Ғылыми революциялардың ерекшеліктері

Ғылыми революция дегеніміз – ғылым дамуының белгілі бір кезеңінде пайда болып, оның ішкі қайшылықтарын шешетін, мазмұнын өзгертетін ерекше құбылыстар.

Ғылымдағы революция сан қырлы. Олардың үш негізгі сипаттарын бөліп қарастыруға болады:

1) Жаңа эмпирикалық материалдарды теориялық түрде талдау жасау,

2) Табиғат туралы бұрын қалыптасқан түсініктерді түбірімен жою;

3) Тығырыққа тірейтін жағдайлардың пайда болуы.

Ғылыми революцияларға тән жағдай ол: ескі идеялар мен теориялар талқандап, шығарып тастау арқылы танымның теориялық негізін саналы қайта құру.

Ғылыми танымның тарихи дамуы барысында бірнеше ғылыми революциялардың түрлерін бөліп қарастыруға болады.

1. Жеке – білімнің тек бір аумағын қарастыратын микрореволюция;

2. Кешендік – білім аумағының бірнеше салаларын қарастыратын революция;

3. Әлемдік – ғылым негізін тұтасымен өзгертетін жалпы революция.

Ғылыми революциялардың түрлерін анықтаған кезде мынандай жағдайларды еске алу қажет:

1. ғылыми революциялардың аумағы;

2. ғылымның іргелі теориялары мен заңдарын қайта құру тереңдігі;

3. жаңа іргелі заңдар мен жаңа жалпы ғылыми жаратылыстық теориялар ашу;

4. әлемнің жаңа картинасының қалыптасуы;

5. ойлаудың жаңа түрін қалыптастыру;

6. ғылым дамуының тарихи кезеңі,

7. ғылыми революцияға ілесе жүретін әлеуметтік-экономикалық қайта құрулар.

Егер ғылым тарихына үңілетін болсақ, онда екі революцияны ғана әлемдік, іргелі революция деп атауға болады: XVI-XVII ғасырлардағы революция мен ХХ ғасырдағы ғылыми-техникалық революция.

XVI-XVII ғасырлардағы ғылыми революция материя қозғалысының механикалық формасын зерттейтін ғалымдағы революциялық секіріс болды. Ол классикалық жаратылстанудың негізін қалады.

XIX ғасырдың ортасында бірнеше кешендік революциялар қатар болды. Олардың ішінде ерекше бөліп қарайтын революциялар: органикалық клетканың ашылуы, энергияның сақталу және айналу заңы, Ч.Дарвиннің эволюциялық ілімі, химиялық элементтердің периодтық жүйесі.

Бұл революциялардың мәні – заттар мен құбылыстарды даму және өзара байланыс тұрғысынан қарастыру.

Екінші әлемдік революция ХХ ғасырдың қарсаңында болды. Ол салыстырмалық теориясы мен кванттық механиканың шығуымен байланысты.

Қазіргі уақытта ғылыми білім әлеуметті өмірдің барлық сфераларына енді. Ғылыми жұмыстардың өзі ақпарат беру мен ақпарат алудағы революциялармен тығыз байланысты.

Лекция 3 Ғылымның даму тарихы

Ғылымның басталу мәселелері

Араб ғалымдарының жаратылыстану дамуындағы рөлі және отырарлық ғалымдар

Антикалық ғылым

Ғылымның басталу мәселелері

Ғылым қашан және қалай пайда болды? Бұл сұраққа байланысты екі түрлі көзқарас бар. Бір көзқарас иелерінің пайымдауынша ғылым өте ертеде, яғни адамдар алғаш еңбек қаруын жасап, абстрактылы білімі болған кезде дамыған деп айтады. Ал екіншілері ғылымның пайда болуы тәжірибелік жаратылстану пайда болған кезде (XV-XVII ғғ.) деп айтады.

Қазіргі ғылымтану бұған нақты жауап бермейді, өйткені ғылымның өзін бірнеше аспектіде қарастырады. Негізгі көзқарас бойынша – ғылым – білім жиынтығы: қоғамдық сананың формасы; әлеуметтік институт; қоғамның негізгі қозғаушы күші; кәсіптік мамандарды дайындау жүйесі тағы басқа.

Осы аспектілер бойынша ғылым:

- ХІХ ғасырдың ортасынан бастап – мамандар дайындаудың жүйесі;

- ХХ ғасырдың екінші жартысынан – қоғамның негізгі қозғаушы күші;

- Жаңа уақытта - әлеуметтік институт

- Ежелгі Грецияда – қоғамдық сананың формасы;

- Адам мәдениетінің бастауында – білім және білімді өндіру қызметі.

Әр уақыт бойында әр қилы салалары пайда болды. Антикалық қазір әлемге математиканы берді, Жаңа уақытта – қазіргі жаңа техникалар пайда болды, ал ХІХ ғасырда қоғамтану келді.

Бұл процестерді дұрыс түсіну үшін біз тарихқа жүгінуіміз қажет.

Ғылым сан қырлы қоғамдық құбылыс, қоғамнан тыс ғылымның пайда болуы, дамуы мүмкін емес. Ал ғылымның өзі объективті жағдайлар туған кезде:

1) объективті білімге әлеуметтік қажеттілік;

2) осы қажеттілікті қамтамасыз етуге қоғамнан ерекше бір адамдардың бөлініп шығуы;

3) білімнің жинақталуы, ғылыми жаңалықты символикалық түрде кес-кіндеу немесе хабарлау (жазудың болуы тағы басқа болуы керек. Осындай жағдайлар б.ғ. VII-V ғасырларда Ежелгі Грецияда пайда болды.

Ғылымның критерийлері:

1) теориялық;

2) ғылыммен айналысатын ерекше адамдар тобының болуы, қажетті материалдар мен технологияның болуы;

3) рационалдық (тиімділік);

4) жүйелілік.

Егер біз ғылымды 1 критерий бойынша қарастырсақ, сол кездегі (Египет, Шумер) цивилизациясы, жаңа білім алуға қажетті жағдайлар онша болған жоқ. Бұл кезде математика, астрономия сияқты ғылым салалары бойынша аздаған білімнің алғашқы бастаулары болды.

Индия мен Қытайдағы білімнің дамуы күнделікті өмірге қажетті және діни ритуалдарды жүзеге асыру үшін ғана керек болды.

Ежелгі шығыс цивилизациясындағы білімнің негізі және теориялығы болмады. Шығыстағы дамыған астрономия әлемнің құрылысы мен аспан денелерінің қозғалысын зерттеу үшін емес, өзендердің тасу мен қайту уақытын анықтау үшін, гороскоп немесе жұлдызнама құрастыру үшін қажет болды. Вавилондықтардың пайымдауынша аспандағы жұлдыздар құдайлардың бет-бейнесі есебінде қарастырылды, яғни олар жер бетіндегі өмірді бақылаумен болады деп есептеді.

Араб ғалымдарының жаратылыстану дамуындағы рөлі және отырарлық ғалымдар

Араб ғылымы ескі грек және үнді ғылымынан нәр алумен қатар, мәдениетті жоғары басқа елдеродің Мысырдың, шамның, парсылық, әсіресе Орта Азия елдерінің үздік ғылыми дәстүрлеріне негізделді.

Ғылымның қадір-қасиетін дұрыс түсіне білген бағдат халифалары әл-Мансур, парун ар-рашид әл-мамундар (VIII-IX ғасырлар) ғылымды дамыту мәселелеріне көп көңіл бөлді. Бағдатта және басқа қалаларда обсерваториялар салдырылады. Парун ар Рашид даналық үйі (“Байт әл-хикма”) деп аталатын, жолында жақсы жабдықталған кітапханасы бар, арнаулы аудармашылар орталығын құрады.

Аздаған уақыттың ішінде Үндістан астрономдарының эәне Гиппократ, Платон, Аристотель, Евклид, Архимед, менелей, Аполоний, Птолемей сияқты грек ғылымының көрнекті өкілдерінің еңбектері араб тіліне аударылып, шұғыл зерттеле бастайды.

Осындай ғылым тарихында үлкен мәні болған Бағдат мектебі құрылады. Бағдатқа жан-жақтан асқан білімпаз оқымыстылар шақыртылып топтастырылады.

Ғылым дамуына, оның ішінде математика ғылымының дамуына арабтардың қосқан үлестері өте көп. Арабтар үнді математикасын меңгерді, .қазіргі кезде көп қолданылып жүрген сандарды жазу мен оқу тәсілдерін үнділіктер өте ертеде ойлап тапқан болатын. қазіргі математикада қолданып жүрген араб цифрлары – үнді математиктерінің жетістігі.

Бағдат обсерваториясы мен !Даналық үйінің! ғылыми жұмыстарының басты ұйытқысы Орта Азия мен қазақстаннан шыққан ғалымдар болғанын мақтанышпен айтамыз. Олардың ішінде әйгілі Мұхаммед әл-Хорезми, Ахмед Ферғани, Ғаббас жауһари, Ахмад Мәруази және басқалары бар.

Бұлардың ішінен теңдесі жоқ ұлы ойшылдардың бірі, шоқтығы биік ұлы ғұлама Әбу Нәсір әл Фарабидің есімі ерекше жарқырап көрінеді. Ол – “Шығыстың Аристотелі” атанған ұлы ғұлама.

Әбу Нәсір өздігінен оқып жетілген ғалым. Ол ең алдымен грек ғылымын, оның фәлсафасын, әсіресе ұлы ұстазы Аристотель еңбектерін қызығып оқыған. Ибн Холликанның айтуына қарағанда Әбу Нәсір Аристотельдің “Метафизикасын” қырық, “Жан туралы” еңбегін жүз, ал “Риторикасын” екі жүз рет оқып шыққан. Әбу Нәсір Аристотельдің “Категория”, “Бірінші және екінші Аналитика” сияқты фәлсафалық шығармаларына түсіндірмелер жазған.

Өзі де “Кемеңгерлік меруерті”, Ізгі қала тұрғындарының көзқарасы”, “Мәселенің түп мазмұны”, “Ғыылмдардың шығуы” тағы басқа трактаттар жазған.

Әл-фараби шығармаларының басым көпшілігі әлі де араб тілінен аударылмай, зерттелмей жатыр. Астрономия, логика, әуез жайлы еңбектері күні бүгінге дейін толық зерттеле қойған жоқ.

Америкадағы Паттсбург университетенің профессоры Николас Решер көптен бері Әл-Фараби және оның шәкірттерінің еңбектерін зерттеумен айналысып келеді.

Француз ғалымы Рудольф Эрланже 1930-1935 жылдары Әл-Фарабидіңас үлкен, әрі терең мағыналы “Әуездің үлкен кітабы” атты трактатын француз тіліне аударған.

ІХ ғасырда Хорезм қаласында математика Мұхаммед бин Мұса Әл-Хорезми өмір сүрді. Ол арфиметикалық есептер мен теңеулерді шешудің жалпы ережелері туралы кітап жазды. Ол кітап “Китаб әл-Джебр” деп аталып, қазіргі алгебра ғылымының атына негіз болды.

973-1048 жылдары ұлы астроном, тарихшы, географ Бируин өмір сүрді. Әл Хорезми ғаламшарлардың қозғалу кестелерін жасап, аспан шарларының тұрған орындарын анықтауға көмектеметін астролеия аспабын жасады. Бируни жердің шар тәрізділігін қолдап, оның шеңберінің ұзындығының шамасын анықтады.

Сонымен, араб ғылымының жаратылыстану ғылымдары тарихындағы алатын орыны ерекше, олар ғылым эстафетасын ежелгі гренктерден алып, оны бірнеше ғасырлардан кейін Европаға берді.

Антикалық ғылым

Сонымен нағыз ғылымның бастауы ежелгі Грецияда б.ғ. VII-VI ғасырлардан басталды делінеді.

Яғни б.э. VII ғ. Шығыс Азиядағы грек колониялары. Жер өңдеу экономиканың басты саласы болудан қала бастайды. Кәсіпшілік, теңізде жүру, сауда ақша қатынастары жылдам дами бастады, құл иеленушілік құрылыс негізгі болып саналды, партиялар арсында күрес, заң күш ала бастады, жазба заң түрлері шықты. Билік басына жаңа әлеуметтік топ келді.

Құл иеленудің дамуы гректерді барлық еңбек құралдарымен, шаруашылық бағытындағы нәрселермен байланысты жағдайлардан аулақтатты, өйткені азат еркін адамның айналысар істері саясат, соғыс, өнер деп есептелінді

Ғылым кәсіпшіліктен аулақ болды, бұл бір жағынан танымның бір әдістемесі эксперимент, тәжірибе екендігін жоққа шығарды.

Дегенмен, бұл өз пәні, өзінің танымдық және зерттеу әдістемелері, өзіндік дәлелдемелері бар ғылым болып дами бастады

Алғашқы ғылыми программа Пифагор ұсынған, кейіннен Платон дамытқан математикалық программа болды. Бұл программа басқа да антикалық ғылыми программалар сияқты, Космосты алғашқы заттар дүниесінің белгілі бір тәртіппен орналасқан қатары деп қарастырды. Пифагор оны сандармен салыстырды, және оны дүниенің ең алғашқы негізі деп санады. Пифагоршылар теориясы бойынша әлемнің картинасы өз үндестігімен таңдандырды, денелер геометриялық заңдылықпен, аспан денелері қозғалысы математикалық заңдылықпен, ал адам денесінің жеке органдарының бір-бірімен тамаша байланысы Поликлет каноны бойынша белгілі бір математикалық заңдылыққа бағынды.

Математикалық программа Платон философиясымен аяқталады. Онда ол әлемнің үлкен картинасын береді, яғни біз өмір сүрген әлем өлі материядан жаратушы туғызған белгілі бір заңдылық арқылы дамиды, оның өзі математикалық заңдылықтар арқылы жүреді. Заттардың өздерінің сыртқы пішіндері геометриялық фигураларды береді деп есептеді (от - өткір әрі қозғалмалы, яғни пирамида, ауа – сегіз жақты көпбұрыш тағы басқалар).

Антикалық дәуірдегі екінші ғылыми программа атомизм программасы болады. Ол грек философиясы ғұрыптарының қорытындысы болды, элеаттар философиясына кетеді. Оның негізін салушылар Левкипп пен Демокрит болды

Бір қарағанда атомизм ілімі аса күрделі де емес. Табиғаттағы мүмкін барлық өзгерістердің механикалық себебі – атомдар қозғалысымен түсіндіріледі. Табиғи құбылыстардың себебі, табиғаты физикалық жағдайлар, оны жер бетінен іздеу керек деп қарастырды.

Бұл ойлау тарихында бүтін нәрсенің жағдайын жеке бөлшектер қасиеті арқылы түсіндіретін ғылыми программа болды. Яғни барлық өзгерістер себебі атомдар қозғалысы делінді. Жаңа уақыттағы барлық әлеуметтік, психологиялық, физикалық теориялар осылай түсіндірілді.

