Головна
Банківська справа  |  БЖД  |  Біографії  |  Біологія  |  Біохімія  |  Ботаніка та с/г  |  Будівництво  |  Військова кафедра  |  Географія  |  Геологія  |  Екологія  |  Економіка  |  Етика  |  Журналістика  |  Історія техніки  |  Історія  |  Комунікації  |  Кулінарія  |  Культурологія  |  Література  |  Маркетинг  |  Математика  |  Медицина  |  Менеджмент  |  Мистецтво  |  Моделювання  |  Музика  |  Наука і техніка  |  Педагогіка  |  Підприємництво  |  Політекономія  |  Промисловість  |  Психологія, педагогіка  |  Психологія  |  Радіоелектроніка  |  Реклама  |  Релігія  |  Різне  |  Сексологія  |  Соціологія  |  Спорт  |  Технологія  |  Транспорт  |  Фізика  |  Філософія  |  Фінанси  |  Фінансові науки  |  Хімія

Створення естественнонаучной картини світу - Екологія

1. Вступ.

Найважливішою задачею сучасного природознавства є створення естественнонаучной картини світу. У процесі її створення виникає питання про походження і зміну різних матеріальних продуктів і явищ, про їх кількісні, якісні характеристики. Фізичні, хімічні і інші величини безпосередньо пов'язані із зміною довжин і тривалості, тобто просторово-часових характеристик об'єктів. Виділення і фіксація під часі частини простору дає стан об'єкта. Впорядкована послідовність станів об'єкта складає процес його розвитку (життя, існування) у часі. Філософія визначає простір і час як загальні форми існування матерії. Простір і час не існують поза матерією і незалежно від неї. Для їх опису в природознавстві історично формувалися різні уявлення про простір і час.

Сучасне розуміння властивостей простору-часу вийде з славнозвісних відкриттів найбільших фізиків Джеймса Кларка Максвелла (1831-1879) і Альберта Ейнштейна (1879-1955).2. Що таке «Природознавство», які дисципліни складають дану науку?

Існує два визначення поняття природознавства:

1)Природознавство - це наука про Природу як єдину цілісність.

2)Природознавство - це сукупність наук про Природу, що розглядаються як єдине ціле. На перший погляд, ці два визначення різні. Насправді між цими двома визначеннями великої відмінності немає, бо під "сукупністю наук" мається на увазі не просто сума розрізнених наук, а єдиний комплекс тісно взаємопов'язаних природних наук, доповнюючих один одну. Це одна наука.

Точне природознавство - це цілком оформлене точне знання про все, що дійсно існує або може існувати у всесвіті. Природознавство цікавить всі поняття: від пристрою і походження Всесвіту, до пізнання молекулярних механізмів існування унікального Земного явища - життя.

У систему природних наук крім основних наук: фізики, хімії, біології включається так само і безліч інших - географія, геологія, астрономія і навіть науки, що стоїть на межі між природними і гуманітарними науками, наприклад, психологія, метою якої є вивчення поведінки людини і тварин.

Відмінністю природознавства як науки від спеціальних природних наук є те, що воно досліджує одні і ті ж природні явища відразу з позицій декількох наук, "вишукуючи" найбільш загальні закономірності і тенденції, розглядає Природу як би зверху.

Цілі природознавства:

1)Виявлення прихованих зв'язків, що створюють органічну єдність всіх фізичних, хімічних і біологічних явищ.

2)Більш глибоке і точне пізнання самих цих явлений.3. Революції в природознавстві, їх суть, історичний період їх виникнення

Розвиток природознавства не є лише монотонним процесом кількісного накопичення знань про навколишній природний світ. І якщо процес простого приросту знань (а іноді і вимислів) був властивий для натурфилософии античності, для «преднауки» середньовіччя, то з XVI віку характер наукового прогресу істотно міняється. У розвитку науки з'являються переломні етапи, кризи, вихід на якісно новий рівень знань, що радикально міняє колишнє бачення світу.

Ці переломні етапи в генезисі наукового знання отримали найменування наукових революцій. Причому революція в науці - це, як правило, не короткочасна подія, бо корінні зміни в наукових знаннях вимагають певного часу. Тому в будь-якій науковій революції можна хронологічно виділити деякий більш або менш тривалий історичний період, протягом якого вона відбувається, Періоди наукових революцій, відмічав всесвітньо відомий фізик Луї де Бройль, «завжди характеризують вирішальні етапи в прогресивному розвитку наших знань».

Глобальна наукова революція приводить до формування абсолютно нового бачення світу, спричиняє появу принципово нових уявлень про його структуру і функціонування, а також спричиняє за собою нові способи, методи його пізнання. Глобальна наукова революція може відбуватися спочатку в одній з фундаментальних наук (або навіть формувати цю науку), перетворюючи її потім на певний історичний період в лідера науки. Останнє означає, що відбувається своєрідна експансія її представлень, принципів, методів, виниклих в ході революції, на інші області знань і на світорозуміння загалом.

Перша наукова революція сталася в епоху, що залишила глибокий слід в культурній історії людства. Це був період кінця XV - XVI вв., що ознаменував перехід від Середньовіччя до Нового часу і що отримав назву епохи Відродження. Остання характеризувалася відродженням культурних цінностей античності, розквітом мистецтва, затвердженням ідей гуманізму. Разом з тим епоха Відродження відрізнялася істотним прогрессм науки і радикальною зміною світорозуміння, яка з'явилася слідством появи геліоцентричного вчення великого польського астронома Миколи Коперника (1473 - 1543), яке він розвинув в своєму труді "Про звертання небесних сфер" (1543).

Одним з активних прихильників вчення Коперника, що поплатилося життям за свої переконання, був славнозвісний італійський мислитель Джордано Бруно (1548 - 1600). Але він пішов далі Коперника, заперечуючи наявність центра Всесвіту взагалі і відстоюючи тезу про нескінченність Вселену. Бруно говорив про існування у Всесвіті безлічі тіл, подібних Сонцю і навколишнім його планетам. Причому багато які з незліченних світів, вважав він, жилі і, в порівнянні з Землею, "якщо не більше і не краще, то принаймні не менше і не гірше".

