Концепции современного естествознания. 1. Понятие науки. Классификация наук. Понятие наука
 Скачать 295 Kb.
|
|
Первый закон Кеплера. -Каждая планета Солнечнойсистемы обращается по эллипсу, в одном из фокусов которого находится Солнце . -Второй закон Кеплера. Каждая планета движется в плоскости, проходящей через центр Солнца, причём за равные времена радиус-вектор, соединяющий Солнце и планету, заметает сектора равной площади. -Третий закон Кеплера. Квадраты периодов обращения планет вокруг Солнца относятся, как кубы больших полуосей орбит планет. 13. Основные черты механической картины мира. Основные черты механической картины мира: -Все материальные тела состоят из молекул, находящихся в непрерывном и хаотическом механическом движении. Материя - вещество, состоящее из неделимых частиц. -Взаимодействие тел осуществляется согласно принципа дальнодействия, мгновенно на любые расстояния (закон всемирного тяготения, закон Кулона), или при непосредственном контакте (силы упругости, силы трения). -Пространство - пустое вместилище тел. Всё пространство заполняет невидимая невесомая "жидкость" - эфир. Время - простая длительность процессов. Время абсолютно. -Всё движение происходит на основе законов механики Ньютона, все наблюдаемые явления и превращения сводятся к механическим перемещениям и столкновениям атомов и молекул. Мир выглядит как колоссальная машина с множеством деталей, рычагов, колёсиков. 14. Динамические законы Ньютона. Многие физические явления в механике, электромагнетизме и теории относительности подчиняются, так называемым динамическим закономерностям. Динамические законы отражают однозначные причинно-следственные связи, подчиняющиеся детерминизму Лапласа. Динамические законы – это законы Ньютона, уравнения Максвелла, уравнения теории относительности. Основу механики Ньютона составляют закон инерции Галилея, два закона открытые Ньютоном, и закон Всемирного тяготения, открытый также Исааком Ньютоном. 1. Согласно сформулированному Галилеем закону инерции, тело сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения до тех пор, пока воздействие со стороны других тел не выведет его из этого состояния. 2. Этот закон устанавливает связь между массой тела, силой и ускорением. 3. Устанавливает связь между силой действия и силой противодействия. 4. В качестве IV закона выступает закон всемирного тяготения. (Два любых тела притягиваются друг к другу с силой пропорциональной массе сил и обратно пропорциональной квадрату расстояния между центрами тел.) 15. Закон Всемирного тяготения. Принцип дальнодействия. Закон всемирного тяготения был открыт И.Ньютоном в 1682 году. По его гипотезе между всеми телами Вселенной действуют силы притяжения , направленные по линии, соединяющей центры масс . У тела в виде однородного шара центр масс совпадает с центром шара. В последующие годы Ньютон пытался найти физическое объяснение законам движения планет, открытых И.Кеплером в начале XVII века, и дать количественное выражение для гравитационных сил. Так, зная как движутся планеты, Ньютон хотел определить, какие силы на них действуют. Такой путь носит название обратной задачи механики. Если основной задачей механики является определение координат тела известной массы и его скорости в любой момент времени по известным силам, действующим на тело, то при решении обратной задачи необходимо определить действующие на тело силы, если известно, как оно движется. Решение этой задачи и привело Ньютона к открытию закона всемирного тяготения: «Все тела притягиваются друг к другу с силой, прямо пропорциональной их массам и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними». Относительно этого закона нужно сделать несколько важных замечаний. 1, его действие в явной форме распространяется на все без исключения физические материальные тела во Вселенной. 2 сила притяжения Земли у ее поверхности в равной мере воздействует на все материальные тела, находящиеся в любой точке земного шара. Прямо сейчас на нас действует сила земного притяжения, и мы ее реально ощущаем как свой вес. Если мы что-нибудь уроним, оно под действием всё той же силы равноускоренно устремится к земле. Действием сил всемирного тяготения в природе объясняются многие явления: движение планет в Солнечной системе, искусственных спутников Земли - все они находят объяснение на основе закона всемирного тяготения и законов динамики. Ньютон первый высказал мысль о том, что гравитационные силы определяют не только движение планет Солнечной системы; они действуют между любыми телами Вселенной. Одним из проявлений силы всемирного тяготения является сила тяжести - так принято называть силу притяжения тел к Земле вблизи ее поверхности. Сила тяжести направлена к центру Земли. В отсутствие других сил тело свободно падает на Землю с ускорением свободного падения. Принцип дальнодействия. Принцип дальнодействия гласит, что если тело , находящееся в опред. точке , действует на другое тело , то другое тело , находящееся в другой точке , испытывает это воздействие в этот момент. Принцип дальнодействия утвердился в физике также по тому, что гравитационное взаимодействие макроскопических объектов незаметно, поскольку притяжение слишком слабо, чтобы его ощутить. 