Аристотельдің континуалдық деп аталатын программасы үшінші ғылыми программа болды. Ол дәуір аяғына таяу пайда болды. Ол Демокриттің де, Н.Пифагордың да, Платонның да көзқарастарын жақтамады.

Ол заттарға математикалық идеялардың қатысын да, заттардың атомдардан құралатынын да қуаттаған жоқ. Аристотель дүниенің 4 түрлі себебін ұсынады: олар формалды, материалдық, қазіргі кездегі және мақсаттық. Аристотельдің атақты «Органон» трактаты логика бойынша жазылған оның үлкен еңбегі болып табылады.

Антикалық дүниенің негізгі үш ғылыми программасы осындай. Ғылымның әрі қарай өзгеруі мен дамуы осы үш программамен байланысты болды. Бұл программада табиғи заңдардың математиканы қолдануы болмады, олар жеке-жеке дамыды, табиғи құбылыстарды қайталап көрсете алатын тәжірибе жетілмеді.

Гректердің жаратылыстануы абстрактылы – түсіндірмелі ғана болды, жасаушы, әсер етуші компоненттер болмады.

Лекция 4 Ғылымның даму тарихы (жалғасы)

Ортағасырдағы дүниеге көзқарас

XVI-XVII ғасырлардағы ғылыми революциялар және классикалық ғылымның дамуы

Классикалық ғылымының ерекшеліктері

Ғылымдағы жаңалықтар

Қазіргі ғылымның негізгі сипаттары

Ортағасырдағы дүниеге көзқарас

Орта ғасырдағы ойлау жүйесі көбінесе мораль мен діннің аумағында болды. Кез келген дүниедегі мәселелер тек қасиетті жазудың түсіндіруімен қабылданды.

Тіршіліктегі, қоршаған ортадағы құбылыстарға, таңғажайып дүниелерге қызығушылық орта ғасырда антикалық уақытпен салыстырғанда мүлдем басқаша болды. Егер аз уақытында Аристотель табиғат таңғажайыптарына таңдана біліп, олрадың себептерін іздеуге тырысса, ал орта ғасырлық ғалымдар, мысалы, Августин Блаженный біздің біліміміз шектеулі екендігін, нағыз таңғажайып дегеніміз – ол дүниені Құдайдың жаратуы екендігін уағыздады.

Орта ғасырлық дүниетанымдағы Құдайдың дүниені жоқтан жаратуы туралы догма антикалық уақыттың дүниетанымына қарама-қайшы келді.

Ерте орта ғасырлық уақытта ғылым антикалық уақыттағы мәнін жоғалтты. Бұдан келіп ортағасырлық толымның негізгі бір сиптаы – моральдық символизм пайда болды. Яғни табиғат, табиғи құбылыстар ғылыми гипотезалар, ғылыми қортындылар арқылы түсіндірілмей, олар моралдық және діни нәрселерін символлы ретінде қарастырылды. Ай – шіркеудің символы, жел – рухтың, аруақтың образы тағы басқаар.

Орта ғасыр символизм теориясы иерахизм идеясымен тығыз байланысты. барлық заттар бір-бір үлкен заттардың символы болып табылады.

Универсализм - орта ғасыр ойдың бір саласы, яғни барлығының бірлігі. Дүние мен адамның құдай жаратқан бірлігі.

Орта ғасырдағы дүниеге көзқарастың ерекшеліктері:

1. Барлық адам баласының қызметі діни пайымдаулармен түсіндіріледі.. табиғатқа деген көзқарас библия концепцияларының цензурасынан өтті.

2. Дүниенің жаратылуы, бірлігі құдай арқылы болғандықтан, орта ғасыр дүниенің картинасында жаратылыстану дамитындай объективті заңдар ашылмады.

Орта ғасырдағы ғылым антикалық ғылымға қарағанда кейін бірнеше қадамға шегінді. Дегенмен орта ғасырлық мәдениет негізінде білімнің кейбір өзіндік маңызы бар салалары – астрология, алхимия, астрохимия, табиғи магия пайда болды. Олар өазіргі ғылымға негіз болып саналды. және механикалық тұрғыдан түсіндірудің алғашқы қадамдары жасалды. Бос кеңістік, шексіздік, түзу сызықпен қозғалу сияқты түсініктер пайда болды.

Дәл өлшеуге жағдайлар тууының де маңызы болды. Астрологияның дамуы да бұған себеп болды.

Математика мен физиканың арасында байланыс нығая түсті, жаңа уақыттың математикалық физикасы пайда болды және бұл ғылымның даму бастауында атақты астрономдар – Коперник, Кеплер, Галилей тұрды.

Орта ғасырлық жаратылыстанудың бір жетістігі – дүниенің аяқталғанын шеңбермен білдіруден бас тарту болды. Бұл модель шексіздік сызығымен, яғни дүниенің шексіздігін білдіретін модельмен алмастырылды.

Сол кездегі ғылымның дамуына қалалықтарды қатал тәртіп жағдайына бағындыратын діни әдет-ғұрыптарды уақыт бойынша тәртіппен өткізу, орта ғасыр мектеп мен университет, тек қана антикалық ғылым мен кітапты ғана оқып-үйрену емес, магикалық ойлауды да жоғары бағалады.

Дегенмен орта ғасыр дүниетаным ғылымдары шектеп, дамуын тежеді. Сондықтан жаңа уақытқа дейін көзқарасты өзгерту қажет болды, ол қайта өрлеу дәуірінде жүзеге аса бастады.

XVI-XVII ғасырлардағы ғылыми революциялар және классикалық ғылымның дамуы

Жаңа ғылымның ірге тасын қалағандардың бірі Галилео Галилей болды. Ол математикалық және тәжірибелік жаратылыстанудың негізін салды. Математикалық заңдарды дұрыс түсіне білу үшін, дәл өлшеулер жасау үшін көптеген техникалық құралдар жасады: линза, телескоп, микроскоп, магнит, ауа, термометр, барометр және басқалар

Аналитикалық және синтетикалық әдістемелер, приборды қолдану гректер жүргізе алмаған өлшеу жұмыстарын жүргізуге мүмкіндік берді. Галилей дененің жер бетіне еркін түсуі туралы гипотезаны жасады. Аристотельдің кейбір көзқарастарын жақтамады.

Ғылымға берілген аз өмірінде Г.Галилей көп нәрселер жасады. Коперниктің гелиоцентрлік көзқарасын негіздеп дамытты; табиғаттың көп жағдайда математика заңдарына бағыныштылығы дәлелденді. Күштің механикалық фактор екендігін айтты. Қазіргі механика мен тәжірибелік физиканың негізін салды.

Бірақ әлі де жер және аспан денелердің қозғалысының арақатынасы туралы сұрақтар толық шешілмеді.

Классикалық ғылымның негізгі ерекшеліктері

«Классикалық ғылым» деген түсінік ғылым дамуының XVIII ғасырдан бастап ХХ ғасырдың 20-шы жылдарына дейінгі уақытта қалыптасты.

Ғылым дамуының бұл сатысынын өз ерекшеліктері болды:

1. Шындықты айқын көрсететін, білімнің аяқталған жүйесіне ұмтылыс. Бұл классикалық механикалық дүниені өз заңдылықтары арқылы түсіндірумен, бағыт беруімен байланысты болды. Сондықтан механика қоршаған дүниені түсіндірудің негізгі тәсілдерін меңгерді және ғылымдар эталоны болып саналды.

2. Табиғатты ғасырлар бойы өзгермейтін, өзіне ғана қатысы бар заңдарымен ерекшеленетін тұтас бір жүйе ретінде қарастырды. Сол кездегі классикалық ғылымда статизм, элементаризм, антиэволюционизм бағыттар болды.

Элементаризм – күрделі құрылымдардың қарапайым элементтерін бөліп алып, анықтама беру.

Статизм – бұл құрылымдарға тән байланыстар мен қатынастарды жоққа шығару

Антиэволюционизм – реалдық құбылыстарды талқылау метафизикалық тұрғыда болды, яғни өзгеру, даму, тарихылық деген ұғымдардан аулақ болды.

Ғылым дінді интеллектуальдық бедел түрінде алмастырды. Адамзат ақыл-ойы және табиғаттың тәәжірибелік өзгерістері теологиялық доктриналар мен Қасиетті жазуды Ғаламды түсіне білуден ығыстырып шығарды. Сенім мен дүниетаным екіге бөлінді.

Дүние танымдық көзқараста ғылым алдыңғы орында бола отырып, дін мен философияға да өз қатарынан орын берді.

Алдыңғы қатарлы дамыған қоғамда дүниетаным адамзатқа сенімді өмірлік жолды, дүниені түсінудің қандай жолмен таңдауды өз еркіне берді. Дегенмен, ғылым тәжірибелік жетістіктерді барынша көп беру арқылы адамзат болашағын тек ғылым ғана қамтамасыз ететіндігін дәлелдеді. Сондықтан, дін мен метафизикалық философия бірте-бірте өз әсерін жоғалта бастады.

Ғылым, оның ішінде жаратылыстану ғылымдары механистикалық және метафизикалық болып қана отырып, табиғатқа деген метафизикалық көзқарасты бірте-бірте жоғалта бастады. XVII-XVII ғасырларда математикада шексіз кіші шамалар теориясы (И.Ньютон мен Г.Лейбниц), Декарттың аналитикалық геометриясы, М.И.Ломоносовтың атомдық-кинетикалық ілімі, Кант-Лапластың космогониялық гипотезасы алдымен жаратылыстану ғылымдарына сосын қоғамдық ғылымдарға даму идеясын енгізді.

Сонымен, XVIII ғ. аяғында ХІХ басында көптеген ғылым салаларын қамтыған ірі ғылыми революцияларға біртіндеп алғы шарттар жасала бастады. Алдыңғы қатарға энергия мен заттың бір-біріне айналуын зерттейтін физика мен химия шықты (химиялық атомистика). Геологияда жердің даму теориясы (Ч.Лайель), биологияда Ж.Ламарктың эволюциялық теориясы пайда болды, сонымен қатар палентология (Ж.Кювье) және эмбриология (К.М.Бэр сияқты ғылымдар дами бастады.

ХІХ ғасырдың екінші жартысындағы ғылымдағы үш зор жаңалықпен байланысты революциялардың үлкен маңызы болды. Олар:

1) Шлайденн мен Шванның клеткалық теориясы;

2) Майер мен Джоульдің энергияның сақталу және айналу заңы;

3) Дарвиннің эволюциялық ілімі болды.

Одан кейін табиғат диалектикасын толығымен ашқан үлкен жаңалықтар бірінен кейін бірі ашылып жатты:

- 1861 жылы А.М.Бутлеров – органикалық қосылыстардың химиялық құрылысы теориясы;

- 1869 жылы Д.И. Менделеевтің периодтық системасы;

- 1869 жылы Л.Х.Ван Гофф пен Дж.Гиббс – химиялық термодинамика заңы;

- 1875 (Дж. К.Максвелл) – жарықтың электромагниттік теориясы. Осы ғылыми жаңалықтар негізінде жаратылстану жоғарғы сатыларға көтерілді, егер ол XVIII ғасырда тек қана фактілер жинаушы ғылым болса, ал ХІХ ғасырда ол заттар мен процестер туралы, олардың пайда болуы мен дамуы туралы ғылым болды. жаратылыстануда ғылыми диференциациясы белсенді түрде жүрді, яғни ғылымның ірі салалары ұсақ бөлімдерге бөлінді (мысалы, физика – термодинамика, нақты денелер физикасы, электромагнетизм; биологияның жаңа салалары – генетика, цитология, эмбриология бөлініп шықты.

ХІХ ғасырдың аяғында ғылымдар интеграциясын алғашқы белгілері шықты, ол ХХ ғасырға тән процесс болды. Яғни пәнаралық зерттеулер жүргізіле бастады (биохимия, геохимия, биогеохимия тағы басқалар).

Жаратылстануға диалектикалық көзқарастардың енуіне қарамастан, дүниеге көзқарас әлі де механистикалық, метафизикалық негіздерге сүйенеді.

Тіршілік пен тірі организмдердің пайда болуы биология ғылымы жоғары қарқынмен дамыса да түсіндірілмеді. Дүниедегі адамның орны туралы келіспеушілік көзқарастар болды.

Әрбір ашылған ғылыми жаңалықтың өз қарама-қайшылығы болды. Геоцентрлік теория жоққа шығарылғаннан кейін адамзат өзінің космостағы орнына сенімсіздікпен қарады.

Ғылым дамуындағы жасалған әр қадам адамның өз мүмкіндіктерін пайдалану үшін ұмтылдырды, сонымен бірге оның ойларында мазасыздық пен бей-берекеттік тудырды.

Дарвиннің эволюциялық теориясы ғылымдағы жағдайды күрт шиеленістірді. Құдай жаратқан деген ұғым жоққа шығарылғаннан кейін адам табиғатты бағындырушы жағынан айрылды. Христиандық теология бойынша табиғат адамның өз рухани мүмкіндіктерін ашуға арналған үйі деген антропоцентристік көзқарасты ұстаса, оны ғылым жоққа шығарды. Дарвин адамды жаратушыға тәуелділігінен құтқарғанмен, оны жануарларға дейін төмендетті. Бұл пессимистік көзқарас термодинаимканың екінші бастамасының ашылуымен одан әрі тереңдей түсті. Онда бүкіл ғалам тәртіпті жағдайдан бейберекеттікке қарай қозғалады, ең аяғында ол энтропия жағдайына (жылулық өлім) жетеді деген.

Соған қарамастан ХІХ ғасыр мен ХХ ғасырдың басы ғылымдағы алтын ғасыр болды. Ғылыми жаңалықтар ашылды, көптеген институттар мен академиялар ашылды. Әр түрлі зерттеу жұмыстары ұйымдасқан түрде жүргізілді. Ғылым мен техниканың бірігуімен қолданбалы ғылым салалары өте тез дамыды.

Ғылым мен дүниетанымдағы қалыптасқан жағдай шешімін табуды қажет етті.

Ол ХІХ ғасырдың 90-шы жалдарынан басталып, ХХ ғасырдың ортасына дейін созылған ғылыми революциялар арқылы шешілді.

Ғылымдағы жаңалықтар

Жаратылыстану жаңа революциялардың пайда болуына серпін берген физикадағы жаңалықтар болды.

- Г.Герц – электромагниттік толқындардың ашылуы;

- К. Рентген – қысқа толқынды электромагниттті сәуле шашу;

- Дж. Томсон – электрондарды ашу;

- П.Н.Лебедев – жарық қысымы;

- М.Планк – кванттық идея;

- А.Энштейн – салыстырмалылық теориясы;

- Э.Резерфорд – радиоактивті бөліну.