Інквізиція мала серйозні причини боятися поширення образу думок і вчення Бруно. У 1592 році він був арештований і протягом восьми років знаходився в тбрьме, зазнаючи питань з боку інквізиції. 17 лютого 1600 р., як нерозкаяного єретик, він був спалений на багатті на Площі кольорів в Римі. Однак ця нелюдяна акція не могла зупинити прогресу пізнань людиною світу. На науковому небозводі вже зійшла зірка Галілея.Вторая наукова революція.

Трагічна загибель Джордано Бруно сталася на рубежі двох епох: епохи Відродження і епохи Нового часу. Остання охоплює три сторіччя - XVII, XVIII, XIX вв. У цьому трьохсотрічному періоді особливу роль зіграв XVII повік, що ознаменувався народженням сучасної науки, у джерел якої стояли такі видатні вчені, як Галілей, Кеплер, Ньютон.

У вченні Галілео Галілея (1564 - 1642) були закладені основи нового механистического природознавства. Як свідчать А. Ейнштейн і Л. Інфельд, «сама фундаментальна проблема, що залишалася протягом тисячі років недозволеною через складність - це проблема руху».

Галилей сформулював принцип, що отримав згодом найменування принципу інерції. Велике значення для становлення механіки як науки мало дослідження Галілеєм вільного падіння тіл. Він встановив, що швидкість вільного падіння тіл не залежить від їх маси (як думав Арістотель), а пройдений падаючим тілом шлях пропорційний квадрату часу падіння. Галилей відкрив, що траєкторія кинутого тіла, рухомого під впливом початкового поштовху і земного тяжіння є параболою. Галилею належить експериментальне виявлення вагомості повітря, відкриття законів коливання маятника, чималий внесок в розробку вчення про опір матеріалів.

З астрологічними спостереженнями Галілея, описаними ним в творі «Зірковий вісник», ознайомився і дав високу оцінку один з найбільших математиків і астрономів Іоганн Кеплер (1571 - 1630). Ця оцінка астрономічних досліджень Галілея містилася в роботі Кеплера «Міркування про «Зіркового вісника». Кеплер займався пошуками законів небесної механіки і складанням зіркових таблиць. На основі узагальнення даних астрономічних спостережень він встановив 3 закони руху планет відносно Сонця. Також Кеплер розробив теорію сонячних і місячних затьмарень, запропонував способи їх прогнозу, уточнив величину відстані між Землею і Сонцем, склав так звані Рудольфови таблиці. За допомогою цих таблиць можна було в будь-який момент часу з високою мірою точності визначити положення планет. Кеплеру належить також рішення важливих для практики стереометричних задач.

Друга наукова революція завершилася творчістю одного з найбільших вчених в історії людства, якою був Ісаак Ньютон (1643 - 1727). Його наукова спадщина надзвичайно різноманітна. У нього входить і створення (паралельно з Лейбніцем, але незалежно від нього) диференціального і інтегрального числення, і відкриття трьох основних законів руху, які лягли в основу механіки. Дана система законів руху була доповнена відкритим Ньютоном законом всесвітнього тяжіння, згідно з яким всі тіла, незалежно від їх властивостей і від властивостей середи, в якій вони знаходяться, випробовують взаємне тяжіння, прямо пропорційне їх масі і зворотно пропорційне квадрату відстані між ними.

Мабуть, жодне з всіх раніше зроблених наукових відкриттів не вплинуло такого величезним чином на подальший розвиток природознавства, як відкриття закону всесвітнього тяжіння. Величезне враження на вчених проводив масштаб узагальнення, уперше досягнутий природознавством. Це був справді універсальний закон природи, якому підкорялося все - мале і велике, земне і небесне. Цей закон з'явився основою створення небесної механіки - науки, що вивчає рух тіл Сонячної системи.

Початок процесу стихійної диалектизации природних наук, що склав суть третьої революції в природознавстві, поклала робота німецького вченого і філософа Іммануїла Канта (1724 - 1804) «Загальна природна історія і теорія неба». У цьому труді, опублікованому в 1755 р., була зроблена спроба історичного пояснення походження Сонячної системи з деякої первинної, безформної туманної маси, що ніколи рівномірно заповнювала світовий простір.

Аж до кінця XIX в. на базі класичної механіки Галілея - Ньютона розвивалися всі природні науки. Потім услід за механікою теоретичним науками стали хімія, термодинаміка, вчення про електрику. Теоретизация хімії пов'язана насамперед з дослідженнями англійця Джона Дальтона, що свідомо поклав в основу теоретичного пояснення хімічних змін речовини атомістичну ідею і що додав цій ідеї вигляд конкретної наукової гіпотези. Це стало початком хімічного етапу розвитку атомістика. У 1861 р. російський хімік А.М. Бутлеров сформулював основні положення теорії хімічної будови молекул, а в 1869 р. Д.І. Менделеєв відкрив Періодичний закон хімічних елементів. Він догадувався, що причини періодичної залежності елементів треба шукати у внутрішній будові атомів.

Трудами великої групи вчених (Н. Карно, Ю.Р. Майера, Г. Гельмгольца, Р. Клаузіуса, У. Томсона, В. Нернста і інших) були встановлені основні закони термодинаміки. М. Фарадей і Дж.К. Максвелл заклали початок вчення про електромагнітне поле. Для розвитку теоретичного мислення в біології важливе значення мали клітинна теорія Т. Шванна, М. Шлейдена, Я.Е. Пуркинье і еволюційне вчення Ч.Дарвіна. Біологія XIX в. (разом з геологією) яскраво продемонструвала значення еволюційних ідей.

