно невеликій перебудові молекул вуглецевих з'єднань істотно змінюється їх хімічна активність, яка зростає при наявності каталізаторів.

Перший крок на шляху до виникнення життя полягає в утворенні органічних речовин з неорганічного космічного сировини. Такий процес протікав при певних температурі, тиску, вологості, радіації і т. Д. На перший стадії даного процесу, ймовірно, почав діяти попередній відбір тих сполук, з яких пізніше з'явилися організми. З безлічі утворилися речовин збереглися лише найбільш стійкі і здатні до подальшого ускладнення.

Для побудови будь-якого складного органічної сполуки живих організмів потрібен невеликий набір складають блоків - мономерів (низькомолекулярних сполук). Наприклад, маючи всього 29 порівняно нескладних мономерів, можна описати біохімічне будова будь-якого живого організму. У число їх входять 20 амінокислот, з яких побудовані всі білки, 5 азотистих основ (з них в комбінації з іншими речовинами утворюються носії спадковості - нуклеїнові кислоти), а також глюкоза - найважливіше джерело енергії, необхідний для життєдіяльності, жири (структурний матеріал, що йде на побудову в клітці мембран і запасающий енергію).

Таке порівняно невелике число з'єднань - результат дії протягом майже мільярда років природного відбору, що виділив їх з величезної кількості колись виникли речовин і визначило їх придатність для виникнення живого. Можна сказати, що еволюції організмів передувала дуже тривала хімічна еволюція.

Сполуки, що виникли на основі вуглецю, утворили «первинний бульйон» гідросфери. Існує наукова гіпотеза, згідно з якою містять вуглець і азот речовини виникали в розплавлених глибинах Землі і виносилися на поверхню при вулканічної діяльності. Розмиваючись водою, вони могли потрапити в океан, де брали участь в утворенні «первинного бульйону».

Другий найважливіший крок в освіті живих організмів полягав у тому, що з безлічі окремих молекул органічних речовин, що існували в первинному океані Землі, виникли впорядковані складні речовини - біополімери: білки і нуклеїнові кислоти. Вони вже володіли найважливішим біологічним властивістю - відтворювати аналогічні собі молекули.

Яким же чином здійснювалося формування біополімерів? У розглянутий період всі органічні сполуки знаходилися в первинному океані Землі. Для того щоб між сполуками могли статися реакції, що ведуть до утворення складних біологічно важливих молекул, концентрація органічних сполук повинна була бути порівняно високою. Така концентрація речовин могла утворитися в результаті осадження сполук на різних мінеральних частинках, наприклад, на частинках глини або гідроокису заліза, що утворюють мул прогреваемого сонцем мілководдя. Органічні речовини могли утворити на поверхні океану тонку плівку, яку вітер і хвилі гнали до берега, де вони збиралися в товсті шари з високою концентрацією органічних речовин.

Вільний кисень з'явився значно пізніше в результаті діяльності перших фотосінтетіков - водоростей, а потім і наземних рослин. Бескислородная середу полегшувала, мабуть, синтез біополімерів з неорганічних сполук - кисень як сильний окислювач зруйнував би виникають молекули.

Окремі нескладні органічні сполуки стали об'єднуватися у великі біологічні молекули. Утворилися ферменти - білкові каталізатори, що сприяють виникненню або розпаду молекул. В результаті діяльності первинних ферментів виникли одні з найважливіших органічних сполук - нуклеїнові кислоти. Мономери в нуклеїнових кислотах розташовані так, що несуть певну інформацію про синтез білків і обміні із зовнішнім середовищем речовиною та енергією. Крім того, молекули нуклеїнових кислот придбали властивість самовідтворення собі подібних. Можна вважати, що з цього моменту на Землі виникло життя.

Життя - це особлива форма існування матерії. Характерні особливості життя - обмін із зовнішнім середовищем, відтворення собі подібних, постійний розвиток.

До кінця біохімічної стадії виникнення життя з'явилися структурні утворення - мембрани, які відіграли важливу роль у побудові клітин. Порганізми на Землі були одноклітинні прокаріоти. Проходили сотні мільйонів, навіть мільярди років, протягом яких з прокариотов утворювалися еукаріоти, в їх клітці сформувалися ядро ??з речовиною, що містить код синтезу білка, ядерце, що знаходиться в ядрі, і інші структурні елементи.