1913-1921 жылдары атом ядросы туралы түсінік негізінде Н.Бор атом моделін ойлап шығарды, ол бір жағынан Д.Менделеевтің периодтық системасына сүйенді. Бұл физика мен жаратылыстанудағы жаңа революциялық алғашқы кезеңі болды. Ол материя мен оның құрлысы, қасиеттері, қозғалыс формалары, кеңістік, уақыт туралы бұрынғы көзқарастардың күйреуіне себеп болды. Екінші кезең ХХ ғасырдың 20-шы жылдарынан басталды, ол кванттық механиканың пайда болуымен және оның салыстырмалық теориясымен ұштасуымен байланысты болды.

Революцияның үшінші кезеңі ХХ ғасырдың 40-шы жалдарында атом энергиясын игерумен, электронды-есептегіш машина мен кибернетикалық пайда болуымен байланысты. Сонымен қатар бұл кезде физикамен қатар химия, биология және жер туралы ғылымдар басым дамыды.

ХХ ғасырдың ортасынан бастап ғылым мен техника тұтасымен бірігіп қазіргі ғылыми-техникалық революцияға әкелді.

Қазіргі ғылымның негізгі сипаттары

Қазіргі ғылым ХХ ғасырдың 10-80 жылдары аралығын қамтиды. Барлық сипаттары бойынша ол классикалық ғылымнан өзгеше, сондықтан кейде оны классикалық емес ғылым деп атауға болады. Қазіргі ғылымның негізгі сипаттары төмендегідей:

1. Классикалық механиканы негізгі ғылым деп санаудан бас тарту, оны кванттық релятивистік теориямен алмастыру. Мұның өзі әлемді алып механизм тұрғысынан қарауды жоққа шығарды. Оның орнына байланыстар, өзгерістер, даму идеяларына негізделген ойлау әлемінің моделі келді.

- Классикалық ғылымдағы механистикалық, метафизикалық көзқарастарды диалектикалық көзқарас ауыстырады;

- Классикалық ғылымдағы дәрменсіз бақылау жүргізу белсенді, жаңа тәжірибемен алмасты, бұған жаңа құрал-жабдықтар мен ғылыми әдістемелердің пайда болуы көп әсерін тигізді:

- Дүниенің ең алғашқы негізін табу сияқты мүмкін еместігі, материя шексіз екендігі түсіндірілді.

- Ғылыми білім бұрынғыдай абсолютті шындық ретінде қарастырылмайды, тек қана көп гипотезалар мен теориялар ішінде салыстырмалы түрде шындық бар.

- Классикалық ғылымға тән табиғаттағы заттарды қоршаған ортадан бөліп алып қарауды теріске шығару;

- Заттың қасиеттерінің оны қоршаған нақты жағдайларға тәуелді екендігі.

- Биосфералық класқа жататын ғылымдардың дамуы, ғаламдағы өмір мен ақыл ойдың пайда болуының кездейсоқ еместігін дәлелдейтін концепциялардың шығуы.

- Ғылым мен діннің қарама-қарсылығы логикалық шегіне жетті, яғни ғылым ХХ ғасырда басымдылыққа ие болды.

Ғылым мен өндірістің бірігуі, ғылыми-техникалық революция қоғамдағы ғылымның рөлін анықтап берді.

Сонымен қатар гуманистік сын (философтар, мәдениет танушылар, әдебиет пен өнер қайраткерлері).

ХХ ғасыр аяғында дүние ғылымға деген сенімін жоғалтты. Бұл үшін посмодернизациялық көзқарас қажет болды. «Постмодерн» – жаңа сипаттағы ғылыми көзқарастарға тең келетін ғылыми көзқарастар.

Көптеген отондық ғылым зерттеушілердің болжамы бойынша болашақта ғылымның жаңаша сипаттары төмендегідей болуы керек:

1. Ең алдымен, ғылым адамзат мәдениеті мен дүниетанымы жүйесіндегі өз орнын табуы қажет. Постмодернизм адам қызметінің кез келген түрінің дүниетанымдық жүйеде ерекше бөлініп шығуын қаламайды.

2. Модернистік ғылым өз алдына бірқалыпты дүниенің жаңа образын жасауды, яғни ешбір өзгеріске жатпайтын, жүйелі, тәртіпті, бір өзіне мақсат етіп қойды.

Ал посмодерндік ғылым дүниенің өзгермелі екендігін, олай болса әрбір алынған нәтиженің ең соңғы өзгеріссіз нәрсе еместігін ашып көрсетті.

3. Модернистік ғылым мен жаратылыстану – білімнің монологтық формасын қолданады., яғни, интеллект затты түсініп білген соң өз пікірін айтады, ал постмодерндік ғылымда бақылаушы – ғалым зерттейтін дүниенің бір бөлігі саналады, яғни диалогтық дүниетаным.

4. Постмодерндік ғылымның негізі болып глобалдық экология есептеледі. Дүние әр түрлі жүріп жатқан процестер қосындысы болып табылады.

5. Постмодерндік ғылымның бір қасиеті – оның комплексті түрде дамуы, яғни бұрынғыдай жаратылстану, техникалық, қоғамдық ғылымдар жеке-жеке бөліп қарамау.

Бұлар тек біздің көз алдымыздағы қазіргі кезде қалыптасып жатқан болашақ ғылымның негізгі жақтары.

Лекция 5 Физика ғылымының концепциясы. Әлемнің физикалық картинасы

Әлемнің механикалық және электромагниттік картинасы

Материя ұйымдасуының құрылымдық деңгейлері

Зат және өріс

Элементаралық бөлшектер классификациясы

Әлемнің механикалық және электромагниттік картинасы

Ғылым тарихы XVI-XVII ғасырлардағы ғылыми революциялар арқылы пайда болған жаратылыстану физика ғылымының дамуымен тығыз байланысты екендігін дәлелдейді. Физика ғана бүгінгі күнде ең дамыған, жүйелі түрде дамып келе жатқан жаратылыс ғылымы болып есептеледі.

Әлемнің физикалық картинасы бір жағынан, табиғат туралы бұрынғы алынған білімді қорытындыласа, екінші жағынан физика ғылымына жаңа философиялық идеялар мен жаңа түсініктерді, жаңа принциптер мен гипотезаларды енгізеді, бұның өзі әлемнің картинасының өзгеріп отыратындығын көрсетеді.

Физика ғылымының дамуы - әлемнің физикалық картинасымен тығыз байланысты. Оның өзгерісімен физика дамуында басқа жаңа түсініктер, принциптер, болжамдар мен ойлау стилінің жүйесі қалыптасқан жаңа кезеңге байланысты. Ал бір кезеңнен келесі кезеңге ауысу – физика ғылымындағы жаңа революцияларға, әлемнің ескі картинасының біртіндеп күйреуіне әкеліп соғады.

Физика дамуының әрбір кезеңдерінің барысында әлемнің физикалық картинасы эволюциялық жолмен біртіндеп дамып отырады. Әлемнің физикалық картинасындағы негізгі ортақ ғылыми ұғым ол – «материя», бұған физика ғылымының көптеген мәселелері келіп тіреледі. Сондықтан, материя туралы түсініктің ауысуы - әлемнің физикалық картинасының ауысуына әкеледі. Физика тарихында бұндай жағдай екі рет қайталанды. Алғашында материя құралы атомистикалық, корпускулярлық теория өрістік-континуальдық теориямен алмасты. Одан соң ХХ ғасырда континуальдық теория қазіргі кванттық теориямен ауысты. Соған байланысты әлемнің физикалық картинасының бірін-бірі алмастырған үш түрін қарастыруға болады.

Әлемнің механикалық картинасы XVI-XVII ғасырларда ежелгі философтардың атомистік көзқарастарын қарастырған Г.Галилей мен П.Гассендидің еңбектерінің, әлемнің физикалық картинасы туралы жаңа түсініктер мен принциптерді ұсынған Декарт пен Нютонның зерттеулерімен тығыз байланысты.

Әлемнің механикалық картинасының негізін құраған атомизм теориясы болды, ал негізгі түсінік – қозғалыс туралы түсінік болды. Қозғалыс заңдарын Ньютон әлем дамуының іргелі заңдары ретінде санады.

Галилейдің «егер дене қозғалысына еш нәрсе әсер етпесе, ол қозғалыс шексіз ұзақ уақыт бойында сақталады» деген тәжірибенің қорытындысы. (Галилео Галилей «Әлемнің екі негізгі жүйелері – птоломейлік және коперниктік жүйелердің диалогы», 1632 жыл) Ньютонның классикалық механикасына негіз болды (қозғалыстың үш заңын еске түсірейік). 1686 жылы Исаак Ньютон Лондон корольдығына өзінің «Табиғат философиясының математикалық бастамалары» еңбегін ұсынды, онда ол қозғалыстың негізгі заңдарын, бүкіл әлемдік тартылыс заңын, масса, инерция, үдеу туралы ұғымдарды баяндады. Галилей еңбектеріне байланысты поляк ғылымы Н.Коперниктің «Аспан әлемінің айналымы туралы» еңбегі 30 жылдық зерттеу нәтижесі ретінде жарық көрді.

Әлемнің механикалық картинасында кез келген құбылыс механикалық заңдары арқылы қатаң түрде анықталып отырды. XVIII ғасырдың аяғында, ХХ ғасырдың басында әлемнің механикалық картинасының негізінде жер, аспан және молекулалық механикасы жасалды. Бұның өзі әлемнің механикалық картинасын абсолютті түрде, жан-жақты қарастыруға жол берді.

Сонымен бірге, уақыт өткен сайын физикада әлемнің механикалық картинасына қайшылықты эмпирикалық мәліметтер шықты. мысалы: жарық құбылыстарын түсіндіру үшін эфир түсінігін ерекше жұқа әрі абсолютті үздіксіз материя қарастырыла бастады.

ХІХ ғасырда механикалық әдістемелер жылу құбылыстарына, электрге және магнитизмге таралды. Бұл құбылыстарға механикалық тәсіл оншама қатысты болмағанмен, тәжірибелік фактлер әлемнің механикалық картинасына жасанды түрде енгізілді. Эфирдің атомдық жобасын жасау ХХ ғасырға дейін созылды. Физика ғылымы материя туралы ұғымның заттай өзгеруін, әлемнің физикалық картинасының өзгеріске түсуін қажет етті.

Электрлік және магниттік құбылыстарды ұзақ уақыт бойында зерттей келе Майкл Фарадей материя туралы корпускулалық теорияны континуальдық теориямен, яғни үздіксіздік теориясымен алмастыру керек деген ойға келді.

Фарадей көзқарастарын жақтаушылардың бірі көрнекті ағылшын физигі және математигі Джеймс Максвелл болды. Оның электромагнетизм теориясында электр мен магнетизмнің органиалық байланысы анықталды., Ертеректе Фарадей ашқан идеяларды негізге ала отырып, Максвелл электромагниттік өріс ұғымын енгізді.

Өзіне дейінгі тәжірибелік жолмен ашылған электромагниттік құбылыс заңдары мен М.Фарадей ашқан электромагнетизм индукциясы құбылысын біріктіріп, тұжырымдап, Максвелл таза математикалық әдіспен электромагниттік өрісті өрнектейтін дифференциалды теңдеулер жүйесін тапты. Бұл теңеулер жүйесі электромагниттік құбылысты өз шамасында барынша толық өрнектейді және ньютондық механика жүйесі сияқты толық та жетілген жаңа теорияны сипаттайды. Осы теңдеулерден электрлік зарядтарға «байланбаған» өрістің жеке өмір сүру мүмкіншілігі болуы керек деген маңыз-ды тұжырымдама шығады.

Максвелл теориясы бойынша әрбір зарядталған ұсақ бөлшек өріспен көрінбейтін жиекпен қоршалған, ол жақын маңайда орналасқан басқа зарядталған бөлшектерге әсер етеді, басқаща айтқанда, зарядталған бір бөлшектің өрісі басқа бөлшектерге біршама күшпен әсер етеді. Әсер ету табиғатына мұндай көзқарастар тартуды кеңістікпен бөлінген массалар арасындағы тікелей өзара әсер етудің күші деп есептейтін ньютондық тұжырымдамадан айрықша ерекшеленеді. Максвелдің теориясында кеңістіктің берілген нүктесіне орналастырылған бөлшектің қозғалысы күштік сипатпен – осы нүктедегі кернеу күшімен анықталады.

Максвелдің электромагниттік өріс теориясы физика мен жаратылыстануда жаңа кезеңнің басталуын анықтады деуге болады. Физиканың дамуының дәл осы кезеңінде электромагниттік өріс өмір шындығына, өзара әсердің материалдық сақтаушысына айналды. Әлем бірте-бірте электрлі зарядталған бөлшектерден құрылған, электромагниттік өріс арқылы өзара әсерлесетін электродинамикалық жүйе болып ұғыныла бастады.

Өз теңдеулерін талдай келе, Максвелл электромагниттік толқындар деп аталатын толқындар болуы керек деген қорытындыға келді және олардың таралу жылдамдығы жарықтың жылдамдығымен бірдей екендігін есептеп шығарды. Осыдан келіп жарық дегеніміз электромагниттік толқындардың бір түрі деген қорытынды шығады.

ХХ ғасырдың басында материя туралы екі қарама-қарсы көзқарас пайда болды: ол шексіз түрде үздіксіз беріледі немесе ол дискреттік бөлшектерден тұрады.Физиктер осы екі көзқарасты біріктірге тырысқанымен, ол ешқандай нәтиже бермеді.

1913 жылы Н.Бор атомның жобасын ұсынғаннан кейін бұл жағдай одан ары күрделене түсті. Ол ядроны айнала қозғалатын электрон электродинамиканың заңдарына кереғар түрде энергия бөліп шығармайды деді. Бұл жағдай материя мен қозғалыс туралы жаңа физикалық түсініктердің қалыптасуына әсерін тигізді. 1924 жылы Луи де Броиль әрбір бөлшектің өз толқындық қасиеті (үздіксіздік) және дискреттік қасиеті (кванттылы) бар деген пікір айтты. Бұл түсініктер Э.Шредингер мен В.Гейзенбергтің еңбектерінде де атап көрсетілді.

Сонымен материя туралы жаңа, кванттық-өрістік түсініктер қалыптаса бастады, яғни мұнда корпускулалық-дуалистік сипат - әр материя бөлшегінің өзіндік толқындық қасиеті болатындығы айқындалды. Материяның өзгермейтіндігі туралы түсініктер өзгерді.

Элементаралық бөлшектердің негізгі ерекшеліктерінің бірі – олардың өзара байланыстылығы мен өзара айналымдылығы. Қазіргі физикада негізгі материалдық объект түрге айналуы бөлшектер санына байланысты болады.