Видатні заслуги в розвитку біології належать російським вченим П.Ф. Горянінову (одному з творців клітинної теорії будови організмів), еволюціоністам К.Ф. Рулье, А.Н. Бекетову і І.І. Мечникову. Основоположні відкриття в фізіології вищої нервової діяльності здійснив І.М. Сеченов (1829 - 1905). Його вчення про механізми діяльності головного мозку було розвинене роботами великого дослідника І.П. Павлова. І.М. Сеченов довів, що в основі психічних явищ лежать фізіологічні процеси. Якщо Р. Декарт усвідомив рефлекторний характер мимовільних рухів, керованих спинним мозком, то І.М. Сеченов першим висловив ідею про рефлекторний характер довільних рухів, керованих головним мозком. Продовженням цієї ідеї з'явилося відкриття І.П. Павловим (1855 - 1935) умовних рефлексів. І.М. Сеченов довів, що роздратування певних центрів в головному мозку гальмує діяльність центрів спинного мозку. Завдяки І.М. Сеченову головний мозок став предметом експериментального дослідження, а психічні явища почали отримувати матеріалістичне пояснення в конкретній науковій формі.

На початку ХХ століття в фізиці і природознавстві загалом сталася ще одна найбільша революція, що привела до визнання релятивістської і квантовомеханической картини світу. Цьому сприяли відкриття: електромагнітних хвиль (Г. Герц), рентгенівських променів (В. Рентген), радіоактивність (А. Беккерель), радію (М. Кюри-Складовская і П. Кюрі), світлового тиску (П.Н. Лебедев), перших положень квантової теорії (М. Планк) і інших явищ.

4. Значення природознавства для особового розвитку людини, фахівця XXI віку

Обмеження області знання лише невеликою групою людей ослабляє філософський дух народів і веде до духовного зубожіння.

А.Ейнштейн

У сучасному «постиндустриальном» суспільстві в наукові розробки і технологічну діяльність залучені мільйони людей. Робота їх визначає долі мільярдів, тому без глибокого освоєння ідей, мови і методів сучасної науки неможливо розумно керований розвиток людської цивілізації. Екологічна криза, що поставила людство на грань катастрофи, викликана не науково-технічним прогресом, а навпаки - недостатнім поширенням в суспільстві наукових і культурних знань, породжувачем благодатний грунт для прийняття безвідповідальних рішень, безконтрольного виробництва людських потреб далеко не вищого порядку і їх задоволенню в збиток навколишній природі.

Людство на порогу нового тисячоліття знаходиться в стані справжньої революції в області комунікації і інформації, що готувала і зміну світогляду. Інформація перетворилася в глобальний і, в принципі, невичерпний ресурс людства, вступаючого в нову еру розвитку цивілізації - епоху інтенсивного освоєння цього інформаційного ресурсу і нечуваних можливостей феномена управління. Багато які рішення, що визначають майбутнє, залежать від адекватної інтерпретації наукових відкриттів. Наука - не набір непорушних істин і науковий метод - лише один з способів пізнання природи. Колись Ньютон помітив: «Той, хто копається в глибоких шахтах знання, повинен, як кожний землекоп, час від часу підійматися на поверхню подохнути свіжим повітрям», маючи на увазі, що «поглиблення шахт знання» може привести їх нестійкість.

Гуманизация суспільства і освіти стала насущною потребою нашого часу. Один з самих відомих фізиків нашого сторіччя Макс Борн якось сказав: «Нинішні політичні і мілітаристичні жахи, повний розпад етики - всьому цьому я був свідком протягом мого життя. Якщо навіть рід людський не буде стертий ядерною війною, він може виродитися в якісь різновиди оболваненных і безсловесних істот, мешкаючих під тирания диктаторів і понукаемых за допомогою машин і електронних комп'ютерів». Тому в навчанні важливі і сучасні знання, і відповідна ним відповідальність і мораль. Велика в цьому роль природознавства як спроби знайти логічно бездоганна відповідь на головне питання - походження світобудови і человечества.5.Рівні організації живої матерії

Авторами теорії рівнів організації живого є Браун і Селларс. Вони називали ці рівні класами складності.

I рівень - молекулярно-генетичний. У його склад входять:

Хімічні елементи

Вуглеводи

Амінокислоти

Білки

Ліпіди (віск і жири)

Нуклеїнові кислоти (РНК і ДНК)

II рівень - клітинний.

Уперше термін клітка ввів Р.Гук. Клітка - це основна структурна і функціональна одиниця живого. Причому всі клітки діляться на дві групи: прокариоты (безядерные) і эукариоты (ядерні).

III рівень - тканинної.

Тканина - це група фізично об'єднаних кліток і міжклітинної речовини для виконання певної функції. Види тканини:

эпителиальная;

з'єднувальна;

мышечная;

нервова.

IV рівень - органний.

Орган - це відносно велика функціональна одиниця, яка об'єднує різні тканини в деякі комплекси. Органи об'єднуються в системи органів для виконання певної функції. Внутрішні органи характерні тільки для тварин і людини (у рослин відсутні).

V рівень - организменный.

Організм - це особлива внутрішня середа, існуюча у зовнішній середі в постійному обміні речовин з нею.

VI рівень - популяционный.

Популяція - це сукупність організмів з єдиним генофондом, що займають певну територію (ареал).

VII рівень - биоценотический.

Біоценоз - це цілісна група популяцій із загальною територією мешкання, відмінною від інших сусідніх територій хімічним складом грунту, води і рядом інших фізичних показників: кліматом, вогкістю і т.д.

VIII рівень - биогеоценотический.

Биогеоценоз - єдність биоценоза з неживою природою, тобто живих істот зі середовищем мешкання: з температурними, географічними, атмосферними умовами.

IX рівень - биосферный.6.Вчення В.І. Вернадського про біосферу, основні його положення.

Центральним пунктом вивчення в теорії Вернадського є поняття про живу речовину, тобто сукупності всіх живих організмів. Крім живої речовини Вернадський виділяв ще відсталу речовину (повітря, вода, мінерали). Між живою речовиною і відсталим знаходяться биокосные речовини (залишки живих організмів, наприклад, гній).

Відмінності живої речовини від відсталого полягають в наступному:

зміни і процеси в живій речовині відбуваються швидше, ніж у відсталих тілах, тому для характеристики змін в живій речовині використовується поняття історичного часу, а в неживих тілах геологічного часу. 1 секунда геологічного часу = 100 тисяч років історичного;

в живих організмах існує безперервний струм атомів: з живих в неживе, і навпаки;

тільки в живих організмах відбуваються якісні зміни в ході геологічного часу, тобто еволюція;

живі організми змінюються в залежності від навколишнього середовища.

