15. Пространство и время в современной научной картине мира

Понятия пространства и времени составляют основу физики. Согласно классической физике, базирующейся на законах Ньютона, физические взаимодействия разворачиваются в бесконечном трёхмерном пространстве — так называемом абсолютном пространстве, время в котором может быть измерено универсальными часами (абсолютное время).

В начале двадцатого века учёные обнаружили в ньютоновской физике некоторые противоречия. В частности, физики не могли объяснить, каким образом скорость света остаётся постоянной вне зависимости от того, движется ли наблюдатель. Альберт Эйнштейн разрешил этот парадокс в своей специальной теории относительности.

В соответствии с теорией относительности, пространство и время относительны — результаты измерения длины и времени зависят от того, движется наблюдатель или нет.

Основываясь на теории Эйнштейна, Герман Минковский создал элегантную теорию, описывающую пространство и время как 4-мерное пространство-время (пространство Минковского). В пространстве-времени расстояния (точнее, гиперрасстояния, так как они включают время как одну из координат) абсолютны: они одинаковы для любого наблюдателя.

Создав специальную теории относительности, Эйнштейн обобщил её в общей теории относительности, включив в рассмотрение гравитацию. Согласно общей теории относительности, массивные тела искривляют пространство-время, что и обуславливает гравитационные взаимодействия. При этом природа гравитации и ускорения одна и та же — мы можем чувствовать ускорение или гравитацию в том случае, если совершаем криволинейное движение в пространстве-времени. Эти эффекты проявляются, к примеру, в необходимости корректировать часы на навигационных спутниках GPS.

Перед современной физикой стоит задача создания общей теории, объединяющей квантовую теорию поля и теорию относительности. Это позволило бы объяснить процессы, происходящие в чёрных дырах и, возможно, механизм Большого взрыва.

Согласно Ньютону, пустое пространство является реальной сущностью (это утверждение иллюстрирует мысленный эксперимент: если в пустой Вселенной мы будем раскручивать тарелку с песком, то песок начнёт разлетаться, так как тарелка будет крутиться относительно пустого пространства). Согласно интерпретации Лейбница-Маха, реальной сущностью являются только материальные объекты. Из этого следует, что песок не будет разлетаться, так как его положение относительно тарелки не меняется (то есть во вращающейся вместе с тарелкой системе отсчёта ничего не происходит). При этом противоречие с опытом объясняется тем, что в действительности Вселенная не пуста, а вся совокупность материальных объектов формирует гравитационное поле, относительно которого крутится тарелка. Эйнштейн первоначально считал верной интерпретацию Лейбница-Маха, однако во второй половине жизни склонялся к тому, что пространство-время является реальной сущностью.

Согласно экспериментальным данным, пространство (обычное) нашей Вселенной на больших расстояниях имеет нулевую либо очень маленькую положительную кривизну. Это объясняют быстрым расширением Вселенной в начальный момент, в результате чего элементы кривизны пространства выровнялись (см. Инфляционная модель Вселенной).

В нашей Вселенной пространство имеет три измерения (согласно некоторым теориям, имеются дополнительные измерения на микрорасстояниях), а время — одно.

Время движется только в одном направлении («стрела времени»), хотя физические формулы симметричны относительно направленности времени^[10], за исключением термодинамики. Одно из объяснений однонаправленности времени основывается на втором законе термодинамики, согласно которому энтропия может только возрастать и поэтому определяет направленность времени. Рост энтропии объясняется вероятностными причинами: на уровне взаимодействия элементарных частиц все физические процессы обратимы, но вероятность цепочки событий в «прямом» и «обратном» направлении может быть разной. Благодаря этой вероятностной разнице мы можем судить о событиях прошлого с большей уверенностью и достоверностью, чем о событиях будущего. Согласно другой гипотезе, редукция волновой функции необратима и потому определяет направленность времени (однако многие физики сомневаются, что редукция является реальным физическим процессом). Некоторые учёные пытаются примирить оба подхода в рамках теории декогеренции: при декогеренции информация о большинстве предшествующих квантовых состояниях теряется, следовательно, этот процесс необратим во времени.