16. Теория электромагнитного поля. Вещество и поле. Электромагнитное поле -фундаментальное физическое поле, взаимодействующее с электрически заряженными телами, представимое как совокупность электрического и магнитного полей, которые могут при определённых условиях порождать друг друга. Любая электромагнитная волна распространяется в пустом пространстве (вакууме) с одинаковой скоростью -- скоростью света . В зависимости от длины волны электромагнитное излучение подразделяется на радиоизлучение, свет (в том числе инфракрасный и ультрафиолет), рентгеновское излучение и гамма-излучение. Вещество и поле - фундаментальные физические понятия, обозначающие два осн. вида материи на макроскопическом уровне: В.- совокупность дискретных образований, обладающих массой покоя (атомы, молекулы и то, что из них построено); П.- вид материи, характеризующейся непрерывностью и имеющей нулевую массу покоя (электромагнитное П. и П. гравитационное). Открытие П. как вида материи имело огромное философское значение, т. к. обнаружило несостоятельность метафизического отождествления материи с В. 17. Принципы относительности Галилея и Эйнштейна. В классической механике был известен принцип относительности Галилея: если законы механики справедливы в одной системе координат, то они справедливы и в любой другой системе, движущейся прямолинейно и равномерно относительно первой. Такие системы называются инерциальными. Эйнштейн обобщил принцип относительности Галилея, сформулированный для механических явлений, на все явления природы. Принцип относительности Эйнштейна гласит: «Никакими физическими опытами, произведенными в какой-либо инерциальной системе отсчета, невозможно определить, движется ли эта система равномерно и прямолинейно, или находится в покое». Не только механические, но и все физические законы одинаковы во всех инерциальных системах отсчета. Таким образом, принцип относительности Эйнштейна устанавливает полную равноправность всех инерциальных систем отсчета и отвергает идею абсолютного пространства Ньютона. Теорию, созданную Эйнштейном для описания явлений в инерциальных системах отсчета, называют специальной теорией относительности. Из неё следует, что расстояние между двумя материальными точками и длительность происходящих в нем процессов являются не абсолютными, а относительными величинами. При приближении к скорости света все процессы в системе замедляются, продольные размеры тела сокращаются и события, одновременные для одного наблюдателя, оказываются разновременными для другого, движущегося относительно него. 18. Пространство и время в классической механике и теории относительности. ПРОСТРАНСТВО Обычно под пространством понимают некую протяженную пустоту, в которой могут находиться какие-либо предметы. Однако между небесными телами всегда имеется некоторое количество вещества, поэтому в науке пространство рассматривается не как вместилище материи, а как физическая сущность, обладающая конкретными свойствами и структурой. Для определения положения в пространстве необходимо знать три координаты - широту, долготу и высоту. Это означает что пространство трехмерно. Птолемей в своем главном труде «Альмагест» уделил особое внимание размерности пространства, утверждая, что в природе не может быть более трех пространственных измерений. Евклид построил геометрию трехмерного пространства, известную в научном обиходе как евклидова геометрия. Исаак Ньютон открыл новые свойства пространства, изучая движение перемещающихся тел. Модель пространства, предложенная Ньютоном, - это модель независимо существующей субстанции, в которой могут перемещаться материальные тела и частицы света. ВРЕМЯ - В житейском понимании время воспринимается как поток, переход из прошлого в будущее, переносящий наше «теперь» и «сейчас» в другой мир, оно наполнено действием в отличие от неподвижного и пустого пространства, «вместилище» событий. Первая физическая теория времени дана в «Началах» Ньютона, причем он ставит время первым среди основных понятий физики, за ним следует пространство, место и движение. Определение Ньютона таково: «Абсолютное, истинное математическое время, само по себе и самой своей сущности, без всякого отношения к чему-либо внешнему, протекает равномерно и иначе называется длительностью». 19. Принцип эквивалентности и общая теория относительности. Принцип эквивалентности. Теория относительности А. Эйнштейн создал новую теорию – теорию относительности. Главный вклад Эйнштейна в познание законов природы состоял в радикальном изменении основополагающих фундаментальных представлений о пространстве, времени, веществе и движении. Общая теория относительности описывает взаимосвязь физических процессов, происходящих в ускоренно движущихся друг относительно друга системах отсчета. Специальная теория относительности базируется на двух постулатах. 1 постулат теории относительности: -Все законы природы одинаковы в инерциальных системах отсчета. Т.е все инерциальные системы отсчета эквивалентны. При наличии двух инерциальных систем отсчета бессмысленно выяснять, какая из них движется, а какая покоится. Можно наблюдать только относительное прямолинейное движение. 2 постулат теории относительности: Скорость света в вакууме одинакова во всех инерциальных системах отсчета. Это означает, что скорость света в вакууме не зависит от скорости движения источника или приемника света. Согласно постулатам СТО скорость света – максимально возможная скорость распространения любого взаимодействия. Она образует верхний предел скоростей для всех материальных тел. Т.