З появою еукаріотів намітився вибір рослинного або тваринного способу життя, відмінність між якими полягає в способі харчування і пов'язане з виникненням найважливішого для всього живого процесу - фотосинтезу. У результаті фотосинтезу щорічно на Землі утворюється близько 200 млрд т органічної речовини, 90% якого виробляють водорості і тільки 10% - наземні рослини.

Виникнення фотосинтезу супроводжувалося надходженням в атмосферу кисню. Підраховано, що завдяки фотосинтезу вся вуглекислота планети - і в атмосфері і розчинена у воді - оновлюється приблизно за 300 років, а весь кисень - за 2 тис. Років. Передбачається, що теперішнє вміст кисню в атмосфері (21%) було досягнуто 250 млн років тому в результаті інтенсивного розвитку рослин.

Перші багатоклітинні організми виникли шляхом об'єднання одноклітинних організмів і пройшли довгий шлях еволюціі.4.2 Геологічні ери і еволюція життя

Органічний світ розвивався протягом мільярдів років разом з тим середовищем, в якій йому доводилося існувати, т. Е. Разом із Землею. Тому еволюцію життя неможливо зрозуміти без еволюції Землі, і навпаки. Володимир Ковалевський (1842-1883) поклав еволюційну теорію в основу палеонтології - науки про викопні організми.

Перші сліди органічних залишків геологи виявляють уже в найдавніших відкладеннях, що відносяться до протерозойской геологічної ери, що охоплює величезний проміжок часу - 700 млн років. Земля в той період була майже вся покрита океаном. У ньому мешкали бактерії, найпростіші водорості, примітивні морські тварини. Еволюція тоді йшла настільки повільно, що проходили десятки мільйонів років, поки органічний світ скільки-небудь помітно змінювався (рис. 4.2).

Рис. 4.2 - Картина еволюції життя на Землі

У палеозойську еру (тривалістю близько 365 млн років) еволюція всього живого йшла вже більш швидкими темпами. Утворилися великі простори суші, на якій з'явилися наземні рослини. Особливо бурхливо розвивалися папороті: вони утворили гігантські дрімучі ліси. Морські тварини теж удосконалилися, що призвело до утворення величезних панцирних риб. У кам'яновугільному (карбоновому) періоді, на який падає розквіт палеозойської фауни і флори, вже з'явилися земноводні. А в пермський період, що завершував палеозойську еру і починав мезозойську (вона віддалена від нас на 185 млн років), - плазуни.

Ще швидше тваринний і рослинний світ Землі став розвиватися в мезозойську еру. Уже в самому її початку плазуни стали панувати на суші. З'явилися і перші ссавці - сумчасті. Загальне поширення отримали хвойні дерева, виникли різноманітні птахи та ссавці.

Близько 70 млн років тому настала кайнозойської ера. Види ссавців і птахів продовжували удосконалюватися. У рослинному світі чільна роль перейшла до квітковим. Сформувалися види тварин і рослин, які мешкають на Землі і зараз.

З виникненням людини близько 2 млн років тому починається нинішній період кайнозойської ери - четвертинний, або антропоген. Людина - в геологічному масштабі часу - досконалий немовля. Що таке 2 млн років для природи! Це надзвичайно малий термін. Найбільш значною подією в кайнозойської ери - стало виникнення великої кількості культурних рослин і домашніх тварин. Всі вони - результат творчої діяльності людини - розумної істоти, здатного до цілеспрямованої діяльності.

Вчення про біосферу було створено В. І. Вернадським (1863-1945). Під біосферою вчений розумів ту тонку оболонку Землі, в якій всі процеси протікають під прямим впливом живих організмів. Біосфера об'єднує верхні оболонки Землі - літосферу, гідросферу і атмосферу - і грає найважливішу роль в обміні речовин між ними. Величезні кількості кисню, вуглецю, азоту, водню і багатьох інших елементів постійно проходять через живі організми Землі. В. І. Вернадський показав, що немає практично жодного елемента в таблиці Менделєєва, що не включався б в живу речовину планети і не виділявся з нього при його розпаді. Вернадський вперше показав, яку вирішальну геологічну роль грало на нашій планеті живу речовину.

Вернадський акцентував увагу і на величезній геологічної ролі людини. Він показав, що майбутнє біосфери - це ноосфера, т. Е сфера розуму. Вчений вірив у силу людського розуму, вірив у те, що, все активніше втручаючись у природні еволюційні процеси, людина зуміє направити еволюцію живого таким чином, щоб зробити нашу планету ще прекраснішим і заможнішим.