16. Развитие представлений о взаимодействии. Основные виды фундаментальных взаимодействий в природе.16

Взаимодействие-это воздействие тел или частиц друг на друга, которое приводит к изменению состояния их движения.

В Античной натурфилософии взаимодействия рассматривались как одностороннее воздействие движущего на движущее (первоначальная концепция близкодействия).  В механистической картине мира открывается первое фундаментальное взаимодействие (закон всемирного тяготения).  Принимается концепция дальнодействия: взаимодействия передаются в пустом пространстве мгновенно на любые расстояния.  Открывается второе взаимодействие – электромагнитное. Происходит возврат концепции близкодействия (взаимодействие передается только через материального посредника, т.е. через физическое поле с конечной скоростью). Механизм передачи взаимодействия –полевой.  В современной научной картине мира устанавливается 5 фундаментальных взаимодействия: гравитационное, электромагнитное, сильное, слабое.  Механизм передачи взаимодействия – квантово-полевой, через виртуальные частицы-переносчики взаимодействия.  В структуре материального мира преобладают следующие фундаментальные взаимодействия с объектами:  • На уровне микромира (сильное, слабое, электромагнитное)  • На уровне макромира (электромагнитное)  • На уровне мегамира (гравитационное)  Стабильность объектов, обеспечиваемая конкретным видом взаимодействия:  1)электромагнитное (атом, молекула, вещества)  2)гравитационное (планеты, системы, галактики)  3)сильное (ядра атомов) 

Типы фундаментальных взаимодействий в природе. В природе, по современным данным, имеется лишь 4 типа взаимодействий (в порядке возрастания интенсивности): гравитационные взаимодействия(характерно для всех материальных объектов вне зависимости от их природы), слабые взаимодействия (отвечающие за распад элементарных частиц), электромагнитные взаимодействия(связано с электрическими и магнитными полями), сильные взаимодействия (обеспечивающие, в частности, связь частиц в атомных ядрах)

17. Развитие представлений о материи. Структура атома с точки зрения современной физики.17

Материя (в широком плане) – это понятие, обозначающее объективную реальность, данную человеку в его ощущениях, которое отражается в его сознании и существует независимо от него.  Представление о материи как физической реальности прошло исторический путь развития.  В древнегреческой философии (натурфилософии) в центре внимания была проблема первоначала природы(на этом этапе рождается абстракция материи).  В механистической картине мира единственной формой матери выступает вещество, состоящее их дискретных корпускул. Основная абстракция классической механики- материальная точка.  В рамках этой картины мира складывается атомно-молекулярное учение в рамках учений о составе вещества.  В рамках электромагнитной картины мира формулируются представления о двух формах материи: вещество и непрерывное электромагнитное поле.  С точки зрения полевой волна выступает как распространяющееся возмущение энергетического поля.  Современная научная картина мира признает 3 формы материи: вещество, физическое поле, физический вакуум. 

три формы материи — вещество, физическое поле, физический вакуум

Э. Резерфорд предложил в 1910 г планетарную модель атома, в которой отрицательно заряженные электроны вращаются как планеты вокруг центрального положительно заряженного ядра, притягивающего их подобно Солнцу (напомним,что заряды одинаковых знаков отталкиваются, а противоположных-притягиваются)

18. Понятие "элементарная частица" в современной физике.18

Элементарная частица - мельчайшие субъядерными частицы вещества или физического поля.  Понятие элементарных частиц основывается на факте дискретного строения вещества. Ряд элементарных частиц имеет сложную внутреннюю структуру, однако разделить их на части невозможно. Атом состоит из мельчайших частиц, называемых элементарными частицами. Протон - самая тяжелая элементарная частица, ядро атома водорода, заряжен положительно. Нейтрон - обладает почти такой же массой как протон, но электрически нейтральна, входит в состав всех атомных ядер. 

По свойствам элементарные частицы делятся на следующие группы: фотоны, лептоны, мезоны и барионы (нуклоны и гипероны).