е Материальные тела не могут иметь скорость большую, чем скорость света. Принцип эквивалентности сил гравитации и инерции — эвристический принцип, использованный А. Эйнштейном при выводе ОТО.: «Силы гравитационного взаимодействия пропорциональны гравитационной массе тела, силы инерции же пропорциональны инертной массе тела. Если инертная и гравитационная массы равны, то невозможно отличить, какая сила действует на данное достаточно малое тело — гравитационная или сила инерции.» 20. Тяготение и свойства пространства и времени. Пространство и время - фундаментальные категории современного естествознания. Физические, биологические, географические и другие величины непосредственно или опосредованно связаны с пространственно-временными характеристиками объектов. Свойства пространства и времени. Пространство и время - категории, обозначающие основные формы существования материи. Пространство выражает порядок сосуществования отдельных объектов, время - порядок смены явлений. Пространство и время - основные понятия всех разделов физики. Они играют главную роль на эмпирическом уровне физического познания - непосредственное содержание результатов наблюдений и экспериментов состоит в фиксации пространственно-временных соотношений. Пространство и время имеют решающее значение для построения физической картины мира. Свойства пространства и времени делят на метрические (протяженность и длительность) и топологические (размерность, порядок и направление времени). Современной теорией метрических свойств пространства и времени является теория относительности. К пространственным свойствам относят: 1. Конкретные пространственные формы и размеры тел, их положение по отношению друг к другу, скорость перемещения. 2. Наличие у них внутренней симметрии или ассиметрии. Различные виды симметрии свойственны макромиру и микромиру, являясь фундаментальным свойством неживой природы. Живому веществу присуще свойство пространственной ассиметрии, которым обладает уже молекула живого вещества. 3. Изотропность и однородность пространства. Изотропность означает отсутствие выделенных направлений и независимость свойств тел, движущихся по инерции, от направления их движения. Точно так же однородность, свойственная лишь абстрактному евклидовому пространству, является идеализацией. Специфическими свойствами времени являются: 1. Конкретная длительность существования материальных систем от их возникновения до распада, и процессов протекающих в них. 2. Скорость протекания процессов, темпы развития и соотношение между ними на разных этапах эволюции
21. Основные положения молекулярно-кинетической теории. Молекулярно-кинетической теорией называют учение о строении и свойствах вещества на основе представления о существовании атомов и молекул как наименьших частиц химических веществ. В основе молекулярно-кинетической теории лежат три основных положения: 1. Все вещества – жидкие, твердые и газообразные – образованы из мельчайших частиц – молекул, которые сами состоят из атомов . Молекулы химического вещества могут быть простыми и сложными, т.е. состоять из одного или нескольких атомов. Молекулы и атомы представляют собой электрически нейтральные частицы. При определенных условиях молекулы и атомы могут приобретать дополнительный электрический заряд и превращаться в (+) или (-) ионы. 2. Атомы и молекулы находятся в непрерывном хаотическом движении. 3. Частицы взаимодействуют друг с другом силами, имеющими электрическую природу. Гравитационное взаимодействие между частицами пренебрежимо мало. Наиболее ярким экспериментальным подтверждением представлений молекулярно-кинетической теории о беспорядочном движении атомов и молекул является броуновское движение. Броуновские частицы движутся под влиянием беспорядочных ударов молекул. Из-за хаотического теплового движения молекул эти удары никогда не уравновешивают друг друга. В результате скорость броуновской частицы беспорядочно меняется по модулю и направлению, а ее траектория представляет собой сложную зигзагообразную кривую . 22. Первое и второе начала термодинамики. Первое начало термодинамики устанавливает внутренняя энергия системы является однозначная функция ее состояния и изменяется только под влиянием внешних воздействий. ЕГО можно сформулировать в нескольких видах : 1. Невозможно возникновение и уничтожение энергии . 2. Любая форма движения способна и должна превращаться в любую другую форму движения . 3. Внутренняя энергия является однозначной формой состояния . 4. Вечный двигатель первого рода невозможен . 5. Бесконечно малое изменение внутренней энергии является полным дифференциалом. 6. Сумма количества теплоты и работы не зависит от пути процесса. 1 закон термодинамики , не указывает направление происходящих в природе процессов. Направление термодинамических процессов устанавливает второе начало термодинамики. ВТОРОЕ НАЧАЛО ТЕРМОДИНАМИКИ. при термодинамическом равновесии все внутренние параметры являются функциями внешних параметров и энергии.. Второй постулат позволяет определить изменение температуры тела по изменению какого либо его параметра , на чем основано устройство различных термометров. 23.