5. Самоорганізація людського суспільства

Світ живого - самоорганизующийся. Подібно до того як біосфера - самоорганизующая цілісність, такі й всі її рівні. Для тваринного світу формою організації є стадо. Соціальна поведінка тварин - це еволюційний механізм, який визначається перевагами суспільного життя. Поступово потреба в забезпеченні безпеки у тварин ставала вищою потребою, сформувала відповідні інстинкти. Спочатку була анонімна зграя, потім з'явилася безособова, потім особиста сім'я. Етологія (від грец. Етос - поведінка, характер, вдачу) - наука про поведінку тварин - показує, що в тваринному світі є суспільне життя з емоціями та почуттями. К.Фріш експериментував з бджолами, а К.Лоренц і Н. Тінберген вивчали більш складну поведінку багатьох видів птахів, риб, ссавців і комах.

Людина - біосоціальна істота. Він пройшов шлях еволюції, сформувалося суспільство, і людина - його соціальний продукт. Руйнування в людині її соціальної сутності - повернення до тваринного світу. Ці проблеми обговорювалися ще в античності: кініки бачили природу людини в її природному способі життя, Епікур - в його почуттях (однакових у людини і тварин), стоїки - в розумі. Зараз цим займається наука - социобиология. Тому людина приречена на розвиток, на самовдосконалення через індивідуальність і через суспільство. Індивідуальність відточує світорозуміння, суспільство ставить рамки, в яких індивідуальне світобачення відіграє позитивну роль у суспільстві. Поява протиріч між індивідуальним і суспільним відображає інерцію у розвитку; вона рятує від крайніх флуктуацій у розвитку індивідуальності і дій індивіда стосовно суспільства. Але занадто велика інерційність суспільства може і «задавити» особистість, якщо індивідуальність не буде її враховувати, т. Е. Система «особистість - суспільство» розвивається в самоузгодженому режимі: особистість дозріває в суспільстві, а суспільство створюється під впливом особистості. Прикладів порушення цього балансу в людській історії предостатньо. Багаторазово суспільство розправлявся з індивідуальністю, ніж завдавало шкоди своєму розвитку. Часто і геніальна особистість увергав суспільство в різні авантюри.

Суспільство теж пройшло певну еволюцію. Існує культурно-історична концепція, що йде із Стародавньої Греції. Геродот протиставляв Європу - світ еллінських полісів та Азію - перську монархію. Поділ на пролетаріат і буржуазію в деякому роді відповідає цій концепції. Відповідно до іншої концепції, історія суспільства - єдиний процес розвитку всієї планети. Спочатку суспільство спиралося на чотири імперії - Асирійську, Перську, Македонську і Римську. А. Дж. Тойнбі в якості одиниці всесвітньої історії вибрав національну державу, намагаючись поєднати ці обидва підходи. Потім замінив новою одиницею - локальної цивілізацією. Він виділив серед «неєвропейських» 21 цивілізацію в 16 регіонах планети. Серед цивілізацій - «примітивні» і «цивілізовані». Розвиток суспільства йде через мимесис (наслідування). У примітивних цивілізаціях - це наслідування предкам, т. Е. Суспільства статичні. Цивілізовані суспільства динамічні: наслідують особистостям, які «кидають виклик» труднощам і долають їх через зусилля. Цими викликами можуть бути природні катаклізми, напад чужинців або розпад попередніх цивілізацій. Об'єднавчі тенденції розвитку суспільств Тойнбі пов'язав зі світовими релігіями, серед яких - зороастризм, іудаїзм, буддизм, християнство, іслам. При цьому він поступово прийшов до ідеї «екуменічного» бачення історії, вважаючи, що головне останнім єднання може бути досягнуто на базі об'єднаної релігії.

Універсальний еволюціонізм виходить з уявлення, що виникнення духовного світу людини, її планети і Всесвіту - результат самоорганізації, саморозвитку людини як біологічного виду і суспільства як структур людства.

Висновок

У ХХ ст. людина не тільки закінчив карту Землі, вийшов у Космос і оглянув її з боку, він завдяки засобам зв'язку став частиною єдиного людства. Розвиток людини і суспільства в природному середовищі стають нерозривними. Але по масі своїй людство становить мізерну частку маси планети, значить, сила в зростаючому розумі.

Поява людини не тільки змінило біосферу, але й результати її планетарного впливу. Почався перехід простого пристосування організмів до розумного поведінки і цілеспрямованому зміни навколишньої природи розумними істотами. Поступово людина стала вирішальним фактором перетворення планети, і наслідки появи людини розумної на Землі багатофункціональні.