19. Понятие "корпускулярно-волновой дуализм".19

КОРПУСКУЛЯРНО-ВОЛНОВОЙ ДУАЛИЗМ — специфическое качество микрообъектов, описываемое квантовой механикой и выражающееся в наличии у этих объектов противоположных корпускулярных и волновых свойств. Точная формулировка К.-в. д. впервые была дана в уравнениях де Бройля, описывающих т. наз. «волны материи». В К.-в. д. отображается взаимосвязь макро- и микромира, особенности их единства.

Понятие "Корпускулярно - волновой дуализм" - применимо к неким объектам, которые с классической точки зрения нельзя однозначно отнести к корпускуле (частице материи) или к волне, т.е. данный объект одновременно обладает и свойствами корпускулы (частицы), и свойствами волны. Именно на эту двойственность (дуализм) и указывает понятие корпускулярно - волнового дуализма. Таким образом данное понятие как бы пытается связать поведение например света, или электрона, с понятиями классической физики, в частности c понятиями о том что такое волна, и о том что такое частица (корпускула).

20. Развитие представлений о движении .20

Движение (в широком плане) понимается как всякое изменение вообще.  Представления о движении исторически развивались.  В античной натурфилософии сложилась идея безостановочной изменчивости вещей (Гераклит).  Аристотель рассматривал движение как атрибут материи и указывал на разнообразие форм движения.  В классической механике признавалась единственная форма движения механическое движение.  Механическое движение описывалось с помощью координат, скорости и траектории.  В Электромагнитной картине мира движение рассматривалось не только как перемещение электрических зарядов, но и как изменение поля (распространение волн).  Здесь уже исследуется химическая форма движения и биологическая форма движения.  В химии это третий концептуальный уровень и четвертый концептуальный уровень (эволюционная химия).  В современной научной картине мира универсальной формой движения рассматривается эволюция 

Билет № 21

1. Сущность принципа глобального эволюционизма.

ГЛОБАЛЬНЫЙ ЭВОЛЮЦИОНИЗМ (ГЭ) - это философский, мировоззренческий, методологический принцип научного описания мира, в основу которого положено весьма простое утверждение - ВСЕ существующее в Мире (включая все типы взаимодействий) есть результат его эволюции.

Непосредственные выводы: (1) в начальный момент Вселенная не обладала никакими параметрами, что абсолютно снимает проблему предзаданности физических и других законов; (2) законы, описывающие различные эволюционные уровни (гравитационный, ядерный, химический, биологический, социальный), появляются и развиваются синхронно с самими уровнями; (2) гипотеза последовательного возникновения законов позволяет по-новому взглянуть на возможность их объединения - единая теория физических взаимодействий должна представлять собой не некоторую стационарную систему, частными решениями которой являются элементарные законы, а последовательную цепочку законов, предыдущие звенья которой являются основанием для вывода последующих; (3) в космологии с парадигмой ГЭ согласуется гипотеза академик В.А.Амбарцумяна о формировании скоплений галактик, галактик, звездных систем в результате последовательного распада протогалактических объектов; (3) направление эволюционного движения задается двумя процессами: дифференциацией исходного неопределенного состояния и интеграцией "продуктов" распада. Этот подход позволяет непротиворечиво разрешить проблему применимости второго начала термодинамики к Вселенной в целом (см. " Начало мира и единая теория физических взаимодействий ").

2. Особенности биологического уровня организации материи.

Биология – наука о жизни. Биология возникла и долгое время существовала как описательная наука, осуществлявшая анализ и классификацию огромного эмпирического материала. Современная биология использует генетический и системно-структурный подходы. Особенностью современной биологии является ее тесная связь с другими науками, с практическими нуждами решения экологических, медицинских, социальных, экономических и др. проблем.

Величайшим открытием является предложенная Ч. Дарвиным теория эволюции живой природы (1859 г. «Происхождение видов путем естественного отбора»).

Грегор Мендель в XIX веке открыл закон наследственности, показал, что наследование признаков происходит дискретно и что рецессивные мутации не исчезают, а сохраняются в генофонде популяции и проявляются через поколение.

В 1900 г. законы наследственности были вновь открыты Х.де Фризом (Голландия), К. Корренсом (Германия) и Э.Чермаком (Австрия). Х. де Фриз предложил теорию мутаций.