Энтропия,вероятность,информация. Их взаимосвязь. (ВЕРОЯТНОСТЬ ХЗ) Энтропи́я - в естественных науках мера неупорядоченности системы, состоящей из многих элементов. В частности, в статистической физике — мера вероятности осуществления какого-либо макроскопического состояния; в теории информации — мера неопределённости какого-либо опыта , который может иметь разные исходы, а значит, и количество информации; в исторической науке, для объяснения феномена альтернативности истории. В 1878 году Больцман применил понятие вероятности, введенное Максвеллом, и показал, что второй закон термодинамики также является следствием более глубоких статистических законов поведения большой совокупности частиц. Информация и энтропия характеризуют сложную систему с точки зрения упорядоченности и хаоса, причем если информация — мера упорядоченности, то энтропия — мера беспорядка. Эта мера простирается от максимальной энтропии, т.е. хаоса, полной неопределенности до высшего уровня порядка. Если система эволюционирует в направлении упорядоченности, то ее энтропия уменьшается. Следовательно, количество информации, необходимое для перехода из одного уровня организации в другой , можно определить как разность энтропии. Уменьшение энтропии происходит в результате информационно-управленческого процесса за счет обмена с внешней средой веществом, энергией и информацией. 24.Детерминизм.виды детерменизма. ( дебильный вопрос ) Детермини́зм — учение о взаимосвязи и взаимообусловленности происходящих процессов и явлений, доктрина о всеобщей причинности. Детерминизм называют учением о том, что все происходящие в мире события, включая ход человеческой жизни, определены Богом (теологический детерминизм) или явлениями природы (космологический детерминизм) или специально человеческой волей (антропологическо-этический детерминизм), для свободы которой, как и для ответственности, не остаётся места. Виды детерминации и Д. можно также классифицировать по их объектам, предметам, всеобщности и специфике, их универсальности и субординации, стихийности и регулярности, и др. Если учесть универсальные формально-математические способы описания Д., то наиболее общей формой должна быть Взаимосвязь, за ней будет следовать функциональность, вероятностная причинность, а затем причинение в его генетическом аспекте, необратимости, повторяемости, линейной (цепной) и ветвлящейся формах, и т.д. 25.Понятие вероятности.динамичские и статические закономерности. Вероятность — Численная мера степени объективной возможности наступления случайного события. Оценкой вероятности события может служить частота его наступления в длительной серии независимых повторений случайного эксперимента. Согласно определению П. Лапласа мерой вероятности называется дробь, числитель которой есть число всех благоприятных случаев, а знаменатель — число всех равновозможных случаев. Статистические и динамические закономерности - две осн. формы закономерной связи явлений, которые отличаются по характеру вытекающих из них предсказаний. В законах динамич. типа предсказания имеют точно определённый, однозначный характер.А В статистич. законах предсказания носят не достоверный, а лишь вероятностный характер. Статистическая закономерность возникает как результат взаимодействия большого числа элементов, составляющих коллектив, и поэтому характеризует не столько поведение отд. элемента, сколько коллектива в целом. Необходимость, проявляющаяся в статистич. законах, возникает вследствие взаимной компенсации и уравновешивания множества случайных факторов. С помощью динамич. законов обычно формулируются причинные связи явлений. Рассматривая одно явление как причину другого, мы вырываем их из всеобщей связи, изолируем друг от друга и тем самым значительно упрощаем и идеализируем действительность. Подобную идеализацию легче осуществить в механике, астрономии, классич. физике, которые имеют дело с точно известными силами и законами движения тел под их воздействием. В более сложных ситуациях приходится учитывать воздействие множества случай-ных факторов и обращаться к статистич. законам. 26.Виды взаимодействий в природе. Фундамента́льные взаимоде́йствия — качественно различающиеся типы взаимодействия элементарных частиц и составленных из них тел. На сегодня достоверно известно существование четырех фундаментальных взаимодействий: А) гравитационного — универсальное фундаментальное взаимодействие между всеми материальными телами.( обычное притяжение падающих на землю предметов) В приближении малых скоростей и слабого гравитационного взаимодействия описывается теорией тяготения Ньютона, в общем случае описывается общей теорией относительности Эйнштейна. Гравитация является самым слабым из четырех типов фундаментальных взаимодействий.) Б) электромагнитного - существует между частицами, обладающими электрическим зарядом. С современной точки зрения электромагнитное взаимодействие между заряженными частицами осуществляется не прямо, а только посредством электромагнитного поля.) В) Сильное или ядерное взаимодействие – самый короткодействующий и сильный вид поля, благодаря которому удерживаются частицы в ядрах атомов. Г) слабое- Оно ответственно, в частности, за бета-распад ядра. Это взаимодействие называется слабым, поскольку два других взаимодействия, значимые для ядерной физики (сильное и электромагнитное), характеризуются значительно большей интенсивностью. Однако оно значительно сильнее четвёртого из фундаментальных взаимодействий, гравитационного. Слабое взаимодействие является короткодействующим — оно проявляется на расстояниях, значительно меньших размера атомного ядра . 27.Учение о составе вещества.