Физикалық әрекеттесудің жеке бір түрі болып саналатын қозғалыс туралы түсінік өзгере бастады. Физикалық әрекеттесудің негізгі төрт түрі бар екендігі белгілі.: гравитациялық, электромагниттік, күшті және әлсіз.

Кеңістік пен уақыттың салыстырмалығы туралы түсінік толық бекіп, қалыптасты. Уақыт пен кеңістік бір-біріне салыстырмалылық теориясы бойынша тәуелді емес.

Заңдылық пен себептілік туралы кванттық-өрістік түсініктердің ерекшелігі – олар мүмкіндік тұрғысынан қарастырылатын статистикалық заңдар түрінде беріледі.

Материя ұйымдасуының құрылымдық деңгейлері

Материяның негізгі сипаттары – құрылымдық және жүйелілік.

Материя құрылымы – дегеніміз – оның микроәлемдегі құрылысы, яғни оның молекула, атомдар, элементаралық бөлшектер түрінде өмір сүруі. Осы көзқарас бойынша материя құрылымы өзара байланысқан шексіз көп тұтас жүйелердің өмір сүруі ретінде қарастырылады: Метагалактика, жеке галактика, жұлдыздар жүйесі, планета, жеке денелер, молекулалар, атомдар, элементаралық бөлшектер.

Материяның құрылымдық қасиетімен қатар, екінші бір жағы – жүйелілік. Жүйе дегеніміз – белгілі бір тәртіппен орналасқан және өзара байланысқан элементтер жиынтығы. Өлі табиғатта объектілер жиынтығы олардың өзара байланыс энергиядан көп болған жағдайда толық жүйе болып қалыптасады. Ал егер басқаша жағдайда жүйе пайда болмайды немесе тарап кетеді. Ішкі байланыстар энергиясы әрбір жүйе құраушы элементті жеке-жеке бөліп әкетуге жұмсалатын энергия.

Денелерде ішкі энергияның мәні әр түрлі болуы мүмкін. Материалдық жүйе неғұрлым кіші болған сайын оның элементтері өте күшті байланысады. Ал элементарлық бөлшектерде байланыс энергиясы одан да жоғары.

Атом ядросында ең күшті ядролық күш жинақталған.

Тек микроәлем деңгейінде қазіргі кезде физиктер материя неден тұрады деген сұраққа жауап іхздейді. Материя бөлінуінің шегі бар ма деген сұрақ адамзатты бұрыннан толғандырып келеді.

Ұзақ уақыт бойында атом ең бөлінбейтін бөлшек ретінде немесе біздің әлемдегі заттар мен құбылыстар құрайтын «кірпіштер» есебінде саналып келді. Бірақ ХХ ғасырдың басына қарай бұлай емес екендігі белгілі болды. Алдымен электрон, одан кейін бірнеше түрлі элементаралық бөлшектер ашылды. Көптеген элементаралық бөлшектердің антибөлшектері, яғни теріс зарядты бөлшектері бар екен, электрондарда – позитрон, протондарда – антипротон, нейтрондарда – антинейтрондар бар екен.

Заттар қарсы заттармен түйіскенде аннигиляция процессі жүреді немесе бөлшектер мен қарсы бөлшектер фотондар мен мезондарға айналады.

Зат және өріс

Жалпы материяның негізгі формалары ретінде зат пен өріс қарастырылады.

Зат түсінігі ретінде массасы тыныштық күйдегі әр түрлі бөлшектер мен денелерді қарастырылады. Ал өріс пен квантта импульс, энергия тағы басқа қасиеттері болғанымен, тыныштық күйі болмайды. Дегенмен өріс пен затты бір-біріне қарама-қарсы қоюға болмайды, өйткені өріс зат құрылымына енеді. Сонымен қатар, затқа жататын бөлшектер өріс квантын құрайды.

Бөлшектер салыстырмалы түрдегі үздіксіздік және топтасқандықпен сипатталады, ал өріс болса кеңістікте біркелкі таралған.

Бұл жағдайда өріс абсолютті континуальды орта болып саналмайды. Өріс кванттары зат бөлшектерімен дискретті құрылымдар ретінде әрекеттеседі. Зат бөлшектерін де микроскопиялық түрдегі шектеулі шарик бейнесінде қарастыруға болмайды. Бөлшектер өрістен оқшауланбаған, олардың арасында нақты шекара жоқ.

Материя құрылымындағы үздікті және үздіксіз бірлікті сипттай келе барлық зат бөлшектерінің корпускулалық және толқындық қасиеттерінің бірлігін еске ұстау керек. Микрообъектілер салыстырмалы дискреттік арқылы өзара әсер мен қозғалыс кезінде толқындық қасиетке ие болады, ол дегеніміз дфиракция және интерференция құбылыстарына қабілеттілік, оның өзі масса мен жылдамдыққа кері пропорционалды толқын ұзындығымен өлшенеді:

h - Планк тұрақтысы, яғни әмбебап физикалық константалардың бірі (екіншісі – вакумдағы жарық жылдамдығы).

Зат та, өріс те белгілі бір физикалық параметрлермен беріледі. Физика ғылымында өріс ұғымына материяның кеңістік пен уақытта өзіндік таралу формасын қарастырады: кеңістік-уақыттың кез келген бөлігінде материяны сипаттайтын параметрлердің белгілі бір саны болады. Мысалы, қозғалыстағы өріс (толқын) толқын ұзындығы, фаза, амплитуда параметрлерінің уақыт пен кеңістіктегі өзгерісімен сипатталады. Ал материяның басқа түрі – бөлшектер – басқа параметрлермен: спиндер, зарядтар, тыныштық күйдегі масса, тіршілік уақыты және кванттық сандармен сипатталады.

Бөлшектердің ең маңызды сипаттарының бірі – спин – қозғалыс шамасының өзіндік сәті. Классикалық механикада ондай бірлікті дененің айналымы сипаттайды. Физикада спин қосымша физикалық жағдайды қамтамасыз ететін, бөлшектердің ішкі еркіндігінің дәрежесі ретінде қарастырылады.

Бөлшектердің қасиеттері мен ерекшеліктері олардың спиндерінің бүтін немесе жарты мәнге ие болуына байланысты.

Элементаралық бөлшектер классификациясы

Спиндердің маңызына байланысты элементаралық бөлшектерді екі топқа бөлуге болады. Жартылай спинді бөлшектерді фермиондар деп (атақты физик Фермидің құрметіне) атайды. Бұл бөлшектердің өзіндік қасиеттері бар: жартылай спинді бөлшектер физикалық жағдайлары әр түрлі болғанда ғана біріге алады. Бұл заң кванттық механикада Паули тосқауылы деп аталады.

Ал, бүтінсанды спинді бөлшектер бозондар (тағы бір ірі физик Бозенің құрметіне) деп аталады. Оларға Паули тосқауылы таралмаған, олар кез келген санда бірге бола алады.

Бөлшектердің ондай екі топқа бөлінуінің терең мәні бар. Яғни, фермиондар өрісі үнемі квантталған күйде болады және классикалық шекке жеткен кезде бөлшектерге айналады. Мысалы, фермион болып саналатын электрон (спин саны ½ ге тең) классикалық шекке жеткен кезде нағыз бөлшектерге айналады, бірақ оларда толқындық қасиет сақталады. Бұндай жағдай фермиондар болып саналатын протон, нейтрон және т.б. бөлшектерге де қатысты. Бозондар өрісі шегіне жеткенде классикалық өріске айналады. Бозондық бөлшектердің бірі – фотондар (спин саны 1-ге тең) өз шегіне жеткен уақытта электромагниттік өріске (жарық, радиотолқындар) айналады.

Элементарлық бөлшектердің не бозондарға не фермиондарға жататынын біле отырып, адамзатты көп уақыт бойы толғандырып келген «материя кірпіштері» туралы сұрақтарға жауап беруге болады. Қазіргі кездегі микро әлемде заттардың төрт деңгейін бөледі: молекулалық, атомдық, нуклондық және кварктық. Енді қазір бесінші деңгей де қарастырылып жұр. Әр ашылған деңгейдің өзіндік сипаттары бар.

Ең қарапайым заттарды іздеу зерттеушілердің абсолютті элементаралық бөлшектердің болмайтынына көзін жеткізді, өйткені кез келген деңгейдегі элементаралық бөлшектердің өзіндік күрделілігі бар. Шартты түрде элементаралық бөлшектерге ішкі құрылымы анықталмаған, мөлшерлері өлшеуге келмейтін бөлшектерді жатқызады. Ондай бөлшектердің үш түрі бар: лептондар, кварктер және безондар. Лептондар мен кварктер фермиондарға жатады.

Лептондар класы алты бөлшектен және алты қарсы бөлшектерден тұрады (электрон, мюон, тау-лептон және нейтринолардың үш түрі. Лептондар әлем құрылымында үлкен рөл атқарады. Әсіресе, электрон мен нейтриноның маңызы зор. Бірақ лептондар ядролық бөлшектер – нуклондардың пайда болуына қатыспайды.

Кварцтар класы да лептондар класы сияқты алты бөлшектен және алты қарсы бөлшектерден тұрады. Физиктер әрбір кварктер типін ароматтар деп атады.

Кварктар мен антикварктар екі немесе үш бөлшектерден топталып, құрама бөлшектерді – адрондарды түзеді.

Элементаралық бөлшектерді одан әрі жіктеген кезде оларды – үш кварктен құралатын бариондарға, кварк пен антикварктон тұратын мезондарға бөлуге болады.

«Химиялық элемент» және «Элементаралық бөлшектер» түсініктері бір кезде оларды қарапайым және құрылымы жоқ деп қарастыратындықты дәлелдейді. Сонан соң ғалымдар әрбір деңгей үшін бөлінбейтін элемент дегеннен гөрі кварктер деген – ешқандай мағына бермейтін сөзді қолдана бастады.

1994 жылы американ ғалымдарының хабарлауына қарағанда ең ауыр кварк табылған

Лекция 6 Физикалық әрекеттесу

Физикалық әрекеттесудің жалпы сипаттамасы

Гравитациялық өзара әрекеттесу

Электромагниттік өзара әрекеттесу

Әлсіз өзара әрекеттесу

Күшті өзара әрекеттесу

Физикалық әрекеттесудің жалпы сипаттамасы

Байланыс, өзара әрекеттесу және қозғалыс материяның негізгі атрибуттары болып саналады. Дененің барлық қасиеттері өзара әрекеттесуден шығады және олардың құрылымдық байланыстарының нәтижесі болып саналады.

Өзара әрекеттесу деген уақыт пен кеңістік шеңберінде бір объектіге материя және қозғалыс алмасуы арқылы әсер етуі.

Әрбір өзара әрекеттесудің негізіне заттардың өздеріне ең басынан қатысы бар қасиеттер жатады. Бөлшектердің өзара әрекеттесуге қабілеттерін тасушы, әрі өзара әрекеттесудің сандық өлшемі заряд болып табылады. Зарядтың ең кіші дискреттік шамасын (квантты) жекелеген заряд ретінде қарастырады. Өзара әрекеттесу күші кез келген жағдайда әрекеттесетін екі бөлшектің көбейтіндісіне тура пропорционал, ал өте күрделі түрде бөлшектердің арасындағы қашықтыққа байланысты.

Қазіргі көзқарастар бойынша, кез келген өзара байланыс түрінің өзіндік физикалық агенті бар, яғни онсыз өзара әрекеттесу болмайды. Заттардың бір-біріне тартылуы немесе тебілуі оларды бөліп тұратын орта арқылы беріледі. Ондай орта – вакуум. Өзара әрекеттесу теориясын жасаған кезде процестің белгілі бір жобасы пайдаланылады: фермион – заряд бөлшектер маңында бозон-бөлшектерін тудыратын өріс қалыптастырады. Екі реальды бөлшек белгілі бір әрекеттесу радиусында бір-бірімен қозғалмалы бозондарымен алмаса бастайды, яғни бір бөлшек бозон бөлген кезде екіншісі оны жұтып, өз бозонын оған береді немесе керісінше, бозондармен алмасу бөлшектердің арасында тартылу немесе тебілу құбылыстарын қамтамасыз етеді.

Гравитациялық өзара әрекеттесу

Бұл барлық әрекеттесулердің ішіндегі ең әлсізі. Өзара әсерлеуші денелердің массалары неғұрлым үлкен болса, соғұрлым гравитациялық әсер жоғары болады.

Классикалық физикада ол Ньютонның белгілі тартылыс заңы арқылы сипатталады. Гравитациялық өзара әрекеттесу барлық космостық жүйелердің пайда болуын, соынмен қатар эволюция барысында таралып кеткен жұлдыздар мен галактикаларды дамудың жаңа цикліне енуін қамтамасыз етеді. Гравитациялық толқындардың таралу жылдамдығы вакумдағы жарық жылдамдығына тең, бірақ гравитациялық толқындар өлшеуіш құралдар арқылы тіркелмеген.

Өріс жағдайында гравитациялық заряд, Эйнштейннің көзқарасы бойынша заттың инерттік массасына эквивалентті. Американ физиктері Р.Хясли мен Дж. Тейлор гравитациялық толқындардың табиғатта бар екендігін дәлелдеп, 1993 жылы Нобель сыилығын алды.

Гравитация үшін тебілудің қарама-қарсы эквивалентті күші жоқ, барлық қарсы бөлшектердің оң мәні бар массалары мен энергиялары бар.

Гравитацияның кванттық теориясы бойынша тартылыс өрісі квантталған, бұл өрістің кванттарын гравитондар деп атайды. Тартылыс күші денелер арасында үздіксіз гравитондар немесе денелер арасында үздіксіз гравитондар немесе гравитациялық толқындар ауысуының нәтижесі болып табылады. Олар энергия тасымалдайды, сонымен бірге уақыт – кеңістік қасиеттері бар.

Электромагниттік өзара әрекеттесу

Бұл өзара әрекеттесудің де өзіндік әмбебап қасиеттері бар, бірақ гравитациялық өзара әрекеттесуден бір айырмашылығы, өзара тартылыс (әр түрлі зарядтар арасында) және тебіліс (бірдей зарядтар арасында) құбылыстары байқалады.

Электромагниттік байланыстың арқасында атомдар, молекулалар және макроскопиялық денелер пайда болады. Барлық химиялық реакциялар электромагниттік өзара әрекеттесудің нәтижесі болып табылады. Бұл принципті химия ғылымы зерттейді.

Электр туралы ғылымның дамуының алғашқы кезеңінде бұл өзара әрекеттесудің электрлік және магниттік компоненттері бір-бірне байланыссыз түрде қарастырылды. Максвелл бұл екі күштің бір-бірімен тығыз байланысты екендігін дәлелдеді.