Вернадский висунув припущення, що живі організми самі по собі еволюціонують. Він поставив питання: «Чи Є у життя початок?», на який він відповідає в концепції вічного життя, що підтримується ним про те, що Земля існує вічно, і тому життя на ній не має початку.

Згідно з даною теорією біосфера виконує декілька функцій:

киснева, так як частина біосфери виділяє кисень;

почвообразующая;

хемосинтезирующая - синтез органічних речовин з неорганічних, можливий тільки в бактеріях (наприклад, тільки бактерії здатні акумулювати азот з повітря);

кругообіг речовин (атомів) в природі, в якому бере участь вся атмосфера загалом;

структурна - деякі живі організми здатні змінювати вигляд Землі і т.д.

По Вернадському робота живої речовини в біосфері може бути виражена в двох основних формах:

хімічна або біохімічна (I рід геологічної діяльності);

механічна (II рід геологічної діяльності).

I рід геологічної діяльності виявляється в обміні речовин всередині живих організмів, внаслідок якого відбувається постійних кругообіг атомів.

При цьому велике значення має кількість речовин, що пропускаються через той або інакший живий організм. За деякими даними встановлено, що через організм людини за все його життя проходить біля: 75 т води, 17 т вуглеводів, 2,5 т білки, 1,5 т жири.

Суть II роду геологічної діяльності виявляється тільки в тих екосистемах, де добре розвинене грунтове покривало, яке дозволяє створювати нори, укриття, тобто розпушувати грунт.

Вернадский для розуміння роботи живої речовини в біосфері ввів 3 биогеохимических принципи:

біогенний міграція атомів завжди прагне до максимального значення. Це виражається в здатності деяких живих організмів необмежено розмножуватися;

еволюція видів в ході геологічного часу веде до утворення таких організмів, які збільшують міграцію атомів;

заселення планети повинне бути максимально можливим для усього живої речовини.

З появою людини, по вченню Вернадського, біосфера переходить в якісно нову сферу - ноосферу, тобто сферу людського розуму.

Для цього повинні бути виконані наступні умови:

заселення людиною всієї планети;

різке перетворення коштів зв'язку і обміну між країнами;

посилення зв'язків, в т.ч. політичних, між всіма країнами;

початок переважання ролі людини над іншими геологічними процесами, що протікають в земній корі;

розширення меж біосфери і вихід в космос;

відкриття нових джерел енергії;

рівність людей всіх рас і релігій;

збільшення ролі народної маси в розв'язанні питань внутрішньої і зовнішньої політики;

свобода наукової думки і наукового шукання від тиску релігійних, філософських і політичних побудов, а також створення в державі сприятливих умов для вільного розвитку наукової думки;

продумана система народного утворення і підвищення добробуту трудящих; створення реальної можливості не допустити голоду, убогості;

розумне перетворення первинної природи Землі з метою зробити її здатної задовольнити всі матеріальні, естетичні і духовні потреби;

виключення воєн з життя общества.7. Органічні речовини, їх класифікація, значення в живій природі

До початку XIX сторіччя всі відомі речовини ділили за їх походженням на дві групи: речовини мінеральні і речовини органічні. Багато які вчені тих часів вважали, що органічні речовини можуть утворитися тільки в живих організмах за допомогою «життєвої сили». Такі ідеалістичні погляди називалися виталистическими. Виталистические погляди про неможливості синтезувати органічні речовини з неорганічних затримували розвиток хімії.

Великий удар поглядам виталистов наніс німецький хімік Ф. Велер. Він отримав органічні речовини з неорганічних: в 1824 р. - щавлеву кислоту, а в 1828 р. - мочевину.

Подальші органічні синтези (в 1845 р. німецький вчений Г. Кольбе штучним шляхом отримав оцтову кислоту, в 1854 р. французький вчений М. Бертло синтезував жири, а в 1861 р. російський вчений А.М. Бутлеров отримав цукристу речовину) повністю спростували затвердження виталистов про те, що органічні речовини можуть утворитися тільки в живих організмах.

Чому ж тоді органічні речовини розглядають в спеціальному курсі, який традиційно називають органічною хімією? Однією з причин цього є той факт, що до складу молекул всіх органічних речовин входить вуглевод, тоді як в неорганічній хімії подібного прикладу немає. (Однак це визначення не є абсолютно точним, так як, наприклад, оксиды вуглеводу (IV і II), вугільна кислота, карбонаты, карбіди і деякі інші з'єднання, до складу молекул яких входить вуглевод, по характеру властивостей відносять до неорганічних речовин.)

Нараховується біля 6,5 млн. органічних речовин, і їх число продовжує зростати. Це пояснюється тим, що атоми вуглеводу здатні сполучатися між собою і утворювати різні ланцюги практично будь-якого розміру. Неорганічних речовин відомо ж усього біля 500 000.

Сама коротка класифікація органічних сполук виглядає таким чином:

граничні углеводороды (алканы або парафины);

циклопарафины (циклоалканы);

неграничні углеводороды (етилен і його гомологи, алкадиены, каучуки, ацетилен і його гомологи);

ароматичні углеводороды (арени);

спирти;

феноли;

альдегіди;

карбоновые кислоти;

складні ефіри;

жири;

вуглеводи (глюкоза, сахароза, крохмаль, целюлоза);

амины;

амінокислоти;

білки.

Цінний внесок в розвиток органічної хімії вніс російський вчений А.М. Бутлеров, який створив теорію химическог будови органічних сполук. На основі цієї теорії органічна хімія стала швидко розвиватися як окрема галузь науки. У порівняно короткий термін була синтезована безліч органічних сполук, і виникли абсолютно нові галузі хімічної промисловості. Російський вчений Н.Н. Зінін в 1842 р. розробив промисловий метод отримання аніліну з бензолу. Цей метод став основою для виробництва синтетичних барвників. Величезну роль в розвитку органічної хімії і хімічній промисловості зіграли також С.В. Лебедев, В.В. Марковников, Н.Д. Зелінський.