Природа химического соединения Первоначально свойства вещества связывались исключительно с их составом. На этапе учения о составе вещества решались вопросы определения химического элемента, химического соединения и получения новых материалов на базе более широкого использования химических элементов. Первое научное определение химического элемента, когда еще не было открыто ни одного из них, сформулировал английский химик и физик Р. Бойль. Первым был открыт химический элемент фосфор в 1669 г., потом кобальт, никель и др. Открытие французским химиком А.Л. Лавуазье кислорода и установление его роли в образовании различных химических соединений позволило отказаться от прежних представлений об "огненной материи". Лавуазье впервые систематизировал химические элементы на базе имевшихся в XVIII в. знаний. Эта систематизация оказалась ошибочной и в дальнейшем была усовершенствована Д.И. Менделеевым. Система Лавуазье определяла место элемента по атомной массе. В настоящее время мест химического элемента определяют по заряду атомного ядра, который отражает индивидуальные свойства элемента Хими́ческое соедине́ние — сложное вещество, состоящее из химически связанных атомов двух или более элементов . Некоторые простые вещества также могут рассматриваться как химические соединения, если их молекулы состоят из атомов, соединённых ковалентной связью (азот, кислород, ). 28. Периодическая система Д.И.Менделеева. Периоди́ческая систе́ма хими́ческих элеме́нтов (табли́ца Менделе́ева) — классификация химических элементов, устанавливающая зависимость различных свойств элементов от заряда атомного ядра. Система является графическим выражением периодического закона, установленного русским химиком Менделеевым в 1869 году. Её первоначальный вариант был разработан Д. И. Менделеевым в 1869—1871 годах и устанавливал зависимость свойств элементов от массового числа атомов (или их атомной массы). До открытия Д. И. Менделеева в науке уже были предприняты попытки классифицировать химические элементы по определенным признакам. Предшественники Д. И. Менделеева, отмечая сходство некоторых элементов, объединили их в отдельные группы или классы. Например, разделение элементов на два класса — металлы и неметаллы — оказалось неточным, потому что есть химические элементы с двойственными свойствами — как металлов, так и неметаллов. Однако все ученые, пытаясь классифицировать химические элементы, искали сходство между элементами одного семейства, но не могли себе представить, что все элементы тесно связаны друг с другом. Гениальное подтверждение того, что все химические элементы взаимосвязаны, сделал выдающийся русский химик Д. И. Менделеев, который сравнил их на основе двух свойств: атомной массы и валентности, т. е. способности образовывать известные формы соединений (оксиды, водородные соединения и др.). Сущность открытия Менделеева заключалась в том, что с ростом атомной массы химических элементов их свойства меняются не монотонно, а периодически. После определённого количества разных по свойствам элементов, расположенных по возрастанию атомного веса, свойства начинают повторяться. Например, натрий похож на калий, фтор на хлор, а золото похоже на серебро и медь. Разумеется, свойства не повторяются в точности, к ним добавляются и изменения. Отличием работы Менделеева от работ его предшественников было то, что основ для классификации элементов у Менделеева была не одна, а две — атомная масса и химическое сходство. В 1871 году на основе этих работ Менделеев сформулировал Периодический закон форма которая со временем была несколько усовершенствована. Периодическая система Д. И. Менделеева стала важнейшей вехой в развитии атомно-молекулярного учения. Благодаря ей сложилось современное понятие о химическом элементе, были уточнены представления о простых веществах и соединениях. 30.Эволюционная химия и проблема возникновения живого. Под эволюционными проблемами в химии понимают процессы самопроизвольного (без участия человека) синтеза новых химических соединений, являющихся более сложными и высокоорганизованными продуктами по сравнению с исходными веществами. Поэтому эволюционную химию заслуженно считают предбиологией, наукой о самоорганизации и саморазвитии химических систем. Именно химией была выявлена важнейшая роль хлорофилла как химической основы фотосинтеза, гемоглобина – как основы процесса дыхания, установлена химическая природа передачи нервного возбуждения, определена структура нуклеиновых кислот и т.д. Но главное заключалось в том, что объективно в самой основе биологических процессов, функций живого лежат химические механизмы. Все функции и процессы, происходящие в живом организме, оказывается возможным изложить на языке химии, в виде конкретных химических реакций. Поэтому химии среди наук, изучающих жизнь, принадлежит ведущая роль. Конечно, было бы неверным сводить явления жизни только к химическим процессам. Специфичность и одновременно взаимосвязь химической и биологической форм движения материи подчеркиваются и другими науками, возникшими на границе биологии, химии и физики. Напримеор биохимия – наука об обмене веществ и химических процессах в живых организмах; биоорганическая химия – наука о строении, функциях и путях синтеза соединений, составляющих живые организмы; В рамках перечисленных наук были определены химические продукты клеточного метаболизма (обмена веществ); установлены циклы биосинтеза этих продуктов и реализован их искусственный синтез а также выяснено значение химических процессов в энергетических процессах клетки и живых организмов в целом. Зарождение эволюционной химии произошло в 1960-х годах, когда были открыты случаи самосовершенствования катализаторов в ходе реакции, тогда как обычно в процессе работы они дезактивировались, ухудшались и выбрасывались. Так, химики обратили внимание на процессы самоорганизации в химических системах, на существование в природе химических систем разной степени сложности, а также на процесс перехода от химических систем к биологическим, подняв тем самым химию на качественно новый, четвертый уровень. 