Максвелдің электродинамикасы электромагнетизмнің аяқталған классикалық теориясы болып табылады, ол өз мәнін осы уақытқа дейін жоғалтқан жоқ. Бірақ қазіргі физика электромагнетизмнің жетілген және нақты теориясын жасалады, онда құбылыстың кванттық-өрістік аспектілері қарастырылған. Бұл құбылыс – кванттық электродинамика деп аталады. Физикада массаның пайда болу себебі белгісіз болса, электромагниттік зарядтың табиғаты да түсініксіз. Сондықтан теория осы зарядтың өмір сүруі туралы постулаттардан тұрады.

Электр заряды екі түрде кездеседі: электронға тән заряд – теріс заряд деп, ал позитрон мен протонға тән заряд оң заряд деп аталады. Зарядтардың өзара әрекеттесуі қозғалмалы фотондардың алмасуы арқылы жүзеге асырылады. Әр түрлі зарядтардың әрекеттесу жағдайында тартылыс әсері, ал бірдей зарядтар әрекеттескенде тебілу әсері байқалады. Электромагниттік зарядтар қатысуымен болатын барлық процестерде заряд, импульс, энергия сақталу заңдары орындалады.

Әлсіз өзара әрекеттесу

Бұл тек микроәлемде байқалатын әрекеттесу. Олбір фермион бөлшектердің екінші түрге айналуына қатысты, бұл жағдайда өзара әрекеттесуші лептондар мен кварктер түсі өзгермейді. Әлсіз әрекеттесудің қарапайым мысалы: бета – ыдырау процесі барысында бос нейтрон 15 минут ішінде протонға, электронға және электрондық антинейтроноға ыдырайды. Әлсіз заряд үш айырбас бозон бөлшектері бар үш өріс түрін құрайды. Әлсіз өзара әрекеттесу векторлық бозондар арқылы беріледі және әрекеттесу радиусы өте қысқа – 10^-15 см.

Әлсіз өзара әрекеттесу туралы ең алғаш жасалған теория аяқталмаған болып шықты.

Күннің өзі әлсіз әрекеттесу нәтижесінде жарық шашады (протон нейтронға, позитронға және нейтриноға айналады). Бөлініп шығатын нейтронның аса жоғары өту қабілеті бар, ол миллиард километр қалыңдықтағы темір плита арқылы өтіп кетеді. Әлсіз өзара әрекеттесу жағдайында бөлшектер зарядтары өзгереді.

Әлсіз әрекеттесу түйісу арқылы жүзеге аспайды, керісінше аралық ауыр бөлшектердің – бозондардың алмасуы арқылы жүреді.

60-шы жылдарда С.Вайнберг пен А.Салам біртұтас электро әлсіз өзара әрекеттесу теориясын ұсынды.

Бұл теория біртұтас іргелі зарядтардың өмір сүруі арқылы жасалған.

Күшті өзара әрекеттесу

Күшті өзара әрекеттесу адрондар (грекше «адрос» – күшті) және нуклондар (протондар мен нейтрондар) және лизондар арасында орын алады. Күшті әрекеттесу үлкен арақашықтық жағдайында мүмкін (радиусы мөлшермен 10^-13 см шамасында).

Күшті өзара әрекеттесудің бір көрінісі – ядролық күштер. Күшті әрекеттесуді ең алғаш рет ашқан Э.Резерфорд (1911 жылы), сол уақытта атом ядросы ашылды (бұл күштер арқылы  - бөлшектердің ыдырауы түсіндіріледі). Юкаваның гипотезасы бойынша (1935 ж.) күшті өзара әрекеттесулер аралық бөлшектердің – ядролық күштерді тасымалдаушылардың шығарылуына байланысты. Бұл 1947 жылы табылған пи-мезон, оның массасы нуклонның массасынан 6 есе кіші, сонымен бірге кейінірек табылған мезондар. Нуклондар мезондар « бұлтымен» қоршалған.

Нуклондар қозу жағдайында болғанда- бариондық реэонанс туады, яғни, басқа бөлшектермен алмасады. Бариондар соқтығысқан кезде олардың бұлттары бірін-бірі жауып қалады да жан-жаққа таралған бұлттардың бағытымен бөлшектер шығарылады. Орталық бөліктерінен әр түрлі бағытқа қарай ақырындап қалдық бөлшектер шыға бастайды. Ядролық күш бөлшектер зарядына тәуелді емес күшті өз ара әрекеттесу кезінде заряд бірлігі сақталады.

Лекция 7 Кеңістік және уақыт теориясының мәселелері.

Кеңістік және уақыт туралы түсініктердің дамуы

Салыстырмалылық теориясы

Қазіргі кездегі физикадағы детерминизм және себептілік

Динамикалық және статистикалық заңдар

Кеңістік және уақыт туралы түсініктердің дамуы

Кеңістік ұғымы обьектілерді баақылау мен тәжірибелік пайдалану негізінде қалыптасты.

Уақыт ұғымы адамның оқиғалардың ауысуын сезінуінің нәтижесінде, заттардың жағдайының біртіндеп өзгеруі арқылы жүзеге асырылады.

Күнделікті адам санасында кеңістік пен уақыт ұғымы қалыпты тұрмыстық жағдай ретінде есептелінеді, материя уақыт пен кеңістіктің аумағында қарастырылып, материя жоғалған күйде де, олар сақталып қала береді деп есептеледі.

Мұндай көзқарас кеңістік пен уақытқа абсолютті мән береді, және бұл жайлы И.Ньютонның «Табиғат философиясының математикалық бастамалары» атты еңбегінде нақты анықтама берілді. Бұл жерде абсолютті кеңістік пен уақыт жаратылыстың материялдық процестерден тәуелсіз өзін-өзі басқаратын элементтері ретінде қарастырылады. Бұл концепция «қара жәшік концепциясы» деп аталады.

Бірақ оларда субстанцияның ең маңызды қасиеті- әр түрлі денелерді тудыру қабілеті жоқ.

Сонымен қатар басқа концепциялар да бар (Беркли, Мах, Авенариус тағы басқа) олар кеңістік пен уақытты адам санасына тәуелді етіп көрсетеді. Кеңістік пен уақыт мәселелері жақыннан әсер ету және алыстан әсер ету концепцияларымен тығыз байланысты. Алыстан әсер ету гравитациялық және электр күштерінің бір сәтте абсолюттік кеңістік арқылы таралуы, ең соңында өзінің көздеген мақсатына құдайдың бұйрығымен жетеді. Ал жақыннан әсер ету концепциясы (Декарт, Гюйгенс, Френель, Фарадей) кеңістікті зат пен эфирдің жалғасы ретінде қарастырады.

Өзара әрекеттесу мен кеңістікті түсіну классикалық физиканың шеңберінде дами отырып, ХХ ғасырда одан әрі дамыды.

Кеңістік пен уақыт қайтадан материя атрибуты ретінде оны анықтайтын байланыстары және өзара байланыстары арқылы түсіндірледі

Уақыт пен кеңістіктің қазіргі кездегі түсінігі А.Эйнштейннің салыстырмалылық теориясы арқылы түсіндіріледі.

Салыстырмалылық теориясы

Бұл теорияның ең алғашқы бастамасы салыстырмалылық принципі болып табылады.

ХХ ғасырдың басында салыстырмалық принципі оптика мен физикада және физикалық басқа салаларына қатысты екендігі белгілі болды. Салыстырмалық принципі өзінің мәнін кеңейтіп, мынадай анықтамаға ие болды: оқшауланған материалдық жүйеде кез-келген процесс бірдей жүреді, және ол жүйе бір қалыпты түзу сызықты қозғалыс жағдайында болуы керек. Немесе физиканың заңдары барлық инертті жүйелерде бірдей формаға ие.

Бір инертті жүйеден келесіге ауысу Лоренц қайта өзгертулері арқылы жүзеге асырылады. Бірақ жарық жылдамдығы тұрақтылығы туралы мәліметтер қайтадан жаңа түсініктерді қажет ететін мәселелерге әкеліп тіреді. 1904 жылы Х. Лоренц қозғалыстағы дене өзінің қозғалыс бағыты бойынша қысқаратындығын және әртүрлі жүйелерде байқалатын уақыт аралықтары өлшененітінін айтты. Бірақ, келесі жылы А.Эйнштейн Лоренц қайта құруларындағы байқалатын уақытты нақты уақыт ретінде қарастырды.

Жалпы салыстырмалылық теориясында кеңістік- уақыт қатынастарының материальдық процестерге қатысының жаңа жақтары ашылды. Жалпы салыстырмалылық теориясы инерциялық және гравитациялық массалардың эквиваленттік принципінен шығады. Атап айтқанда, массалардың эквиваленттік принципінің негізінде салыстырмалылық принципі қалыптасты, ол жалпы салыстырмалылық теориясында табиғат заңдарының инварианттылығын бекітті.

Салыстырмалылық теориясы кеңістіктің ауырлық күшінің әсерінен майысатындығын және уақыт барысының күшті гравитациялық өрістерде баяулайтынын анықтады.

Жалпы салыстырмалылық теориясының фантастикалық болжамдарының бірі – өте күшті тартылыс өрісінде уақыттың толық тоқтайтындығы туралы. Тартылыс күші артқан сайын уақыттың баяулауы да күшейе түседі. Уақыттың баяулауы жарықтың гравитациялық қызыл орын ауыстыруы арқылы байқалады да, толқындар ұзындығы артқан сайын оның жиілігі азая береді. Белгілі бір жағдайда толқын ұзындығы шексіздікке, ал жиілігі нөлге ұмтылады.

Салыстырмалылық теориясы уақыт пен кеңістіктің бірлігін көрсетті, кеңістік-уақыттық төртөлшемдік контимуум туралы түсінік қалыптасты.

Сарыстырмалылық теориясы масса мен энергияны Е-МС қатынасымен байланыстырды, мұнда С – жарық жылдамдығы.

Салыстырмалылық теориясында екі заң – зат массасының және энергиясының сақталуы заңдары бірігіп, энергия және зат массасының сақталуы деген бір заңға айналды.

Қазіргі кездегі физикадағы детерминизм және себептілік

Қазіргі кездегі жаратылыстанудағы, оның ішінде физикадағы өзекті мәселелердің бірі – әлемдегі себептілік және себептілік қатынастар табиғатының мәселесі. Физикада бұл мәселе обьективті заңдылықты динамикалық және статистикалық заңдар арқылы беріледі. Бұл мәселені шешуде екі философиялық бағыт – детерминизм және индетерминизм қалыптасты

Детерминизм – табиғи, әлеуметтік және психологиялық құбылыстардың обьективті себептерін жоққа шығарды.

Қазіргі кездегі физикада детерминизм идеясы обьективті физикалық заңдылықтарды тану арқылы беріліп, іргелі физикалық теорияларға сүйенеді.

Іргелі физикалық теориялар (заңдар) физикалық заңдылықтар туралы ең маңызды білім жиынтығын береді. Әрине, бұл білім жиынтығы ең соңғы нәтиже деп қарастырылмайды, дегенмен бүгінгі күнде табиғаттағы физикалық процестерді толық ашып көрсетеді.

Ғылымтанушы ғалымдар кез келген физикалық теорияның негізін үш элемент:

1. физикалық бірліктер жиынтығы (Мысалы:Ньютон механикасында –кординаталар, импульс, энергия, күш тағы басқа);

2. физикалық күи түсінігі;

3. қозғалыс теңдеуі, яғни белгілі жүйенің эволюциясын көрсететін теңдеу.

Динамикалық және статистикалық заңдар

Динамикалық заң дегеніміз – физикадағы обьективті заңдылықтарды сан түрінде, физикалық бірліктер байланысы арқылы беретін заң. Динамикалық заңдардың жиынтығын динамикалық теория деп атайды.

Тарихи түрде алғанда ондай теориялардың алғашқысы Ньютонның классикалық механикасы.

Іргелі физикалық теориялардың ішіндегі тағы бірі –Максвелдің электродинамикасы. Максвелл теңдеулері материяның злектромагниттік формасы үшін қозғалыс теңдеулері болып табылады. Сонымен бірге электродинамика құрылымы ортақ сипаттары бойынша Ньютон механикасының құрылымын анықтайды.

Динамикалық сипаттағы басқа іргелі теорияларға тұтас ортаа механикасы, термодинамика және жалпы салыстырмалылық теориясы (гравитациялық теория) жатады.

Физикадағы классикалық детерминизмнен бастарту –динамикалық заңдардың әмбебап емес екендігін, олардан басқа табиғаттың терең заңдары –яғни, ХІХ ғасырдың екінші жартысында ащылған статистикалық заңдардың бар екендігі тұжырымдалды.

Статистикалық заңдар мен теориялардың мынандай өзіндік ерекшеліктері бар:

1. Статистикалық теорияларда кез –келген күй жүйенің ықтималды сипаттамасын береді. Бұның өзі статистикалық теорияларда күй физикалық бірліктер арқылы емес, бұл бірліктердің статистикалық таралуы арқылы анықталды.

2. Статистикалық теорияларда белгілі алғашқы нәтиже бойынша физикалық бірліктердің щамалары емес, бұл шамалардың берілген интервал ішіндегі ықтималды мәні анықталады.

Күйдің статистикалық теориялардағы ықтималды сипаттары динамикалық теориялардағы сипаттамаларынан мүлдем өзгеше.

Статистикалық заңдар мен заңдылықтар деңгейінде біз себептілік пен жолығамыз. Бірақ статистикалық заңдылықтардағы детерминизм табиғаттағы детерминизм формасының ең терең түрін береді.

Статистикалық заңдар мен теориялар физикалық заңдылықтарды сипаттаудың ең бір жетілген түрі болып табылады.

Физикада статистикалық заңдар шыға салысымен олардың динамикалық заңдармен қатысы туралы мәселе қарастырыла бастады.

Статистикалық заңдар-заңдылықтарды сипатаудың жаңа түрі ретінде, алғашында классикалық механиканың динамикалық теңдеулері негізінде берілді.

Кванттық теорияның пайда болуы және дамуы біртіндеп динамикалық және статистикалық заңдардың табиғат заңдылықтарын көрсетудегі ролін қайта қарауға алып келді. Сондықтан, көптеген ғалымдар: Н. Бор, В.Гейзенберг, М.Борн, П.Ланжеван және басқалары статистикалық заңдарды алғашқы деп қарау туралы тезис ұсынды.

Статикалық және динамикалық заңдарды қарастырған кезде біз бұл мәселенің екі аспектісімен кездесеміз.

Бірінші аспекті бойынша, динамикалық және статистикалық заңдар арасындағы қатынас былай беріледі: жеке обьектілердің жағдайын білдіретін заңдар – динамикалық заңдар, ал олардың жиынтығынаң жағдайын білдіретін заңдар- статистикалық заңдар ретінде қарастырылады. Классикалық механика мен статистикалық механика арақатынас осындай.