В 1920-е гг. А. Вейсманом, Т.Х. Морганом, А. Стертевантом, Г.Дж. Меллером была разработана хромосомная теория наследственности.

В 1940-е гг. была открыта нуклеиновая природа гена. В 1944 г. американец О. Эвери и его сотрудники установили, что носителем наследственной информации является ДНК, а в 1953 г. Д.Уотсон и Ф.Крик расшифровали ее структуру- двойную спираль. Выяснилось, что свойство самоудвоения молекул ДНК является основой механизма наследственности.

В последующие годы была установлена зависимость синтеза белков от состояния генов, расшифрована аминокислотная последовательность многих белков.

В 1970-е г. сложилась генная инженерия (технология рекомбинантных ДНК) - на основе синтеза методов молекулярной биологии и генетики. В 1978 г. методами генной инженерии был синтезирован инсулин - белок, позволяющий бороться с диабетом.

С 1980-х гг. проводятся успешные опыты по клонированию животных (от греческого klon – побег, ветка) – точному воспроизведению организма.

В 1997 г. появилась овечка Долли. Клонирование человека законодательно запрещено во многих странах. (Время от времени появляются публикации, свидетельствующие о нарушении этого запрета).

ДНК, геном человека

Молекулы ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) находятся в хромосомах ядер клеток и являются носителями наследственной информации. ДНК состоит из двух спаренных полинуклеотидных цепочек, закрученных в спираль. Звеньями ДНК являются нуклеотиды (соединения азотистого основания, сахара и остатка фосфорной кислоты). Азотистые основания аденин (А), тимин (Т), цитозин (Ц), гуанин (Г) цепочек связаны комплементарно: А-Т, Ц-Г. Ген - участок ДНК, служащий матрицей для синтеза одного белка.

В 1988 г. была создана международная организация «Геном человека», задачей которой была расшифровка генома – совокупности генов, сосредоточенных в единичном наборе хромосом данного организма. В 2003 г. эта программа была практически завершена. Оказалось, что в геноме человека от 30 до 40 тыс.генов (вместо предполагавшихся ранее 80 – 100 тыс.). Это ненамного больше, чем у червяка (19 тыс. генов) или мухи-дрозофилы (13,5тыс.).

Для использования новых знаний в фармакологии нужны новые технологии, которые появятся в ближайшие десятилетия.

Особенности биологического уровня организации материи.

Одно из определений жизни (М.В.Волькенштейн): «Жизнь есть форма существования макроскопических гетерогенных открытых сильнонеравновесных систем, способных к самоорганизации и самовоспроизведению».

Свойства живых систем:

a) макроскопичность (состоят из большого числа атомов);

b) гетерогенность (образованы из множества разных веществ);

c) открытость – происходит непрерывный обмен веществом, энергией и информацией с окружающей средой;

d) сходство химического состава, 6 органогенов: C, O, H, N, P, S;

e) живые системы содержат совокупность биополимеров, не характерных для неживых систем;

f) раздражимость - реакции на информацию, воздействие извне;

g) дискретность – состоят из отдельных взаимодействующих элементов;

h) цельность – все элементы функционируют вместе со всей системой.

Структурные уровни организации живых систем (концепция структурных уровней живого включает представление об их иерархической соподчиненности):

1) молекулярно-генетический (здесь совершается скачок от неживой материи к живой; вирусы - мельчайшие бесклеточные организмы - на границе живой и неживой материи);

2) клеточный (клетка - мельчайшая элементарная живая система - первооснова строения, жизнедеятельности и размножения организмов; клетки без ядер – прокариоты, с ядрами - эукариоты);

3) тканевый (совокупность клеток с одинаковым уровнем организации образует живую ткань);

4) онтогенетический или организменный (система совместно функционирующих органов образует организм; на этом уровне проявляется большое разнообразие живых систем);

5) популяционно-видовой (образован совокупностью видов и популяций; популяция - совокупность организмов одного вида, обладающих единым генофондом; вид – совокупность скрещивающихся организмов; на этом уровне реализуется биологический эволюционный процесс);

6) биогеоценотический (биогеоценоз - исторически сложившееся устойчивое сообщество популяций, связанных между собой и с окружающей средой обменом веществ);

7) биосферный (совокупность биогеоценозов составляет биосферу Земли).