31. Понятие живого.структурные уровни живого. Широко известно определение, данное Ф. Энгельсом, что жизнь – это способ существования белковых тел, существенным моментом которого является постоянный обмен веществ с окружающей их внешней природой Современное определение живого выглядит следующим образом: «живые тела, существующие на Земле, представляют собой открытые саморегулирующиеся и самовоспроизвоизводящиеся системы, построенные из биополимеров – белков и нуклеиновых кислот». Т.о. сущность живого есть форма существования сложных открытых систем, способных к самоорганизации и самовоспроизведению. Функционально важнейшими веществами этих систем являются белки (высокомолекулярные органические вещества, состоящие из аминокислот) и нуклеиновые кислоты, обеспечивающие биосинтез белка (основу жизнедеятельности) и передачу наследственных признаков. Обобщая и несколько упрощая сказанное о специфике живого, можно отметить, что все живые организмы питаются, дышат, растут, размножаются и распространяются в природе, а неживые тела не питаются, не дышат, не растут и не размножаются. В развитии биологии выделяют три основных этапа.
Современная биология при описании живого идет по пути перечисления основных свойств живых организмов. Первое - живые организмы характеризуются сложной, упорядоченной структурой. Уровень их организации значительно выше, чем в неживых системах. Второе - живые организмы получают энергию из окружающей среды, используя ее на поддержание своей высокой упорядоченности. Третье - живые организмы активно реагируют на окружающую среду. Способность реагировать на внешние раздражители – универсальное свойство всех живых существ, как растений, так и животных. Четвертое - живые организмы способны не только изменяться, но и усложняться. Они могут создавать новые органы, отличающиеся от породивших их структур. Пятое - живое способно к самовоспроизведению. Шестое - живые организмы способны передавать потомкам заложенную в них информацию, содержащуюся в генах – единицах наследственности. 32. Принципы теории эволюции Дарвина. Сущность дарвиновской концепции эволюции сводится к ряду логичных, проверяемых в эксперименте и подтвержденных огромным количеством фактических данных положений: 1.В пределах каждого вида живых организмов существует огромный размах индивидуальной наследственной изменчивости по морфологическим, физиологическим, поведенческим и любым другим признакам. Эта изменчивость может иметь непрерывный, количественный, или прерывистый качественный характер, но она существует всегда. 2.Все живые организмы размножаются в геометрической прогрессии. 3.Жизненные ресурсы для любого вида живых организмов ограничены, и поэтому должна возникать борьба за существование либо между особями одного вида, либо между особями разных видов, либо с природными условиями. В понятие «борьба за существование» Дарвин включил не только собственно борьбу особи за жизнь, но и борьбу за успех в размножении. 4.В условиях борьбы за существование выживают и дают потомство наиболее приспособленные особи, имеющие те отклонения, которые случайно оказались адаптивными к данным условиям среды. Это принципиально важный момент в аргументации Дарвина. Отклонения возникают не направленно — в ответ на действие среды, а случайно. Немногие из них оказываются полезными в конкретных условиях. Потомки выжившей особи, которые наследуют полезное отклонение, позволившее выжить их предку, оказываются более приспособленными к данной среде, чем другие представители популяции. 5 .Выживание и преимущественное размножение приспособленных особей Дарвин назвал естественным отбором. 6.Естественный отбор отдельных изолированных разновидностей в разных условиях существования постепенно ведет к дивергенции (расхождению) признаков этих разновидностей и, в конечном счете, к видообразованию. На этих постулатах была создана современная теория эволюции. Главная заслуга Дарвина в том, что он установил механизм эволюции, объясняющий как многообразие живых существ, так и их изумительную целесообразность, приспособленность к условиям существования. Этот механизм — постепенный естественный отбор случайных ненаправленных наследственных изменений. 33.