конспект лекций ксе. Тема 1. Эволюция научного метода и естественнонаучной картины мира
 Скачать 108.51 Kb.
|
4 Закономерности самоорганизации. Принципы универсального эволюционизмаСамоорганизация – это усложнение структуры систем за счет неспецифического взаимодействия с внешней средой. Неспецифическое воздействие означает, что упорядочность возникает в самой системе за счет нелинейности взаимодействия элементов, а внешняя среда используется как ресурс с меньшей упорядоченностью В понятии самоорганизации отражается общая тенденция развития природы: от менее к более сложным и упорядоченным формам организации, материи. В более узком понимании самоорганизация есть спонтанный переход открытой неравновесной системы от простых и неупорядоченных форм организации к более сложным и упорядоченным. Самоорганизующиеся системы должны отвечать следующим требованиям: быть неравновесными, или находиться в состоянии, далеком от термодинамического равновесия; быть открытыми, то есть обладать способностью обмениваться веществом или энергией с внешней средой. Условием развития любой системы является еѐ взаимодействие с окружающей средой. Самоорганизация является одним из источников эволюции систем. Основными источниками эволюции систем являются законы материалистической диалектики: отрицания отрицания, единства и борьбы противоположностей, переход количества в новое качество, развитие по спирали. Становление самоорганизации во многом определяется характером взаимодействия случайных и необходимых факторов системы и ее среды. Самоорганизация переживает переломные моменты — точки бифуркации. Точка бифуркации это состояние системы, когда очень маленькое воздействие приводит к глобальным изменениям. Вблизи точек бифуркации в системах наблюдаются значительные флуктуации и роль случайных факторов резко возрастает.. Флуктуация — термин, характеризующий любое колебание или любое периодическое изменение. Флуктуация - от латинского слова колебание. Диссипативные структуры ─ устойчивые пространственно неоднородные структуры, возникающие в результате развития неустойчивостей в однородной неравновесной диссипативной среде. Синергетика — междисциплинарное направление научных исследований, в рамках которого изучаются общие закономерности процессов перехода от хаоса к порядку и обратно. Синергетика – греческое слово – сотрудничество, содействие, соучастие. Центральным методологическим принципом синергетики является признание теории самоорганизации в качестве отправной точки научного мировоззрения, и исследование закономерностей и механизмов самоорганизации - единственным способом представить рациональное объяснение возникновению порядка из хаоса естественным путем. Три подхода развития: 1) круговорот; 2) необратимое качественное изменение; в) бесконечное движение от низшего к высшему. Тема №5 Панорама современного естествознанияВопросы: 1 Космология (мегамир); 2 Происхождение жизни (эволюция и развитие живых систем); 3 Эволюция живых систем; 4 Генетика и эволюция 1 Космология (мегамир)Космологические представления Аристотеля: в подлунном мире все состоит из земли, воды, воздуха, огня; в надлунном мире вплоть до ограничивающей сферы все заполнено гипотетическим эфиром. Геоцентрическая система Птолемея (развитие идей Аристотеля): В центре Вселенной сферическая Земля, а вокруг нее обращаются Луна, Солнце, планеты по сложной системе окружностей – «эпициклов», Гелиоцентрическая система Коперника: в центре мира неподвижное Солнце, вокруг которого обращаются планеты (Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун, Плутоний). Ньютоновская космология (в ее основе лежит система Коперника): Вселенная – безграничная, бесконечная, однородная, неизменная. Вселенная Эйнштейна: однородна, изотропна и равномерно заполнено материей, преимущественно в форме вещества. Космологическая модель Фридмана: материя в однородной и изотропной Вселенной не может находиться в покое – Вселенная должна либо сжиматься, либо расширяться. Если плотность материи меньше некоторого критического значения, то гравитационное притяжение будет слишком мало, чтобы остановить расширение. Если же плотность материи больше критической, то в какой-то момент в будущем из-за гравитации расширение Вселенной прекратиться и начнется сжатие. Спектральный анализ является одним из основных методов исследования Вселенной: он позволяет на основе анализа, пришедшего из космоса света, установить количественный и качественный состав небесных тел, их температуру, скорость движения по лучу зрения и т.п. Химический состав Вселенной полученный на основе спектрального анализа более чем на 99 % - водород и гелий и в незначительных количествах все остальные элементы. Закон Хаббла: Скорость разбегания галактик пропорциональна расстоянию до них. Т.е. чем дальше Галактика, тем она удаляется быстрее. Коэффициент пропорциональности в этом законе называется постоянной Хаббла. Вселенная расширяется не с замедлением, а с ускорением. Модель «Большого Взрыва». «Исходное начало» Вселенной было представлено сверхплотным и сверхгорячим состоянием. Энергия – материя, которая достигнув некоторого предела плотности и температуры в этом сингулярном состоянии, взорвалась, произошел Большой Взрыв. Если уменьшить массу протона на 30% , то в нашем физическом мире отсутствовали бы любые атомы, кроме атома водорода, а тем самым отсутствовала бы сама жизнь. Согласно космологическим моделям происхождение легких химических элементов (вплоть до железа) связано с термоядерными реакциями внутри звезд (в недрах стабильных звезд); Согласно космологическим моделям образование тяжелых химических элементов (тяжелее железа) происходит в результате взрыва звезд. 2 Происхождение жизни (эволюция и развитие живых систем);Живое отличается от неживого в вещественном плане тем, что в состав живого обязательно входят высокоупорядочные макромалекулярные органические соединения, называемые биополимерами: - белки и нуклеиновые кислоты (ДНК и РНК). В структурном плане живое отличается от неживого клеточным строением. В функциональном плане для живых тел характерно воспроизводство самих себя. Существует пять концепций возникновения жизни: креационизм – божественное сотворение живого; концепция многократного самопроизвольного зарождения жизни из неживого вещества; концепция стационарного состояния, в соответствии с которой жизнь существовала всегда; концепция панспермии – внеземного происхождения жизни; 5) гипотеза биохимической эволюции (абиогенеза). Панспермия (от греческого слова — семя) — гипотеза о появлении жизни на земле в результате занесения из космического пространства так называемых «зародышей жизни. Абиогенный синтез (синтез органических веществ из неорганических) - жизнь возникла в специфических условиях древней земли, в результате физико-химических процессов. На Земле основой жизни является углерод. Атомы углерода вырабатываются в недрах больших звезд в необходимом для образования жизни количестве. Соединения углерода с водородом, кислородом, азотом, фосфором, серой, железом обладают замечательными каталитическими, строительными, энергетическими, информационными и иными свойствами. Кислород, водород и азот наряду с углеродом относятся к «кирпичикам» живого. Клетка состоит на 70% из кислорода, 17% углерода, 10% водорода, 3% азота. Жизнь возможна только при определенных физических и химических условиях: температура, присутствие воды, воздуха, солей и т. д. Возраст Земли около 5 млрд. лет. Начало жизни на Земле – появление нуклеиновых кислот, способных к воспроизводству белков. |