Екінші аспект бойынша динамикалық және статистикалық заңдардың арақатынасының мәселесі қарастырылады. Бұған мысал ретінде термодинамика және статистикалық механика, Максвелдің электродинамикасы мен электрондық теория жатады.

Лекция 8 Шексіз әлем: қазіргі астрофизикалық және космологиялық тұжырымдамалар

Космостық материя жаратылысының жұлдыздық формасы

Планеталар. Ғаламшардың қазіргі космологиялық жобалары

Ғаламшар немесе космосты қазіргі ғылым өзара байланысқан, даму үстіндегі аспан денелерінің жүйесі ретінде қарастырады. Ғаламшар жұлдыздар маңында орналасқан планеталар жүйесін, жұлдыздар мен жұлдыздар жүйесі –галактиканы, галактикалық жүйесі –метагалактиканы құрайды.

Ғаламшардағы материя топтасқан космостық денелер қозғалысын береді. Аралас материя жекелеген атомдар мен молекулалардан және орасан зор шаңдық бұлттар мен газды-шаңдық тұмандардан тұрады.

Космостық материя жаратылысының жұлдыздық формасы

Галактика дамуының қазіргі деңгейінде ондағы заттар көбінесе жұлдыздар түрінде қалыптасқан. Біздің галактиканы құрайтын заттардың 97%-ы жұлдыздарда, олар әр түрлі көлемдегі, әр түрлі температурадағы, әр түрлі қозғалыстағы плазма күйіндегі өте зор құрылымдар.

Жұлдыздарда 10 млн град. шамасындағы температурада және аса жоғары қысым жағдайында атомдар иондалған түрде кездеседі, электрондар толығымен өз атомдарынан ажыратылған.

Жұлдыздар жеке болмайды, олар үлкен жүйелер құрайды. Қарапайым жұлдыз жүйелері ортақ ауырлық нүктесін айнала қозғалатын 2, 3, 4, 5 және одан да көп жұлдыздардан тұрады Мұндай жүйелер ортақ диффузиялық қабықпен қоршалған. Ал мұндай диффузиялық қабық жұлдыздар өздері бөліп шығаратын газдардан тұрады.

Аталған жұлдыздар жүйелері – Галактиканың бөлшектері болып табылады. Сыртқы белгісі бойынша галактикалар – эллитикалық, спираль тәрізді және дұрыс емес формалы болып бөлінеді. Қазіргі кезде астрономдар 10 млрд-қа жуық галактикалар бар екенін есептеді.

Көптеген галактилалар спираль немесе эллипс тәрізді болып келеді. Ішінде Күн жүйесі орналасқан галактика спираль тәрізді, құрамында 120 млрд таяу жұлдыздар бар. Ең үлкенінің диаметрі 100 мың жарық жылға тең.

Біздің галактика жұлдыздар мен диффузиялық материядан тұрады.

Радиоастрономиялық бақылаулар арқылы біздің Галактиканың 4 спираль бұтақшасы бар екендігі анықталды. Бізге жақын галактика – Андроляда тұмандығы, бізден 2.700.000 жарық жыл қашықтықта. Біздің Галактика мен Андромеда тұмандығы бізге белгілі галактикалардың ішіндегі ең ірілері. Галактикалар орналасуы – олардың өзі бір реттелген жүйе – Метагалактикаға кіретінін білдіреді. Метагалактика –немесе галактикалар жүйесі бізге белгілі барлық космостық объектілерді қамтиды. Жұлдыздар газды-шанты бұлттардың ұзақ уақыт бойында гравитациялық күштің әсерімен түйдектеліп оралуынан пайда болады. Оларда бөлінетін орасан энергия – ядролық бомба жарылғандағы энергиямен бірдей. Бұл жұлдыздардың жарық пен жылу шашуымен анықталады. Бұл сутегінің одан әрі ауыр элементтерге – гелийге айналуы арқылы жүзеге асырады. Бірақ жұлдыздар мәңгі емес, миллиондаған жылдар өткен соң біртіндеп инертті денеге айналып, галактика айналымы нәтижесінде сейіліп кетеді.

Планеталар. Ғаламшардың қазіргі космологиялық жобалары

Жер тұрғындары үшін ерекше қызығушылық тудыратын аспан денелері – планеталар.

Негізгі ерекше қасиеті – массасымен көлемінде. Жұлдыздар мен планеталар айырмашылығы олардың массаларында.

Күн жүйесінің пайда болуы туралы теорияларды ұсынушылар – неміс философы И.Кант және француз математигі П.С.Лаплас. Олардың біріккен теорияларын Кант. Лаплас гипотезасы деп атады.

Канттың болжамы бойынша Күн жүйесі мәңгілік өмір сүріп келе жатқан жүйе емес. Уақыт бойында тұмандықтардың тартылыс күшінің әсерінен жеке аспан денелері болады және олар бір жазықтың бойымен қозғала бастайды және олардың серіктері пайда болды.

Одан 50 жылдай уақыттан кейін П.С.Лаплас өз гипотезасын ұсынды. Л. Космогониялық гипотезасы бойынша Күн жүйесі айнала қозғалып тұрған газды тұмандықтардан пайда болды.

Күн жүйесінің пайда болуы туралы келесі көзқарастар тобы ағылшын астрофизигі Дж.Х.Джинстің гипотезасынан басталды. Оның болжамы бойынша Күн басқа бір жұлдызбен соқтығысқаннан кейін бөлінген газ ағындарынан планеталар пайда болды. Бірақ, жұлдыздар арасындағы орасан үлкен қашықтықты есепке алсақ мұндай соқтығысу мүлдем мүмкін емес сияқты. Джинс теориясы бойынша Күн жүйесі өз құрылым заңдылықтарына бағынатыны белгілі бір реттелген жүйе деп қарастырылмайды.

Күн жүйесі пайда болуы туралы қазіргі кездің концепциялары тек қана механикалық емес электромагниттік күштерді де есепке алуды қажет етеді. Мұндай идеяны ұсынушылар швед астрофизигі Х.Альфвен мен ағылшын астрофизигі Ф.Хойл. Күн жүйесі пайда болуында электромагниттік күштер ерекше рөл атқарғандығы шындыққа жанасымды.

Күн мен планеталар пайда болған газды бұлттар электромагниттік күштерге бағынатын иондалған газдардан құралды. Орасан үлкен газды бұлттың жинақталуынан Күн пайда болғаннан кейін одан қалған газдың қалдықтарынан гравитациялық күштің әсерінен планеталар пайда болды. Оларды магниттік күштің әсерімен Күн әрқилы қашықтықта ұстап тұрады. Ең үлкен планеталар пайда болғаннан кейін осы процесс кішілеу масштабта қайталанады, яғни олар пайда болған газ қалдықтарынан олардың серіктері пайда болды.

Күн жүйесінің пайда болуы туралы теориялар гипотезалар деңгейінде ғана, олардың шындыққа жақындығын бір жақты қарастыруға болмайды. Әлі де қайшылықты және түсініксіз жағдайлар болмайды. Әлі де қайшылықты және түсініксіз жағдайлар көп.

Классикалық ғылымда ғаламшардың стационарлық күй теориясы қарастырылдығ яғни ғаламшар бұрын қандай күйде болса, қазір де сол күйде деп есептеледі.

Классикалық ньютон космологиясы мынандай постулаттар қабылдады:

1. Ғаламшар мәңгілік тұтас дүние. Космология оны дәл қазіргі кездегі күйінде қарастырады.

2. Ғаламшардағы уақыт пен кеңістік абсолютті, олар материалды объектілер мен процестерге қатысты емес.

3. Уақыт пен кеңістік метрикалық түрде шексіз.

4. Ғаламшар өзгермелі емес. Тек жеке космостық денелер өзгеруі мүмкін.

Ғаламшардың қазіргі космологиялық жобалары А.Эйнштейннің салыстырмалы теориясына негізделеді. Алғашқы жобаны 1917 жылы А.Эйнштейннің өзі жасады. Оның жобасы бойынша әлем кеңістігі шексіз, материя онда біркелкі орналасқан денелердің тартылысы космологиялық тебілу күшті арқылы жүзеге асырылады.

Лекция 9 Химия ғылымының концепциялары

Химияның қоғамдағы рөлі.

Химия ғылымының негізгі мәселелері.

Химияның негізгі даму кезеңдері

Химияның қоғамдағы рөлі

Адамзат баласы ежелгі уақыттан бастап табиғатты басқарудың, ұзақ өмір сүрудің, байлық пен молшылыққа жетудің негізгі жолдарын химия ғылымымен байланыстырды. Мыңдаған жыл бойы философия тасын іздеудің өзі – осыны дәлелдейді.

Адамзат химиямен екі түрлі формада байланыс жасайды. Біріншісі – химиялық процестер мен адамзаттың тіршілік етуі, адам баласы сусыз, оттегісіз, қоректік зат есебінде қолданылатын химиялық қоспаларсыз тіршілік етуі мүмкін емес.

Бұдан басқа адамзат химиямен материалдық өндірісте байланысқа түседі. Ал бұның өзі табиғат пен қоғамдағы байланысты тудырады. Химиялық технология заттың ішкі белсенділігін пайдалана отырып, механикалық және органикалық дүниенің арасында аралық орын алады.

Химиялық айналымдарды ежелгі уақыттан бастап адамдар тұрмыста қолдана бастады. Мысалы: рудадан металл қорыту, теріні илеу мен бояу, әйнек пен керамика алу химиялық жолдармен біздің эрамызға дейінгі мыңжылдықтарда қолданыла бастады.

Ежелгі уақыттан басталған химизациялау процесі ХХ ғасырда өз шыңына жетті.

«Адамзат – табиғат» жүйесінде жасанды жолмен алынған, өңделген, өзгертілген заттар толыққанды, негізгі элементтерге айналды.

Полимерлердің синтездеу заттардан қасиеттері жаңартылған материалдар алу мүмкіндігін ашты.

Химияның көмегімен берік, ыстыққа төзімді, тот баспайтын, созылмалы, пластикалық электр өткізген, изоляциялық материалдарды жасау – техниканың, машинаның индустрия дамуынның негізгі жақтарының бірі болып саналады. Техникадамуының кез келген қадамы химизацияны соқпай өтпейді.

Өндірісті химизациялаудың дамуы – еңбекті энергиямен қамтамасыз етудің жағдайын жасайды.

Бұл жерде химия екі жақты түрде қатысады: біріншіден, химиялық процестердің өзі энергия көзі болып саналады (жану, электрохимиялық процестер); екіншіден, жасанды, химиялық жолмен алынған заттар энергетика саласында кеңінен қолданылады (ішкі жану двигателі, акумуляторлар, реактивті двигателдер мен атом реакторларының тетіктері тағы басқа), сонымен қатар бұларға әр түрлі жасанды отын түрлері мен химиялық үстеме заттарды қосуға болады.

Заттарды химиялық жолмен жаңадан алу – табиғатты адамзаттың қажеттілігіне қарай бағыттау, икемдеу ғана емес, сонымен қатар, өндірісте еңбек өнімділігін арттыруда да қажетті құрал болып табылады.

Адамзаттың өндірістік-химиялық қызметі табиғаттағы заттарды өзгертумен бірге табиғаттың химиялық эволюциясының күшті әлеуметтік факторы болып саналады.

Химия ғылымының негізгі мәселелері

Химияның зерттеу пәні мен мазмұнына сипаттама беруге тырысқан көптеген анықтамалар бар. Кейбір ғылыми әдебиеттерде химияны – элементтер мен олардың қосылыстары туралы ғылым деп атайды. Ал, екінші біреулерінде – заттар мен олардың айналым туралы, үшіншісінде – заттың сапалық өзгерісі туралы ғылым деп қарастырылады. Бұл анықтамалардың бәрі де өз бетінше дұрыс, дегенмен химия ғылымы дегеніміз не деген сұрақққа толық жауап бере алмайды.

Бұл сұраққа жауап беру үшін, химияның заттар туралы білім жиынтығы ғана емес, басқа ғылым салаларының арасында өзінің әлеуметтік мәні бар, үнемі дамып отыратын, белгілі бір тәртіппен құрылған білім жүйесі екендігін түсіну қажет. Химияның басқа ғылым саласынан ерекшелігі – өзінің зерттеу пәнін өзі жасайды (Д.И.Менделеев). Басқа ешбір ғылым бір уақытта ғылымның да, өндірістін де рөлін атқара алмайды.

Барлық химиялық ғылым жүйесі – теориялар, заңдар, әдістемелер мен технологиялар – химияның негізгі мақсаты үшін – қажетті қасиеттері бар заттарды алуға негізделген.

Химия ғылымының барлық тарихы, дамуы осы негізгі мәселені шешуге арналған.

Ал оның өзі негізгі 4 факторға байланысты:

1. элементтік және молекулярлық құрамына;

2. молекулаларының құрылымына;

3. химиялық реакция кезеңіндегі термодинамикалық және кинетиклық жағдайларға

4. заттардың химиялық ұйымдасу деңгейіне

Химия ғылымының негізгі даму кезеңдері

Химия дамуының барлық тарихы оның негізгі алдыға қойған мәселесін шешу жолында әдістеме-тәсілдердің ауысып отыруымен сипатталады. Химия ғылымының даму деңгейіне байланысты материя құрылымы, табиғаттағы заттардың құрамы, олардың бөлшектері – молекулалардың құрылымы туралы ұғымдар да өзгеріп отырды.

XVIII ғасырға дейінгі химияның даму кезеңінде қажетті қасиеттері бар заттарды алу мәселелері көп жағдайда оңды нәтиже бере қойған жоқ. Табиғаттағы денелердің қасиеттерінің пайда болуы туралы екі удай пікір айтылған болатын. Антикалық уақыттың ұлы ғұламалары Демокрит (б.э.д. 470-380 ж.), Эпикур (б.э.д. 341-270 ж.) атомистік теорияны ұсынды. Олардың көзқарасы бойынша, барлық денелер көлемдері мен формалары әр түрлі атомдардан тұрады, ал бұл атомдар олардың сапалық өзгешеліктерін түсіндіреді деген данышпандық көзқарасты ұстады.

Ал Арситотель (б.э.д. 384-322 ж.) мен Эмподокл (б.э.д. 490-430 ж.) табиғатта кездесетін денелердің әр түрлілігі олардың қасиеттерінің: жылу мен суықтың, құрғақтық пен ылғалдың, жарық пен қараңғының тағы басқа тіркесіп келуі арқылы түсіндіріледі деп айтты. Кейінірек осы көзқарасты ортағасырлық алхимиктер де дамытты. Бұл кезеңде табиғат туралы білім жүйесін құраған – натурфилософия мен кәсіптік химия жеке-жеке дамыды.

Ал заттардың қасиеттерінің мәселесін шешу тәсілдері XVII ғасырдың екінші жартысында Р.Байлдің еңбектерінде көрініс тапты.