Генетика,основные понятия и принципы. Достижения генетики в 20 веке. Гене́тика — наука о закономерностях наследственности и изменчивости. Идеи и методы генетики играют важную роль в медицине, сельском хозяйстве, микробиологической промышленности, а также в генетической инженерии. Генетика может считаться одной из самых важных областей биологии. На протяжении тысячелетий человек пользовался генетическими методами для улучшения домашних животных и возделываемых растений, не имея представления о механизмах, лежащих в основе этих методов. Судя по разнообразным археологическим данным, уже шесть тысяч лет назад люди понимали, что некоторые физические признаки могут передаваться от одного поколения к другому. Однако лишь в начале 20-го века ученые стали осознавать в полной мере важность законов наследственности и ее механизмов. Микроскопия позволила установить, что наследственные признаки передаются из поколения в поколение (Наследственность, унаследование родительских признаков). Первый действительно научный шаг вперед в изучении наследственности был сделан австрийским монахом Грегором Менделем, который в 1866 году опубликовал статью, заложившую основу современной генетики.( при том что он не знал о сущ. Генов ) ОН показал, что наследственные задатки не смешиваются, а передаются от родителей к потомкам в виде обособленных единиц. Он определил в опытах на горохе, что признаки даже не проявляющиеся у родителей, могут проявляться у детей.( Изменчивость) Его законы справедливы не только для гороха, но и для человека. В 1909 г. датский ботаник Иогансен назвал их генами, а в 1912 г. американский генетик Морган показал, что они находятся в хромосомах. С тех пор генетика достигла больших успехов в объяснении природы наследственности и на уровне организмов, и на уровне генов. После 1961 года изучение молекулярных основ жизни выходит на современный уровень, и это направление становится ведущим в науке XX века. Фенотип — совокупность всех внешних и внутренних признаков организма. В широком смысле ген — участок ДНК, определяющий возможность развития отдельного элементарного признака. Генотип — совокупность генов организма. (ЕСЛИ ДОЕБЕТСЯ) 34. Синтетическая теория эволюции. Синтетической она называется потому, что объединяет в своем составе все положительное, что содержалось в первоначальной теории эволюции Дарвина, но в то же время дополняет и развивает ее дальше, отказываясь от некоторых, не подтвердившихся ее положений. Синтетическая теория эволюции хотя и подвергла критике некоторые положения и принципы теории Ч. Дарвина, но сохранила ее основное содержание, а именно принцип естественного отбора как направляющей силы эволюционного процесса Синтетическая теория эволюции отличается от дарвиновской теории по ряду важнейших пунктов: • она ясно выделяет элементарную структуру, с которой начинается эволюция; в настоящее время такой структурой считается популяция, а не отдельная особь или вид, который включает в свой состав несколько популяций; • в качестве элементарного явления или процесса эволюции современная теория рассматривает устойчивое изменение генотипа популяции; • она шире и глубже истолковывает факторы и движущие силы эволюции, выделяя среди них факторы основные и неосновные. Кроме этого существенное отличие синтетической теории эволюции от дарвиновской состоит в четком разграничении областей исследования микроэволюции и макроэволюции . Теория микроэволюции исследует изменения генетической структуры популяций, которые могут привести к образованию нового вида. В отличие от этого макроэволюция охватывает эволюционные преобразования за длительный исторический период времени, которые приводят к возникновению надвидовых форм организации живого. 35.Основные концепции антропогенеза. Современная антропология рассматривает антропогенез –( процесс происхождения человека) - как продолжение биогенеза (утверждающее, что всё живое происходит только от живого) . Основными вопросами антропологии являются вопросы о месте и времени появления человека, основных этапах его эволюции, движущих силах и детерминирующих факторах развития, соотношении антропогенеза и социогенеза. По мере становления и развития антропологической науки на все эти вопросы пытались дать ответы пять основных концепций антропогенеза: 1) креационистская концепция - человек сотворен Богом или мировым разумом; 2) биологическая концепция - человек произошел от общих с обезьянами предков путем накопления биологических изменений; 3) трудовая концепция - в появлении человека решающую роль сыграл труд, превративший обезьяноподобных предков в людей; 4) мутационная концепция - приматы превратились в человека вследствие мутаций и иных аномалий в природе; 5) Космическая концепция – человек как потомок или творение инопланетян, в силу каких-то причин попавших на Землю 36. Основные черты биосферы как системы. Биосфе́ра— оболочка Земли, заселённая живыми организмами, находящаяся под их воздействием и занятая продуктами их жизнедеятельности. Биосфера сформировалась 500 млн лет назад, когда на нашей планете стали зарождаться первые организмы. Она проникает во всю гидросферу, верхнюю часть литосферы и нижнюю часть атмосферы, то есть населяет экосферу. Биосфера представляет собой совокупность всех живых организмов. В ней обитает более 3.000.000 видов растений, животных, грибов, бактерий и насекомых. Человек тоже является частью биосферы, его деятельность превосходит многие природные процессы и, как сказал В. И. Вернадский-«человек становится могучей геологической силой». Целостное учение о биосфере создал био-геохимик и философ В. И. Вернадский. Он впервые отвёл живым организмам роль главнейшей преобразующей силы планеты Земля, учитывая их деятельность не только в настоящее время, но и в прошлом. Биосфере, присуща система свойств, которые обеспечивают ее функционирование, саморегулирование, устойчивость и другие параметры. Рассмотрим основные из них.