Билет № 22

1. Космология, общая космогония, происхождение Солнечной системы

Космоло́гия (космос + логос) — раздел астрономии, изучающий свойства и эволюцию Вселенной в целом. Основу этой дисциплины составляют математика, физика и астрономия.

Ранние формы космологии представляли собой религиозные мифы о сотворении (космогония) и уничтожении (эсхатология) существующего мира.

Космогония (греч. kosmogonía, от kósmos — мир, Вселенная и gone, goneia — рождение), область науки, в которой изучается происхождение и развитие космических тел и их систем: звёзд и звёздных скоплений, галактик, туманностей, Солнечной системы и всех входящих в неё тел — Солнца, планет (включая Землю), их спутников, астероидов (или малых планет), комет, метеоритов. Изучение космогонических процессов является одной из главных задач астрофизики. Поскольку все небесные тела возникают и развиваются, идеи об их эволюции тесно связаны с представлениями о природе этих тел вообще. В современной К. широко используются законы физики и химии.

1. Сущность живого, его основные признаки

1.Сущность живого, его основные признаки.

В развитии биологии выделяют три основных этапа. Первый – систематики (Карл Линней), второй – эволюционный (Чарльз Дарвин), третий – микробиологии (Грегор Мендель).

Современная биология при описании живого идет по пути перечисления основных свойств живых организмов. При этом подчеркивается, что только совокупность данных свойств может дать представление о специфике жизни. 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. Большая часть организмов прямо или косвенно использует солнечную энергию. 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. Эта информация в процессе передачи может видоизменяться и искажаться. Это предопределяет изменчивость живого. Седьмое. Живые организмы способны приспосабливаться к среде обитания и своему образу жизни.

Из совокупности этих признаков вытекает следующее обобщенное определение сущности живого: Жизнь есть форма существования сложных, открытых систем, способных к самоорганизации и самовоспроизведению. Важнейшими функциональными веществами этих систем являются белки и нуклеиновые кислоты.

Структурный или системный анализ обнаруживает, что мир живого чрезвычайно многообразен и имеет сложную структуру.

Условно на основе критерия масштабности можно выделить следующие уровни организации живого вещества:

Биосферный. Включает всю совокупность живых организмов Земли вместе с окружающей их природной средой.

Уровень биогеоцинозов. Отражает структуры, состоящие из участков Земли с определенным составом живых и неживых компонентов, представляющих единый природный комплекс – экосистему.

Популяционно-видовой уровень. Образуется свободно скрещивающимися между собой особями одного и того же вида.

Организменный и органно-тканевый уровни. Отражают признаки отдельных особей, их строение, физиологию, поведение, а также строение и функции органов и тканей живых существ.

Клеточный и субклеточный уровни. Отражают особенности специализации клеток, а также внутриклеточные структуры.

Молекулярный уровень. Отражает особенности химизма живого вещества, а также механизмы и процессы передачи генной информации.

Билет № 23

1. Геологическая эволюция

геологическая эволюция – это проявление динамики и развития ГГС

Земля:

- третья по дальности от Солнца планета

- находится от Солнца на расстоянии 1 а.е.= 150 млн.км

- форма Земли слегка сплюснутый шар – эллипсоид

- средний радиус Земли 6371 км

- средняя плотность земного вещества 5,5 кг/м куб

- наклон оси Земли к плоскости орбиты 66,5 град

В начале 20 века было открыто явление радиоактивности. Это позволило разработать метод определения абсолютного возраста геологических объектов (и любых веществ). Метод получил название изотопного (радиоактивного) датирования. С помощью этого метода установлен возраст Земли. Земля возникла примерно 4,5 млрд. лет назад.

Атмосфера Земли

Окружающая Землю атмосфера условно делится на несколько слоев. Приведем их в порядке от Земли и выше.

Тропосфера – высота примерно 11 км, содержит ¾ всего воздуха атмосферы.