Оның зерттеулері денелердің қасиеттері абсолютті емес, олар оны құраушы материалдық элементтердің сипаттарына байланысты екендігін көрсетті. XVII ғасырдың ортасынан XIX ғасырдың басына дейін заттардың құрамы туралы ілім барлық сол кездегі химияны қамтыды. Ол қазір де химияның бір бөлігі ретінде қарастырылады.

Химия ғылымдары дамуының екінші кезеңі немесе құрылымдық химия XIX ғасырды қамтиды. Химия дамуының бұл кезеңі өнгдірістің мануфактуралық сипатының техникаға, кеңейтілген материалдық-шикізат базасына негізделген фабрикалық сипатпен алмасуы арқылы сипатталады.

Сол кездегі химия өнеркәсібінде өсімдік пен жануарлардан алынатын заттарды өңдеу орын алды, олардың әрқайсысының ерекше сапалық ерекшеліктері болды, дегенмен, құрамы бірдей: яғни көбінесе сутегі, оттегі көміртегі, күкірт, азот, фосфордан тұрды. Сонымен, заттардың жеке қасиеттері олардың химиялық құрамымен анықталмайтындығы белгілі болды.

Ал енді, осыдан кейін заттың құрылымы деген ұғым ғылымға енді. Химиктер заттардың қасиеттері мен сапалық жағынан әр түрлілігі олардың құрамымен емес, молекулаларының құрылымымен анықталатындығына көз жеткізді.

Ал, зат құрылымымен таныс болғаннан кейін оны құрайтын молекулалардың атомдары химиялық байланысқа жақсы қатысады, қайсысының қабілеті төмен деген сұрақ туды. Себебі, зат құрамына кіретін барлық атомдар химиялық айналымға бірдей дәрежеде қатыспайды екен. Осыдан келіп, «реакцияға қабілеттілік» деген тағы бір ұғым химия ғылымына енді.

Өзінің екінші даму деңгейінде химия аналитикалық ғылымнан синтетикалық ғылымға айналды. Бұл кезең органикалық синтез химиясының дамуымен байланысты.

Осы кезде тоқыма өнеркәсібіне арналған бояулар шығару, дәрі-дәрмек, жасанды жібек алу мүмкіндігі туды.

Бұл кезең – құрылымдық химия кезеңі деген шартты атауға ие болды, оның басты жетістігі – молекула құрылымы мен заттардың функционалдық белсенділігінің арасындағы байланысты анықтау болды.

Химия дамуының үшінші кезеңі – ХХ ғасырдың бірінші жартысын қамтиды.

ХХ ғасырдың алғашқы жартысындағы автомобиль өндірісінің, авиацияның, энергетикалық, құрал-жабдық шығарудың дамуы материалдар шығаруға жаңа талаптар қойды.

Жоғары октанды мотор отынын, арнаулы синтетикалық каучук пен пластмасса, беріктігі аса жоғары изоляторлар, органикалық және бейорганикалық полимерлер, жартылай өткізгіштер шығару қажеттілігі туды. Бұндай материалдарды алу үшін бұрынғы заттың құрамы мен құрылымы туралы химиялық білім жеткіліксіз болды. Құрылымдық химия зат қасиеттерінің температураның, қысымның, еріткіштердің тағы басқа факторлардың әсерінен өзгеретіндігін есепке алмаған болатын.

Осыған байланысты, осы кезеңде химия ғылымы процестер мен заттардың өзгеру механизмі туралы ғылымға айналды. Осының нәтижесінде құрылыс жұмыстарына қажетті ағаш пен металдың орнына синтетикалық материалдар, тамақ шикізатттарын, олиф, лак, жуғыш заттар тағы басқа өндіруді қамтамасыз етті. Ал каучук, этил спирті, жасанды талшық өндіру мұнай шикізатына, азот тынайтқыштарын алу – ауа азотына негізделді.. Елді үздіксіз жүйемен жұмыс істейтін мұнай-химия өнеркәсібі дамыды.

Егер 1935 жылы тері, резина, талшық, жуғыш заттар, лактар, олиф, сірке қышқылы, этил спирті толығымен тек жануарлар мен өсімдіктер шикізатынан алынатын болса, ал ХХ ғасырдың 60-шы жылдарында техникалық спирттің 100%-ы, жуғыш заттардың 80%-ы, олфи пен лактың 90%-ы, талшықтың 40%-ы, каучуктың 70% және тері материалдарының 25%-ға жуығы газ және мүнай шикізаттарынан алынды. Сонымен бірге химия жылына мыңдаған тонна малға азық-түлік ретінде қолданылатын мочевина мен белок және миллиондаған тонна тыңайтқыш берді.

Сонымен, химия өзінің дамуының үшінші кезеңінде заттар туралы ғылым емес, заттардың өзгеруі мен өзгеру механизмдері туралы ғылым болды.

Химия ғылымы дамуының төртінші кезеңі – ХХ ғасырдың екінші жартысы. Бұл кезеңді эволюциялық химия кезеңі деп атайды.

Эволюциялық химияның негізінде химиялық өнімдерді алу процестерінде химиялық реакциялардың катализаторларын өздігінен жетілуге жеткізетін, яғни, химиялық жүйелердің өздігінен құрылуына әкелетін шарттарды пайдалану принципі жатыр. Бұның өзін – химияны өзіндік бір биологизациялау тәсілі деп қарастыруға болады.

Ал бұл процесс белгілі бір уақыт бойында дамиды және сыртқы жағдайларға тәуелді емес. Уақыт бұл жерде маңызды фактор, өйткені химиялық жүйенің эволюцяисы қарастырылып отыр.

Химиялық жүйенің негізінде әлемнің химиялық картинасы қалыптасады, яғни табиғатқа химиялық көзқараспен қарау. Оның негізгі мазмұны мынандай:

1. тірі және өлі табиғатты химиялық мағанада қарастыра келгендегі сол дәуірдегі химиялық білімнің қортындысы;

2. табиғат обьектілерінің барлық негізгі түрлерінің пайда болуы мен эволюциясы туралы түсінік;

3. табиғат обьектілерінің химиялық қасиеттерінің оның құрылымына байланыстылығы;

4. табиғат процестерінің химиялық қозғалыс процесі ретіндегі жалпы заңдылықтары;

5. тәжірбиелік жағдайда синтезделетін ерекше обьектілер туралы білім.

50-60 жылдарға дейін эволюциялық химия туралы ештеңе белгілі болған жоқ. Жануарлар мен өсімдіктердің шығу тегін Ч.Дарвиннің эволюциялық теориясы арқылы түсіндіруге тырысқан биологтардан айырмашылығы, химиктерді заттардың шығу тегі туралы мәселе толғандырмады. Ал, ХХ ғасырдың екінші жартысынан бастап, химиктерге өз обьектілеріне байланысты эволюциялық мәселелерді шешу мүмкіндігі туды. Эволюциялық химияны-химиялық жүйелердің өздігінен ұйымдасуы мен өздігінен дамуы туралы ғылым деп те атайды. Бұл жерде химия биологиямен тығыз байланыс жасайды. Тірі организмдерде жүретін барлық процестерді химия тілімен, химиялық процестер арқылы беруге болады екен.

Расында, егер денедегі зат алмасу процесіне таза химиялық көзқараспен қарасақ (А.И.Опариннің тәжірибесін), біз уақыт тәртібін сақтайтын, өзара бір-бірімен байланысты бірнеше химиялық реакцияларды байқаймыз.

Тірі организмдердегі ереше кейбір қасиеттер, мысалы көбею, қозғалғыштық, қозу, сыртқы ортаның әсеріне жауап беру-барлығы химиялық реакциялар арқылы түсіндіріледі.

Әрине тіршіліктің барлық құбылыстарын химиялық жолмен түсіндіру қателік болар еді, бұл тіпті дөрекі механистикалық көзқарас ретінде қарастырылатын еді. Бұған химиялық процестердің тірі және өлі жүйелердегі жүруінің ерекшеліктері дәлел бола алады.

Қазіргі кезде химия үшін биологиялық принциптерді қолдану маңызды болып саналады. ХХ ғасырдың өзінде биологиялық процестер үшін биокатализдің үлкен әсері бар екедігін ғалымдар түсінген. Сондықтан химиктер тірі табиғатқа катализаторлар қолдану тәжірибесін жасайтын жаңа химияны шығаруды мақсат етіп қойды. Ұқсас молекулалар синтездеу принциптерін, әр түрлі қасиеттері бар, ферменттер принципімен жұмыс істейтін катализаторлар қолданылатын химиялық процестерді басқарудың жаңа түрі шықты

Лекция 10 Химияның қазіргі кездегі мәселелері

Химиялық элемент мәселесі

Химиялық қосылыстар құрылымы

Химиялық процестер ілімінің мәселелері

Химиялық элемент мәселесі

Ғылымдағы химиялық элемент мәселесі адам баласының табиғаттың алғашқы негізін – алғашқы элементті табуға деген ұмтылысынан пайда болды. Бұл мәселені шешу екі мың жылдай уақытты алды. Тек XVII ғасырда Р.Бойль химиялық элементтің бір күрделі дененің құрамынан екінші бір дененің құрамына өзгеріссіз өте алатын, заттың химиялық ыдырауы нәтижесінде байқалатын қарапайым зат екендігін ашты. Бірақ химиктер химиялық элемент дегенге анықтама бергенмен, олардың бірде-біреуін білмеді. Сол кездегі белгілі металдарды – темірді, қорғасынды, мысты күрделі денелерге жатқызды да оларды құраушы элементті – флогистон деп атады. Осылайша флогистон теориясы пайда болды. Флогистон теориясы негізінде шындыққа жуыспағанмен, соңында нақты қорытындыларға әкелген кейбір зерттеулерге бастама болды.

Бұндай нақты қорытынды жасаған Д.И.Менделеев болды. Ол химиялық элементтің көрсеткіші – күрделі дененің ыдырауын көрсететін тәжірибе емес, керісінше, берілген элементтің атом ядросының зарядымен анықталатын периодтық жүйедегі орыны екендігін дәлелдеді. ХХ ғасырда физика кез келген элеметтің атомының күрделі құрылымын ажыратуға көмектесті. Атом – оң зарядталған ядро мен теріс зарядталған электрондық қабықтан түратын біртұтас кванттық-механиалық жүйе, элементтің реакцияға қабілеттілігі электрондар санына байланысты. Химиялық көзқарас бойынша, ең төменгі атомдық салмақтағы және сыртқы электрондық деңгейінде 6-7 электрондары бар бейметалдар ең белсенділер болып шықты, олар жетпейтін электрондарды қосып алу арқылы өздерінің электрондық қабығын толықтырып құруға тырысады. Сол сияқты атомдық масалары үлкен және сыртқы электрон қабығында 1-2 электрондары бар металдар да белсенді, өйткені олар артық 1-2 электрондардың беруге тырысады. Осыған байланысты химияда валенттілік ұғымы – атомдардың химиялық байланыс түзуге қабілеттілігі қалыптасқан.

Химиялық қосылыстар құрылымы

Валенттілік туралы түсінік – А.М.Бутлеровтың химиялық құрылым теориясының негізгі бөлігін құрады. Бұның өзі –химиялық байланыстардың молекула құрылымындағы атомдардың өзара әсерімен байланысты болатын энергетикалық бай эквиваленттілігін анықтайды. Осыған байланысты валенттілік-химиктер үшін органикалық заттарды синтездеу тәжірибесінде негізгі басшылық ететін құрал болды. А.М.Бутлеровтың химиялық құрылыс теориясы дайын заттардың химиялық құрамын зерттеумен айналысатын аналитикалық химиядан – жаңа заттар алуға болатын синтездеу химиясына айналуға мүмкіндік берді.

Бұл теория химиялық элементтердің валенттілігін атомға қатысты байланысу бірліктерінің саны ретінде көрнекті түрде көрсетіп берді:

- С - ; N; - О - ; Н – . Әр түрлі химиялық элементтердің атомдарын байланысу бірліктері арқылы топтап, кез келген химиялық қосылыстың құрылымдық формуласын жасауға болады.

Ал бұның өзі – химик кез келген химиялық қосылыстың (белгілі және белгісіз) жобасын жасай алатындығын немесе белгісіз қосылысты болжамдауға мүмкіндігі бар екендігін көрсетеді.

Осының нәтижесінде химиктерде тек қана энтузиазм ғана емес, органикалық синтез саласындағы тәжірибелердің оңды нәтиже беретіндігіне деген сенім пайда болды.

«Органикалық синтез термині» ХІХ ғасырдың 60-80 жылдарында пайда болды. Бұл уақыт химияда органикалық синтез теориясының жоғарғы сатыға көтерілген уақыты болды. ХІХ ғасырдың екінші жартысында қайтадан синтезделген органикалық қосылыстар саны жарты миллионнан мөлшермен 2 миллионға дейін көбейді.

Бірақ құрылымдық химия тек қана зат молекулалары туралы мәліметтермен ғана шектелген, ал бұл мәліметтер заттардың айналу процесін басқару үшін жеткілікті емес. Органикалық синтез реакциясының көпшілігінің өнім шығару дәрежесі төмен, көп қалдықтар мен ілеспе өнімдер шығаратындықтан, өндірісте қолдануға келмейді. Оның үстіне ондай синтез шикізат көзі ретінде сирек кездесетін белсенді реагенттер мен ауыл шаруашылығы өнімдерін қажет етеді, ал бұл экономикалық жағынан өте тиімсіз.

Бірақ бұл жағдай құрылымдық химияның рөлін төмендете алмайды, өйткені оның үлкен жетістіктері көп: жоғары механикалық беріктігі бар, температураға төзімді және ұзақ уақытқа пайдалануға болатын материалдар алу ұшін кристалдар синтезінің жолдарын қарастыруда.

Химиялық процестер ілімінің мәселелері

Химия дамуының жаңа деңгейіне қазіргі кезде химияға да, физикаға да бірдей қатысы бар химиялық процестер туралы ілім көтерілді. Бұл ілімнің негізін қалаушылардың бірі – Нобель силығының лауреаты Н.Н.Семенов. Ол 1965 жылы өзінің Нобельдік лекциясында химия ғылымының күрделі екендігін көрсететін, химияның физикадан айырмашылығын анықтайтын химиялық процесс құбылысы екендігін айтты. Химиялық процесс электрон, протон, атом, молекула сияқты қарапайым физикалық түсініктерден тірі жүйеге көтерілудің алғашқы баспалдағы болып табылады. Өйткені, тірі организмнің кез келген клеткасы, шын мәнінде өзіндік бір күрделі реактордың рөлін атқарады. Бұл – физикалық объектілероден биологиялық объектілерге өтудің көпірі тәрізді.