37.Учение о ноосфере. Ноосфера — современная стадия развития биосферы, связанная с появлением в ней человека. Это сфера взаимодействия общества и природы, в границах которой разумная человеческая деятельность становится определяющим фактором развития Понятие было введено французским математиком и философом Эдуаром Леруа в 1927 году. В ноосферном учении Человек предстаёт укоренённым в Природу, а «искусственное» рассматривается как органическая часть и один из факторов эволюции «естественного». Обобщая с позиции натуралиста человеческую историю, Вернадский делает вывод о том, что человечество в ходе своего развития превращается в новую мощную геологическую силу, своей мыслью и трудом преобразующую лик планеты. Соответственно, оно в целях своего сохранения должно будет взять на себя ответственность за развитие биосферы, превращающейся в ноосферу, а это потребует от него определённой социальной организации и новой, экологической и одновременно гуманистической этики. Ноосферу можно охарактеризовать как единство «природы» и «культуры». Таким образом, понятие «ноосфера» предстаёт в двух аспектах: ноосфера в стадии становления, развивающаяся стихийно с момента появления человека; ноосфера развитая, сознательно формируемая совместными усилиями людей в интересах всестороннего развития всего человечества и каждого отдельного человека. 38.Экология как наука. сущность экологических проблем. Экология — это комплексная отрасль современного научного знания, изучающая закономерности взаимоотношения растений, животных и человека между собой и их отношение к среде обитания. Основным объектом изучения в современной экологии являются: - биологические системы различных уровней : популяции( население), виды, биоценозы( совокупность животных, растений, грибов и микроорганизмов, населяющих относительно однородное жизненное пространство) и биосфера; - их организация и взаимодействие; - их функционирование. Единство планеты определяет высокую степень интеграции современных экологических исследований. Имеющая отчетливый глобальный характер, экология человека опирается сегодня на достижения практически всех отраслей современного естествознания. Она широко использует закономерности и принципы самых различных наук. Однако сегодня экология находится на начальной ступени развития и еще не достигла высоты, отличающей другие науки. Причины этого кроются в следующем:
39. Понятие самоорганизации условия и механизмы самоорганизации. Самоорганизация — это основной процесс эволюции сложных систем, состоящий из необратимых последовательных процессов (циклов) самоорганизации. Эволюция самоорганизации сама по себе ведет ко все более совершенной структуре и динамике вещества, энергии и информации. Для самоорганизации не нужно вне- или надсистемное целеполагание. Условиями любой самоорганизации и эволюции являются: а) проток энергии через динамическую систему; б) разнообразие системы; в) отбор — элиминирование или разрушение отбракованных подсистем или элементов. Во второй половине 50-х годов в рамках кибернетики зарождается так называемое неклассическое направление изучения самоорганизующихся систем, предложившее механизм самоорганизации, близкий скорее к синергетическому, чем к классическому кибернетическому. Кибернетический подход подразумевает наличие заранее определенной цели, к которой система стремится самостоятельно, самоорганизуется вокруг нее. Синергетический подход механизм не требует цели, самоорганизованность системы проявляется как эффект кооперации между элементами системы. Оба механизма самоорганизации — кибернетический и синергетический — имеют одну основу: самообращенные связи между элементами, позволяющие производить структуры, создавать в системе организацию за счет локальных взаимодействий, без управляющих команд. 40. Принцип универсального эволюционизма. |