Перспектива руху до розвитку або розпаду визначається рівнем самоорганізації суспільства. До числа критеріїв, що визначають високий рівень самоорганізації і, отже, відносну стійкість суспільних систем, відносять «здатність системи протистояти деструктивним тенденціям і впливів навколишнього середовища, підтримувати певне співвідношення рівноважних і нерівноважних процесів, рівень градієнтів і т.д.» На відміну від такої громадської системи малоефективна організація існує тільки завдяки тимчасовим суб'єктивних факторів або зовнішніх умов. При цьому наростають її внутрішні суперечності, а втручання в природно-історичний процес відбувається хаотично.

Розвиток суспільства залежить від його самоорганізації, яка визначається об'єктивними і суб'єктивними причинами. З суб'єктивних причин зазвичай виділяють зміст свідомості, рівень освіченості і міру інтелектуалізації мислення, стан духовного досвіду і культури. Процес самоорганізації забезпечується, як показує історичний досвід людства, самоврядуванням при достатній компетентності в осмисленні й оцінці подій, визначенні шляхів і засобів досягнення мети.

Знаходження компромісу при багатьох суперечливих тенденціях в таких складних системах, як «суспільство - навколишнє середовище» я вважаю найбільш пріоритетним завданням, що стоїть перед суспільством і кожною окремою людиною.

Список використаної літератури

1.Вайнберг С. Перші три хвилини. Сучасний погляд на походження Всесвіту. М., 1981.

2.Найдиш В.М. Н20 Концепції сучасного природознавства: Учеб. посібник. - М.: Гардарики, 2001.-476с. ISBN 5-8297-0001-8 (в пер.)

3.Карпенков С.Х. К26 Концепції сучасного природознавства: Підручник для вузів. - М .: Академічний Проект, 2000. Изд. 2-е, испр. і доп.

4.Гусейханов М. К., Раджабов О. Р. Концепції сучасного природознавства: Підручник. - 6-е вид., Перераб. і доп. - М .: Видавничо-торгова корпорація «Дашков і К °», 2007.

5.Горбачев В.В. Концепція сучасного природознавства Москва 2005

6.Горелов А.А. Концепції сучасного природознавства: Навчальний посібник для студентів вищих навчальних закладів, які навчаються за гуманітарними спеціальностями. - М .: Гуманит. вид. центр ВЛАДОС, 2002.

7.Кучерок Анатолій Степанович Концепції сучасного природознавства: Курс аудіолекцій

8.Васільева Людмила Юріївна Концепції сучасного природознавства: Курс відеолекцій - МГУ Печатки, www.hi-edu.ru

Авіація і космонавтика
Автоматизація та управління
Архітектура
Астрологія
Астрономія
Банківська справа
Безпека життєдіяльності
Біографії
Біологія
Біологія і хімія
Біржова справа
Ботаніка та сільське господарство
Валютні відносини
Ветеринарія
Військова кафедра
Географія
Геодезія
Геологія
Діловодство
Гроші та кредит
Природознавство
Журналістика
Зарубіжна література
Зоологія
Видавнича справа та поліграфія
Інвестиції
Інформатика
Історія
Історія техніки
Комунікації і зв'язок
Косметологія
Короткий зміст творів
Криміналістика
Кримінологія
Криптологія
Кулінарія
Культура і мистецтво
Культурологія
Логіка
Логістика
Маркетинг
Математика
Медицина, здоров'я
Медичні науки
Менеджмент
Металургія
Музика
Наука і техніка
Нарисна геометрія
Фільми онлайн
Педагогіка
Підприємництво
Промисловість, виробництво
Психологія
Психологія, педагогіка
Радіоелектроніка
Реклама
Релігія і міфологія
Риторика
Різне
Сексологія
Соціологія
Статистика
Страхування
Будівельні науки
Будівництво
Схемотехніка
Теорія організації
Теплотехніка
Технологія
Товарознавство
Транспорт
Туризм
Управління
Керуючі науки
Фізика
Фізкультура і спорт
Філософія
Фінансові науки
Фінанси
Фотографія
Хімія
Цифрові пристрої
Екологія
Економіка
Економіко-математичне моделювання
Економічна географія
Економічна теорія
Етика

8ref.com

© 8ref.com - українські реферати


енциклопедія  бефстроганов  рагу  оселедець  солянка