Стратосфера – находится над Землей на высоте 11-50 км. Это самый спокойный слой атмосферы. Там не бывает ветров, разреженный воздух и там предпочтительней летать самолетом.

Мезосфера – 50-80 км над Землей. Именно в этом слое сгорают метеориты.

Термосфера – слой очень разреженного воздуха на высоте 80-480 км над Землей. Этот слой включает в себя ионосферу – слой электрически заряженных частиц, от которого отражаются радиоволны, исходящие от Земли.

Экзосфера – верхний слой почти не содержащий воздуха.

Внутри атмосферы находится тонкий слой газа – озон. Озон – разновидность кислорода. Он поглощает испускаемые Солнцем ультрафиолетовые лучи. Если бы не было озонового слоя излучение, достигнув Земли ,убило бы все живое.

Химический состав атмосферы: азот - 78%, кислород - 21%, аргон - 0,9%, водяной пар - 0,1% и далее по нисходящей: метан – 0,0006%, углекислый газ – 0,00003 %, аммиак – 0,00001 % и т.д.

Внутреннее строение Земли

Не имея прямой информации о глубинах Земли (самая глубокая буровая скважина имеет глубину около 12 км), используются данные, которые дают геофизические исследования. Свойства глубоких частей планеты известны по наблюдениям за тем, с какой скоростью и в каком направлении распространяются в Земле ударные волны, возникающие при землетрясениях (их называют еще сейсмическими волнами). Сейсмические волны бывают различных типов: продольные, поперечные и поверхностные. Сквозь разные вещества эти волны двигаются с разной скоростью, их удается «уловить» и записать с помощью сейсмографов. Некоторые типы волн не распространяются через жидкие среды. Установлено, что они не проходят через внешнюю часть ядра, указывая тем самым на его жидкое состояние. Исследуя границы изменения скоростей сейсмических волн , удалось установить внутреннее строение Земли. Приведем установленные слои в порядке от поверхности Земли вглубь:

Земная кора – верхний слой горных пород, выходящий на поверхность Земли. Толщина Земной коры на континентах до70 км, а в океанах – всего 6 км. Температура у основания порядка 1000 град.С.

Мантия – это слой горных пород. Температура у основания порядка 3700 град.С. Вещество мантии (магма) находится в состоянии одновременно напоминающем и твердое. И жидкое. Мантия не находится в покое. В ней происходит круговорот веществ. Нагретые в глубине массы вещества поднимаются вверх к земной коре. Там они остывают и опускаются. Возникают гигантского масштаба вертикальные кольцеобразные течения. Вместе с верхней частью мантии земная кора образует слой толщиной около ста километров под океанами и еще больше под материками – литосферу.

2.Наследственность, изменчивость, естественный отбор

Наследственность — это свойство организмов повторять в ряду поколений сходные типы обмена веществ и индивидуального развития в целом. Эволюция организмов происходит посредством изменения наследственных признаков организма. Примером наследственного признака у человека может служить коричневый цвет глаз, унаследованный от одного из родителей. Наследственные признаки контролируются генами. Совокупность всех генов организма образует его генотип

Изменчивость — это свойство организма отличаться от родителей, а также свойство особей одного вида отличаться друг от друга. Дарвин полагал, что движущими силами эволюции являются: определённая изменчивость (которая повышает приспособленность организмов, например, листопад у лиственных деревьев), неопределённая изменчивость (которая не повышает приспособленности, например, простуда может вызывает кашель, насморк и ревматизм), а также борьба за существование и естественный отбор. Особое значение Дарвин придавал наследственной изменчивости, которая даёт сырой материал для естественного отбора. Также следствием наследственной изменчивости является генетическое разнообразие, которое возникает либо в результате сочетания разных признаков родителей (комбинативная изменчивость), либо в ходе мутационного процесса (мутационная изменчивость)

естественного отбора — это процесс, при котором закрепляются мутации, увеличивающие приспособленность организмов.