У наші дні особлива роль належить органічній хімії в розробці методів виробництва речовин, замінюючих жири і масла, а також призначених для переробки сільськогосподарських продуктів, нафти, природного газу і кам'яного угля.8. Синтетична теорія еволюції, її суть, основні положення

Експериментальне вивчення чинників і причин, зухвалих приспособительное перетворення популяцій, і узагальнення їх з урахуванням досягнень генетики, екології, математичного моделювання і інших наук стали основою синтетичної теорії еволюції (СТЭ), що представляє сучасний дарвінізм. СТЭ замінила организмоцентристский підхід в розумінні одиниці еволюції популяционным. У основі еволюції лежать протиріччя не в системі «організм - абиотическая середа», а в системі «популяція - биогеоценоз». Елементарним еволюційним явищем признаються спадкові зміни популяцій, які внаслідок спонтанних мутацій існують у вигляді суміші різних генотипів. Успадковані зміни, мутації багатоманітні: генные, хромосомні, геномные і інші. Важливі частота виникнення мутацій, чіткість їх вираження, біологічна значущість нових ознак і т.д. СТЭ деталізувала розуміння того, що саме природний відбір перетворює випадкові спадкові зміни в направлений процес еволюції по шляху все більш ефективного пристосування організмів до середи. Принципове значення мають дослідження еволюціоніста і еколога І.І. Шмальгаузена про функції ведучого, що стабілізує і дизруптивного видів природного відбору. Ведучий відбір приводить до виникнення нової норми реакції, властивої вигляду, зрештою до змін вигляду. Стабілізуюча форма відбору відкидає зміни, що виходять за межі коливань умов даної середи, і підвищує стійкість вже існуючої або норми, що тільки ще встановлюється. Стабілізуючий відбір здійснюється при переході з середи з великою амплітудою умов в стабільну обстановку. Дизруптивная форма відбору приводить до природного вимирання особнів зі середнім виявом якої-небудь ознаки і виживанням особнів з крайніми виявами ознак. Вчення про різні форми відбору внесло уточнення в уявлення про роль неуспадкованих модифікацій в еволюційному процесі.

При умовах середи, що змінюються організми відповідають на них адаптивними модифікаціями при збереженні їх генотипа. Якщо нові умови зберігаються тривалий час, то зрештою відбувається спадкова стабілізація фенотипа, який спочатку був виражений адаптивною модифікацією. При цьому має місце не перехід модифікації в адекватну спадкову зміну, а складна перебудова генотипа, в процесі якої міняється норма реакції і з'являються можливості нових приспособительных модифікацій. Викладені погляди вимагають перегляду колишніх уявлень про те, що модифікації не мають еволюційного значення.

Синтетична теорія еволюції більш доказова, спирається на широке застосування експериментальних методів, на досліди, що відтворюються. Вона продовжує розвиватися, удосконалюючись в процесі практичного застосування для виробітку обгрунтованих способів управління еволюційним процесом з урахуванням багатоманітних екологічних проблем сучасності.

Серед доказів синтетичної теорії еволюції можна виділити наступні:

1. Дані палеонтології

Викопні перехідні форми - форми організмів поєднуючі в собі ознаки більше за старі і більш молоді групи.

Палеонтологические ряди - це ряди викопних форм, еволюційно пов'язані один з одним.

Послідовність викопних форм - викопні організми, що жили в один і той же період.

Дані биогеографии

Дані цієї науки дозволяють помітити, що чим далі один від одного ізольовані дільниці суші, тим сильніше їх відмінності у видовому складі, наприклад, Австралія. У деяких частинах планети були знайдені реликты, тобто живі копалини: ящірка гаттерия, кистеперая риба латимерия, рослина гинкго.

Дані морфології і анатомія

Глибока морфологічна і анатомічна схожість може показати спорідненість груп, що порівнюються. Існують також деякі специфічні підходи:

наявність рудиментарных органів (органи або структури, порівняно недорозвинені, але у предковых форм що виконують важливу функцію: вушні м'язи, третя повіка, копчик, сліпа кишка);

атавізми - повернення рудиментарных органів до розмірів предковых форм.

Дані эмбриологии

Існують два основних докази:

виявлення зародкової схожості на основі закону К. Бера;

принцип реакпитуляции, встановлений Дарвіном і Геккелем.

Дані систематики

Наявність перехідних форм. Наприклад, між тваринами і рослинами - эвглена зелена; між черв'яками і членистоногими - перипатус.

Дані екології

Екологія розкриває значення приспособленности організмів до умов навколишнього середовища і поява таких пристосувань в ході еволюції.

Дані генетики і селекції

Генетика визначила механізми спадковості і мінливості, тобто сам механізм еволюції. Селекція дозволяє в штучних умовах прослідити дію чинників еволюції.

Дані молекулярної біології

Дозволяють судити про схожість будови основних молекул, що становлять живий організм, і протікання процесів у всіх живих організмах.

Елементарний еволюційний матеріал, згідно СТЭ - генетично різні особні або групи особнів. У СТЭ всі зміни визнані спадковими, причому успадковується не сама інформація, а код спадкової інформації, тобто межі розвитку даної ознаки - норма реакції. Якщо ознака виявляється в межах норми реакції, то спадковість називається фенотипической. Якщо вияв ознаки відбувається поза межами норми реакції, то така мінливість - мутаційна.

Виділяють 3 основних чинника еволюції:

мутаційний процес. Значення чинника: поява елементарного еволюційного матеріалу;

ізоляція - виникнення будь-яких бар'єрів, перешкоджаючих вільному схрещуванню. Значення чинника: порушення вільного схрещування, що веде до закріплення відмінностей між популяціями одного вигляду;

популяционные хвилі - коливання чисельності особнів, що становлять популяцію. Значення чинника: популяционные хвилі підставляють під дію природного відбору рідкі мутації і, навпаки, знищують ті, що найчастіше зустрічаються, що веде до зміни генотипа популяції.

Основна рушійна сила еволюції - природний відбір. Він має 2-е передумови:

гетерогенність особнів;

надлишкова чисельність потомства.

9. Простір і час в теорії відносності А. Ейнштейна.

Спеціальна теорія відносності, створена в 1905 р. А. Ейнштейном, стала результатом узагальнення і синтезу класичної механіки Галілея - Ньютона і електродинаміки Максвелла - Лоренца. "Вона описує закони всіх фізичних процесів при швидкостях руху, близьких до швидкості світла, але без урахування поля тяжіння. При зменшенні швидкостей руху вона зводиться до класичної механіки, яка, таким чином, виявляється її окремим випадком".[1]

Початковим пунктом цієї теорії став принцип відносності. Класичний принцип відносності був сформульований ще Г. Галілеєм: "Якщо закони механіки справедливі в одній системі координат, то вони справедливі і в будь-якій іншій системі, рухомій прямолінійно і рівномірно відносно першої".[2] Такі системи називаються инерциальными, оскільки рух в них підкоряється закону інерції: "Всяке тіло зберігає стан спокою або рівномірного прямолінійного руху, якщо тільки воно не вимушено змінити його під впливом рухомих сил".[3]

З принципу відносності слідує, що між спокоєм і рухом - якщо воно рівномірно і прямолінійно - немає ніякої принципової різниці. Різниця тільки в точці зору.

Таким чином, слово "відносно" в назві принципу Галілея не приховує в собі нічого особливого. Воно не має ніякого інакшого значення, крім того, який ми вкладаємо в рух про те, що рух або спокій - завжди рух або спокій відносно чогось, що служить нам системою відліку. Це, звісно, не означає, що між спокоєм і рівномірним рухом немає ніякої різниці. Але поняття спокою і руху придбавають значення лише тоді, коли вказана точка відліку.

Якщо класичний принцип відносності затверджував інваріантність законів механіки у всіх инерциальных системах відліку, то в спеціальній теорії відносності даний принцип був поширений також на закони електродинаміки, а загальна теорія відносності затверджувала інваріантність законів природи в будь-яких системах відліку, як инерциальных, так і неинерциальных. Неинерциальными називаються системи відліку, рухомі з уповільненням або прискоренням.

У відповідності зі спеціальною теорією відносності, яка об'єднує простір і час в єдиний чотиривимірний просторово-часовий континуум, просторово-часові властивості тіл залежать від швидкості їх руху. Просторові розміри скорочуються в напрямі руху при наближенні швидкості тіл до швидкості світла у вакуумі (300 000 км/з), тимчасові процеси сповільнюються в быстродвижущихся системах, маса тіла збільшується.

Знаходячись в супутній системі відліку, тобто рухаючись паралельно і на однаковій відстані від системи, що вимірюється, не можна помітити ці ефекти, які називаються релятивістськими, оскільки всі просторові масштаби, що використовуються при вимірюваннях і частини будуть мінятися точно таким же чином. Згідно з принципом відносності, всі процеси в инерциальных системах відліку протікають однаково. Але якщо система є неинерциальной, то релятивістські ефекти можна помітити і змінити. Так, якщо уявний релятивістський корабель типу фотонної ракети відправиться до далеких зірок, то після повернення його на Землю часу в системі корабля пройде істотно менше, ніж на Землі, і ця відмінність буде тією більше, ніж далі здійснюється політ, а швидкість корабля буде ближче до швидкості світла. Різниця може вимірюватися навіть сотнями і тисячами років, внаслідок чого екіпаж корабля відразу перенесеться в близьке або віддалене майбутнє, минуя проміжний час, оскільки ракета разом з екіпажем випала з ходу розвитку на Землі.

Подібні процеси уповільнення ходу часу в залежності від швидкості руху реально реєструються зараз у вимірюваннях довжини пробігу мезонів, виникаючих при зіткненні частинок первинного космічного випромінювання з ядрами атомів на Землі. Мезони існують в течії 10-6 - 10-15 з (в залежності від типу частинок) і після свого виникнення розпадаються на невеликій відстані від місця народження. Все це може бути зареєстроване вимірювальними пристроями слідами пробігів частинок. Але якщо мезон рухається з швидкістю, близькою до швидкості світла, то тимчасові процеси в ньому сповільнюються, період розпаду збільшується (в тисячі і десятки тисяч разів), і відповідно зростає довжина пробігу від народження до розпаду.

Отже, спеціальна теорія відносності базується на розширеному принципі відносності Галілея. Крім того, вона використовує ще одне нове положення: швидкість поширення світла (в пустоті) однакова у всіх инерциальных системах відліку.

Але чому так важлива ця швидкість, що думка про неї прирівнюється по значенню до принципу відносності? Справа в тому, що ми тут стикаємося з другою універсальною фізичною константою. Швидкість світла - це сама велика з всіх швидкостей в природі, гранична швидкість фізичних взаємодій. Рух світла принципово відрізняється від руху всіх інших тіл, швидкість яких менше швидкості світла. Швидкість цих тіл завжди складається з іншими швидкостями. У цьому значенні швидкості відносні: їх величина залежить від точки зору. А швидкість світла не складається з іншими швидкостями, вона абсолютна, завжди одна і та ж, і, говорячи про неї, нам не треба вказувати систему відліку.

Абсолютність швидкості світла не суперечить принципу відносності і повністю сумісна з ним. Постійність цієї швидкості - закон природи, а тому - саме відповідно до принципу відносності - він справедливий у всіх инерциальных системах відліку.

Швидкість світла - це верхня межа для швидкості переміщення будь-яких тіл в природу, для швидкості поширення будь-яких хвиль, будь-яких сигналів. Вона максимальна - це абсолютний рекорд швидкості.