Центральное понятие концепции естественного отбора — приспособленность организмов. Приспособленность определяется как способность организма к выживанию и размножению, которая определяет размер его генетического вклада в следующее поколение. Однако главным в определении приспособленности является не общее число потомков, а число потомков с данным генотипом (относительная приспособленность)[91]. Например, если потомки успешного и быстро размножающегося организма слабые и плохо размножаются, то генетический вклад и, соответственно, приспособленность этого организма будут низкими

Билет № 24

2. Происхождение жизни (эволюция и развитие живых систем)

1.креационизм – происхождение мира, жизни и человека есть результат божественного творения, отрицающая изменение видов и их историческое развитие

гипотеза панспермии – земная жизнь имеет космическое происхождение, т.е. появление жизни на Земле – это перенос с других планет, зародивших жизнь

- зарождение жизни на Земле – это результат абиогенного синтеза

- жизнь возникла в специфических условиях древней земли, в результате физико-химических процессов

В процессе возникновения жизни на Земле различают несколько основных этапов. Первый из них – абиогенный синтез низкомолекулярных органических веществ (соединений) из неорганических в условиях первобытной Земли.

В процессе возникновения жизни на Земле различают несколько основных этапов. Их последовательность в процессе эволюции (от более раннего к более позднему):

абиогенный синтез низкомолекулярных органических соединений (мономеров) из неорганических

концентрирование органических соединений и образование биополимеров

возникновение самовоспроизводящихся молекул

возникновении фотосинтеза

Эволюцию живой системы (например, популяции) можно рассматривать как самоорганизацию в ней. Самоорганизующаяся система нелинейна: размножение само по себе обеспечило бы нелинейный (экспоненциальный) рост численности. Ограниченный ресурс питания в совокупности с нелинейностью роста дает конкуренцию. Конкуренция приводит к естественному отбору – обратной связи между мутацией и ее целесообразностью. Отбор вместе с механизмом наследственности – репликацией (схема "все или ничего") приводит к возникновению самых эффективных форм, то есть совершенствованию. Это общая схема эволюции.

2. Человек и биосфера

Биосфера — не только сфера распространения жизни, но и результат деятельности живых организмов. С возникновением жизни вначале медленно и слабо, затем все быстрее и значительнее стало проявляться влияние живой материи на геологические процессы Земли.

Эволюция биосферы шла по пути усложнения структуры биологических сообществ, умножения числа видов и совершенствования их приспособленности к среде обитания. Человек, в отличие от всех других живых организмов, не приспосабливался к окружающей его среде, а наоборот, приспосабливал ее к своим потребностям. Человечество фактически стало создавать искусственную среду своего обитания. С этих пор биосфера вступила в новую фазу, где человеческий фактор стал мощной движущей силой, которая оказывает на нее все большее влияние. Современные цивилизации, основанные на представлении о неисчерпаемости природных ресурсов, ведут человечество к катастрофе. Только разумная стратегия всего человечества, направленная на преобразование биосферы Земли в ноосферу, может предотвратить экологический кризис. Активная работа во всех областях человеческой деятельности по формированию нового отношения к природе, разработка рационального природопользования, природосберегающей технологии будущего смогут решить экологические проблемы сегодняшнего дня и перейти к гармоничному сотрудничеству с природой. Осознание единства человечества — одна из основ экологической нравственности и гуманизма.

Билет № 25

1. История жизни на Земле и методы исследования эволюции

Филогенезом (от греческих слов phylon — племя, род и genesis — происхождение) называют историю происхождения какой-нибудь группы организмов. Исследователь филогенеза должен проследить эволюционный путь группы, определить ее предка и указать ближайших родственников среди современных видов. Так как процесс филогенеза длится десятки и сотни миллионов лет, его нельзя наблюдать. Его приходится восстанавливать, реконструировать косвенным путем.

Для этого со времен Э. Геккеля ученые пользуются сочетанием трех методов: сравнительной морфологии, эмбриологии и палеонтологии (метод тройного параллелизма, или триада Геккеля).

Если данные сравнительной морфологии, эмбриологии и палеонтологии согласуются друг с другом, то филогенез считается установленным с высокой точностью. Пути филогенеза часто изображают в виде родословного древа или же так называемых филетических рядов.