"Для всіх фізичних процесів швидкість світла володіє властивістю нескінченної швидкості. Для того щоб повідомить тілу швидкість, рівну швидкості світла, потрібно нескінченна кількість енергії, і саме тому фізично неможливо, щоб яке-небудь тіло досягло цієї швидкості. Цей результат був підтверджений вимірюваннями, які проводилися над електронами. Кінетична енергія точкової маси зростає швидше, ніж квадрат її швидкості, і стає нескінченною для швидкості, рівної швидкості світла"[4]. Тому часто говорять, що швидкість світла - гранична швидкість передачі інформації. І гранична швидкість будь-яких фізичних взаємодій, так і взагалі всіх мислимих взаємодій в світі.

Зі швидкість світла тісно пов'язано розв'язання проблеми одночасності, яка також виявляється відносною, що тобто залежить від точки зору. У класичній механіці, яка вважала час абсолютним, абсолютним є і одночасність.

У загальній теорії відносності були розкриті нові сторони залежності просторово-часових відносин від матеріальних процесів. Ця теорія підвела фізичні основи під неевклидовы геометрію і зв'язала кривизну простору і відступ його метрики від евклидовой з дією гравітаційних полів, що створюються масою тіл. Загальна теорія відносності вийде з принципу еквівалентності інерційної і гравітаційної маси, кількісна рівність яких давно була встановлена в класичній фізиці. Кінематичні ефекти, виникаючі під дією гравітаційних сил, еквівалентні ефектам, виникаючим під дією прискорення. Так, якщо ракета злітає з прискоренням 2g, то екіпаж ракети буде відчувати себе так, неначе він знаходиться в подвоєному полі тягаря Землі. Саме на основі принципу еквівалентності маси був узагальнений принцип відносності, що затверджує в загальній теорії відносності інваріантність законів природи в будь-яких системах відліку, як инерциальных, так і неинерциальных.

Як можна уявити собі викривлення простору, про яке говорить загальна теорія відносності? Уявимо собі дуже тонкий лист гуми, і будемо вважати, що це - модель простору. Розташуємо на цьому листі великі і маленькі кульки - моделі зірок. Ці кульки будуть прогинати лист гуми тим більше, ніж більше маса кульки. Це наочно демонструє залежність кривизни простору від маси тіла і показує також, що звична нам евклидова геометрія в цьому випадку не діє (працюють геометрія Лобачевського і Рімана).

Теорія відносності встановила не тільки викривлення простору під дією полів тяжіння, але і уповільнення ходу часу в сильних гравітаційних полях. Навіть тяжіння Сонця - досить невеликої зірки по космічних мірках - впливає на темп протікання часу, вповільнюючи його поблизу себе. Тому якщо ми пошлемо радіосигнал в якусь точку, шлях до якої проходить поруч з Сонцем, подорож радіосигналу займе в такому випадку більше часу, ніж тоді, коли на шляху цього сигналу нічого немає. Уповільнення поблизу Сонця складає біля 0,0002 з.

Один з самих фантастичних прогнозів загальної теорії відносності - повна зупинка часу в дуже сильному полі тяжіння. Уповільнення часу тим більше, ніж сильніше тяжіння. Уповільнення часу виявляється в гравітаційному червоному зміщенні світла: чим сильніше тяжіння, тим більше збільшується довжина хвилі і меншає його частота. При певних умовах довжина хвилі може спрямується до нескінченності, а її частота - до нуля.

Зі світлом, що випускається Сонцем, це могло б трапиться, якби наше світило раптом стислося і перетворилося в кулю з радіусом в 3 км або менше (радіус Сонця рівний 700 000 км). Через таке стиснення сила тяжіння на поверхні, звідки і обійде світло, зростає на стільки, що гравітаційне червоне зміщення виявиться дійсно нескінченним.

З нашим Сонцем цього ніколи насправді не станеться. Але інші зірки, маса яких в три і більше за рази перевищують масу Сонця, в кінці свого життя і дійсно випробовують, швидше усього, швидке катастрофічне стиснення під дією свого власного тяжіння. Це приведе їх до стану чорної діри. Чорна діра - це фізичне тіло, що створює так сильне тяжіння, що червоне зміщення для світла, що випускається поблизу нього, здібно звернутися в нескінченність.

Фізики і астрономи абсолютно упевнені, що чорні діри існують в природі, хоч досі їх виявити не вдалося. Труднощі астрономічних пошуків пов'язані з самою природою цих незвичайних об'єктів. Адже нескінченне червоне зміщення, через яке звертається в нуль частота світла, що приймається, робить їх просто невидимим. Вони не світять, і тому в повному розумінні цього слова є чорними. Лише по ряду непрямих ознак можна сподіватися помітити чорну діру, наприклад, в системі двійчастої зірки, де її партнером була б звичайна зірка. З спостережень руху видимої зірки в загальному полі тяжіння такої пари можна було б оцінити масу невидимої зірки, і якщо ця величина перевищить масу Сонця в три і більше за рази, можна буде затверджувати, що ми знайшли чорну діру.

Зараз є декілька добре вивчених двійчастих систем, в яких маса невидимого партнера оцінюється в 5 або навіть 8 маси Сонця. Швидше усього, це і є чорні діри, але астрономи до уточнення цих оцінок вважають за краще називати ці об'єкти кандидатами в чорні діри.

Гравітаційне уповільнення часу, мірою і свідченням якого служить червоне зміщення, дуже значне поблизу нейтронної зірки, а поблизу чорної діри, у її гравітаційного радіуса, воно так велике, що час там як би завмирає.

Для тіла, що попадає в полі тяжіння чорної діри, освіченої масою, рівною 3 масі Сонця, падінням з відстані 1 млн. км до гравітаційного радіуса займає всього біля години. Але по годинах, які покояться вдалині від чорної діри, вільне падіння тіла в її полі розкидається у часі до нескінченності. Чим ближче падаюче тіло до гравітаційного радіуса, тим більше повільним буде представлятися цей політ видаленому спостерігачу. Тіло, що спостерігається здалеку, буде нескінченне довго наближатися до гравітаційного радіуса і ніколи не досягає його. У цьому виявляється уповільнення часу поблизу чорної діри. Таким чином, матерія впливає на властивості простору і часу.

Уявлення про простір і час, що формулюються в теорії відносності Ейнштейна, на сьогоднішній день є найбільш послідовними. Але вони є макроскопічними, оскільки спираються на досвід дослідження макроскопічних об'єктів, великих відстаней і великих проміжків часу. При побудові теорій, що описують явища микромира, ця класична геометрична картина, що передбачає безперервність простору і часу (просторово-часовий континуум), була перенесена на нову область без яких-небудь змін. Експериментальних даних, що суперечать застосуванню теорії відносності в микромире, поки немає. Але сам розвиток квантових теорій, можливо, зажадає перегляду уявлень про фізичний простір і час. Розроблена теорія суперструн, яка представляє елементарні частинки як гармонічні коливання цих струн і зв'язує фізику з геометрією, виходить з багатомірність простору. А це означає, що ми на новому етапі розвитку науки, на новому рівні пізнання повертаємося до прогнозів А. Ейнштейна 1930 р.: "Ми приходимо до дивного висновку: зараз нам починає здаватися, що первинну роль грає простір, матерія ж повинна бути отримана з простору, так би мовити, на наступному етапі. Ми завжди розглядали матерію первинної, а простір повторним. Простір, образно говорячи, бере зараз реванш і "з'їдає" матерію"[5]. Можливо, існує квант простору, фундаментальна довжина L. Введя це поняття, ми можемо уникнути багатьох труднощів сучасних квантових теорій. Якщо її існування підтвердиться, то L стане третьою (крім постійної Планка і швидкості світла в пустоті) фундаментальною постійною в фізиці. З існування кванта простору також слідує існування кванта часу (рівного L/з), що обмежує точність визначення тимчасових інтервалів.Висновок.

Теорія відносності показала єдність простору і часу, що виражається в спільній зміні їх характеристик в залежності від концентрації маси і їх руху. Час і простір перестали розглядатися незалежно один від одного і виникло уявлення про просторово-часовий четырехмерном континуум.

Спрямованість часу, пов'язана з еволюцією систем, в фізичних картинах світу виходить з другого початку термодинаміки. Спрямованість часу, що визначає принцип причинності, відрізняє тимчасові координати від просторових, причому для одночасних подій немає симетрії між «правим» і «лівим». У сучасній картині світу в основу встановлені безповоротні процеси, і тому можливий одноманітний опис живого і неживого світів.

Можна зробити висновок про основні результати до яких приходить теорія відносності:

- відносність властивостей простору-часу;

- відносність маси і енергії;

- еквівалентність важкої і інертної маси.Список літератури

Дубніщева Т.Я. Концепциї сучасного природознавства. - Новосибірськ: ТОВ «Видавництво ЮКЭА», 1997. - 832с.

Концепції сучасного природознавства / під ред. С.І. Самигина. - Ростов/нД: «Фелікс», 1997. - 448с.

Найдыш В.М. Концепциї сучасного природознавства. - М.: Гардарики, 1999. - 476с.

Рудзитис Г.Е., Фельдман Ф.Г. Химія-11. - М.: Освіта, 1992. - 160с.

Солопов Е.Ф. Концепциї сучасного природознавства. - М.: ВЛАДОС, 1998. - 232с.

6. Эйнштейн А., Інфельд Л. Еволюция фізики. -М., 1965.

7. Эйнштейн А. Сборник наукових трудів. , 1
Аналіз фразеологізмів англійської мови з іменами власними і їх еквівалентів в російській мові
Зміст: Вступ...3 Розділ 1. Основні положення про фразеологізми і способи їх перекладу...4 1.1. Фразеологія як наука...4 1.2. Фразеологізми англійської мови з компонентом - ім'ям власним...10 Розділ 2. Аналіз фразеологізмів англійської мови з іменами власними і їх еквівалентів в російській

Висловлювання про мову
Люди говорять різними мовами. Ïх нараховується приблизно 6 тисяч. На жаль, філологи попереджають, в XXI столітті щонайменше 40% цих мов вимеруть. А це страшенна втрата для людства, бо кожна мова, це геніальний прояв людського духу, унікальне бачення нашого світу. Справа в тому, що 95%

Public relations в Росії і за кордоном
ВСГТУ. Виконав: студент г-пи 521-2 Матвєєв Ф.І. Улан-Уде.2002.Аналіз визначень "паблік рілейшнз" "Паблік рілейшнз" (ПР) (public relations- "зв'язки з громадськістю") - дуже багате за кількістю даних йому "імен" і дефініцій поняття. Коли в 1975 р один

Еволюція Нашої Всесвіту
Зміст: Нежива природа. 3 Будову, походження і еволюція Нашої Всесвіту. 3 Походження і Еволюція. 3 Будову. 5 Жива природа. 9 Білки. Склад. Первинне, вторинне, третинне і четвертичное будову. Роль білків. 9 Склад білків. 9 Будова білків. 10 Роль білків. 10 Література. 12 Нежива природа. Будову,

Людина і ноосфера
РЕФЕРАТ по концепціям сучасного природознавства Людина і Ноосфера Виконала _ "_" _ 2000 Сиктивкар 2000 Зміст Введення 1.Ноосфера 1.1.Понятие ноосфери 1.2.Новая ідеологія 2.Человек 2.1.Представленія людини про себе 2.2.Положеніе людства в природі 2.3.Человечество в цілому. 2.4.Новая

Теорія пасіонарності та етногенезу
Зміст Введення. 3 1. Теоретичні основи поняття «пасіонарність». 4 1.1. Пасіонарність як необоримая сила. 4 1.2. Ступеня пасіонарності. 5 1.3. Співвідношення розрядів імпульсів. 6 1.4. Заразливість пасіонарності. 8 2. Теорія етногенезів Л. Гумільова. 10 2.1. Спалахи етногенезів. 10 2.2. Фази

Сонячна система
: Особливості та склад. В даний час основною вважається гіпотеза Хайле. Він стверджує, що спочатку було іонізоване газова хмара, з якого, під дією електромагнітних сил утворилося Сонце і на певних відстанях від нього залишилися залишки цього газу. Гравітаційні сили Сонця притягували ці залишки,

© 2014-2022  8ref.com - українські реферати