Көптеген химиялық реакциялар стихиялы түрде өтеді. Оларды бақылауға алу мүмкін емес: кейде оларды жүргізу мүмкін емес, ал кейде тоқтату қиын (жану мен жарылыс), ал үшінші бір жағдайда қажетті арнаға бұру мүмкін болмайды, себебі олар өз бетімен бірнеше күтпеген бөлімдерге бөлініп кетеді. Ең жарты түрде химиялық процестерді басқарудың әдістерін термодинамикалық және кинетикалық деп бөлуге болады, ал соңғыларының арасында басты рольді катализдік әдістемелер атқарады.

Химиялық термодинамикалық химиялық процестер туралы ілім де жеке бағыт болып бөлінуі – 1884 жылы голланд химигі Вант-Гофтың «Химиялық динамика бойынша очерктер» атты еңбегінің шығуымен байланысты болды. Бұл еңбекте химиялық реакциялардың жүру бағытының температура өзгерісі мен реакцияның жылу әффектісіне тәуелділігін анықтайтын заңдар негізделген. Сол кезде М.Шательс өзінің «жылжымалы теңсіздік принципін» ұсынды. Реакцияны басқарудың негізгі рычагы ары (иінтіректері) температура, қысым, реакцияға түсетін заттардың концентрациясы.

Әрбір химиялық реакция жалпы алғанда қайтымды деп есептеледі, бірақ тәжірибе көрсеткендей, реагенттердің табиғаты мен процестін жүру жағдайына байланысты реакция тепе-теңдігі бір жаққа қарай ауысып отырады. Ерекше басқаруды қажет етпейтін реакциялар бар: қышқылдық – негіздік реакциялар (нейтралдау), ал көптеген реакциялардың тепе-теңдігі бастапқы заттарға қарай, солға ауытқитын реакциялар да бар. Оларды жүргізу үшін ерекше термодинамикалық иінтірек (рычаг) қажет. Химиялық реакциялардың жүруіне әсерін тигізетін құрылымдық-кинетикалық факторларға:

1. бастапқы реагенттердің құрылымы;

2. олардың концентрациясы;

3. реакторлардағы катализаторлар мен басқа үстеме қоспалардың болуы;

4. реагенттерді араластыру тәсілі;

5. реактордың материалдары мен жобасы жатады.

Реакторлық жүйені зерттеу мәселесі өте күрделі. Өйткені, тек қана екі ғана реагенттің химиялық байланысын емес, үшінші, тіпті одан да көп «денелердің» химиялық байланысын қарастыруға тура келеді. Химиялық реакциялар тек қана бастапқы реагенттердің ғана қарапайым әсерлесуі емес, реагенттер реакторлар қабырғаларымен де әрекеттеседі, олар кейде реакцияларды жылдамдатып, кейде, керісінше баяулатуы мүмкін.

Катализ химияда нағыз кереметтерді жасайды. Мысалы аммиак синтезін алайық: N₂+3H₂ 2NH₃. 1913 жылға дейін оны жүргізу мүлдем мүмкін емес болды. Бұл реакцияны катализатор табылғаннан кейін жоғары температура мен қысым жағдайында жүргізудің мүмкіндігі туды. Бірақ технологиялық тұрғыдан бұл реакция өткен қиын да қауіпті болды. Ал қазіргі уақытта оны қалыпты қысым мен бөлме температурасы жағдайында жүргізуге болатын мүмкіндік ашылды. Бұған металды органикалық катализаторларды пайдалану арқылы қол жетті.

Катализаторларды қолдану химия өнеркәсібінде түбірімен өзгеріс жасады. Олардың арқасында органикалық синтез үшін шикізат ретінде бұрын «өлі зат» ретінде есептеліп келген парафиндер мен циклопарафиндерді пайдалану мүмкіндігі туды. Катализ маргарин тағы басқа тамақ өнімдері мен өсімдіктерді қорғауға арналған заттарды алуда негіз болып саналады.

Негізгі химияның өндірісі (бейорганикалық қышқылдар, негіздер, тұздар алу) және «ауыр органикалық синтез, жанар-жағармай алу катализге негізделген. Химияның 60-80% катализдік процеске тәуелді.

Бірақ катализдің өзі табиғаттың жасырын жұмбағы ретінде қала берді, химия мен физикада ол туралы әр түрлі теориялар бар.

Қазіргі кезде катализдің мәні туралы кейбір қорытындылар жасуаға болады:

1) Реакцияға түсетін заттар катализатормен әрекеттеседі:

Әрекеттесудің нәтижесінде химиялық байланыстар әлсірейді.

Егер реакцияға катализатор қолданылмаса, әрекеттесетін заттардың молекулаларының белсенділігі реакторға сырттан энергия енгізу арқылы жүзеге асады.

2) Жалпы жағдайда кез келген катализдік реакцияны әлсіреген химиялық байланыстардың таралуы жүретін аралық комплекс ретінде қарастыруға болады:

3) Көпшілік жағдайда катализатор есебінде әлсіреген химиялық байланыстары бар, тіпті бос валенттіліктері бар аралас құрамды қосылыстар – бертоллидті қосылыстар қолданылады. Олардың молекулалары әр түрлі энергетикалық байланыста болады, кейде бетінде бос атомдар кездеседі.

4) Реалигиттердің катализатормен әрекеттесуінің нәтижесі болып реакцияның берілген бағытта жүруі қарастырылады. Сонымен бірге, катализатор бетінде реакцияға түсетін молекулалар санының көбеюі арқылы реакция жылдамдығы артады.

Қазіргі кезде химия үшін биологиялық принциптерді қолдану маңызды мәселе болып саналады дегенбіз.

60-шы жылдары реакция барысында кәдімгі катализаторлардың жұмыс белсенділігі төмендегі, жарамсыз болып қалуына байланысты, оларды өздігінен жетілдіру жағдайы ашылды. «Өздігінен ұйымдасу» деген түсінік – динамикалық жүйелердің жоғары дәрежеде күрделеніп, жүйелі тәртіпке енуімен сипатталатынын еске түсіруіміз керек.

Өздігінен ұйымдасудың нәтижесінде катализаторлардың белсенділігінің артуы бірнеше сатыдан өтті.

1) Дүниенің химиялық эволюциясының алғашқы кездерінде катализ мүлдем болмады. Жоғары температура (5000⁰С-тан жоғары), жоғары электр разрядтары мен радиация жағдайы бір жағынан, екінші жағынан энергетикалық кедергілер әсерін тигізеді.

2) Катализдің алғашқы пайда болшуы жағдайдың жұмсартылып, алғашқы қатты денелердің шығуымен байланысты болды.

3) Катализатордың рөлі физикалық жағдайлар жердегі жағдайларға жақындаған кезде өсті. Бірақ катализдің жалпы маңызы күрделі органикалық молекулалар пайда болғанша аса жоғары болмады.

5. Химиялық жүйелер дамуындағы катализдің рөлі органикалық және бейорганикалық қосылыстардың сандық минимумына жеткеннен кейін фантастикалық жылдамдықпен өсті.

1964 жылы МГУ профессоры А.П. Руденко ұсынған элементарлық анық катализдік жүйелердің өздігінен даму теориясы химиялық эволюция мен биогенездің жалпы теориясы болып есептеледі.

Бұл теория бойынша, химиялық эволюция катализдік жүйелердің өздігінен дамуын білдіреді, сондықтан, эволюция жасаушы зат болып – катализатор саналады. Реакция барысында ең жоғары белсенді катализдік орталықтардың табиғи сұрыпталуы басталады. Катализдік жүйелердің өздігінен дамуы, өзіндік ұйымдасуы, өз бетінше күрделенуі тасымалданатын энергияның үздіксіз ағыны арқылы жүзеге асады.

Анализ катализдік жүйелердің өздігінен даму теориясының тәжірибелік нәтижесі – реакция жағдайлары өзгеріп тұратын технология.

Бүгінгі күнде жаңа химияны жасау мен дамытудың болашағы айқын – оның негізінде аз қалдық бөлетін немесе қалдықсыз, энергия үнемдеуші өндірістік технология дамиды.

Лекция 11 Биология ғылымының концепциялары

Тіршіліктің пайда болуы мен мәні, оның тарихи мәселелері.

А.И. Опариннің концепциясы және оның тіршілік пайда болуы мәселелерін шешудегі рөлі.

Тіршілік пайда болуы мәнінің қазіргі кездегі мәселелері.

Тіршілік анықтамасы. Жер бетінде тіршілік пайда болуды.

Жер биосферасы эволюцияның негізгі кезеңдері.

Тіршіліктің пайда болуы мен мәні, оның тарихи мәселелері

Тірі табиғаттың пайда болуы мен тіршіліктің мәні – адамзаттың өзін қоршаған ортаны түсініп білуінде, өзінің табиғаттағы орнын анықтауында үлкен қызығушылық тудырды.

Жалпы, ғылымда тіршілік пайда болуы туралы 5 концепция бар:

1. креационизм, немесе тіршілікті құдай жаратуы;

2. тіршіліктің өз-өзінен пайда болуы туралы концепция;

3. стационарлық күй концепциясы;

4. панспермия концепциясы;

5. жер бетінде тіршіліктің өткен тарихи кезеңдерде физикалық және химиялық процестердің нәтижесінде пайда болуы туралы концепция.

1-ші концепция діни тұрғыда болғандықтан, ғылымға тікелей қатысы жоқ. Ежелгі гректің атақты ғұламалары, философтар Платон мен Аристотель осы көзқарасты ұстанған адамдар болды. Сонымен қатар, бұл сұраққа басқаша жауап берген философтар мен ғалымдар болды. Олар тірі табиғат және басқа да обьективті дүниені түсініп, танып білу үшін ешқандай құпия рух бастамасы қажет емес деп тапты. Дәл осындай көзқарасты натурфилософтар, Милет мектебінің өкілдері де қолдады.

Осы екі түрлі көзқарас жаңаланған түрде қазіргі кезде де ғылыми дүниетанымда орын алған. Осы уақытқа дейін ғалымдар мен теологтардың кейбір топтары тіршіліктің мәнін жоғарғы материалды, тәжірибе арқылы қолжеткізуге болмайтын бастаудан іздейді.

Сонымен бірге, тіршілік ерекшеліктері туралы сұрақтарға механистикалық тәсіл де қанағаттанарлықтай жауап бере алмайды.

Сонымен, ХІХ ғасырға дейін ғалымдардың көпшілігі тіршіліктің әр түрлі материалды дүниеден, атап айтқанда, шіріген топырақтан, қалдықтардан тағы басқа өздігінен пайда болғандығы туралы идеяны ұстады. Бұл көзқарасты ұстанған ірі ғалымдар мен ойшылдар: Аристотель, дәрігер Парацелье, эмбриолог Гарвей, Коперник, Галилей, Гете, Декарт, Шеллинг тағы басқа. Олардың ғылыми дүниетанымдағы беделі бұл көзқарастың ұзақ уақыт қалыптасып тұруына әсерін тигізді. XVII ғасырда Ф.Редидің жасаған тәжірибесі бұл көзқарасты дәлелдей алмады.

ХІХ ғасырдың 60-шы жылдарында нақты ғылыми тұрғыдан бұл концепцияның дұрыс еместігіне көз жеткізілді.

Луи Пастердің жасаған тәжірибелері де организмнің кездойсоқ жағдайларда пайда бола алмайтынын дәлелдеді. Бірақ тіршіліктің қайдан пайда болғаны туралы сұрақтарға нақты жауап бере алмады.

Мөлшермен осы уақытта (1865 ж.) космогония мен физиканы ұштастыра отырып неміс ғалымы Г.Рихтер жер бетіне жанды заттардың космостан енуі туралы панспермиялық теорияны жасады. Бұл идея бойынша тірі организмдердің ең алғашқы ұрығы жер беріне метеориттер мен космостық шаңдар ақылы түсіп, тіршілік эволюциясының бастауын берді. Панспермия концепциясын қолдағандардың ішінде ірі ғалымдар С.Аррениус, Г.Гельмгольц, В.И.Вернадский болды.

Бірақ бұл гипотеза да әлі ғылыми тұрғыдан негізделген жоқ. Өйткені, тірі организмдер өмір сүру үшін қажетті жағдайлардың спектрі кең болғанымен, космостағы тірі организмдерді ультракүлгін және космостық өткір сәулелер жойып жіберген болар еді. Оның үстіне бұл гипотеза тіршілік пайда болуының мәселелерін шеше алмайды, тек қана оны жерден тыс космосқа алып шығады. Ал бұл жағдайда ондағы тіршіліктің бастауы неде? Бұған байланысты тіршілік космоста мәңгілік деген тағы бір гипотеза бар.

Панспермия гипотезасымен қатар, қазіргі ғылыми әдебиеттерде жер бетінде тірі молекуланың кездейсоқ жағдайда (бір-ақ рет) пайда болу туралы гипотеза тірі молекуланы тәжірибелік жағдайда қайтадан алу мүмкнідігін жоққа шығарады.

Бұл гипотеза тұқым қуалаушылық құбылысындағы ДНК-ның рөлі анықталғаннан кейін генетиктер арасында кеңінен таралды. Көп уақты бойы «тірі молекула» жобасы ретінде темекі мозаикасы нуклепротеид вирусының бөлшегі саналып келді, бірақ кейін белгілі болғандай, алдымен тіршілік қалыптаспай, вирустардың өмір сүруі мүмкін емес.

Сондықтан, тіршілікті материя қозғалысының ерекше формасы ретінде және оның белгілі бір даму сатысында пайда болдатындығы туралы көзқараспен қарастыру дұрысырақ болады. Әрине, тіршілік пайда болуында кездейсоқтың элементі бар, дегенмен, оның өзі бір қажеттіліктен, заңдылықтан туындаған құбылыс.

Осыған байланысты, бүгінгі күнде жаратылыстануда ең бір болашағы бар ғылыми бағыт болып тіршіліктің біздің планетамызда өлі материядан өзіндік ұйымдасу процесі кезінде пайда болуын зерттеу саналады.

А.И.Опариннің концепциясы және оның тіршілік пайда болуы мәселелерін шешудегі рөлі.

Тіршілік пайда болуы туралы әр түрлі концепциялар мен гипотезалар ішінде А.И. Опринннің концепцияның маңызы зор болды. Ғалымның жүргізген зерттеулерінің биікке көтерілген тұсы 1950-1970 жылдар болды, ал оның негізгі еңбегі – «Тіршіліктің пайда болуы» 1924 жылдың өзінде-ақ жарық көрген болатын. Сол кездің өзінде бұл еңбекте Опарин гипотезасының негізгі идеясы қаланған болатын. Оның идеясының ең негізгісі – Жер бетінде тіршіліктің пайда болуы – тірі материяның өлі материя қойнауында қалыптасуының ұзақ эволюциялық процесс.

Опарин химиялық эволоюцияның жаңа идеясын ұсынды – күшті әсер етуші физикалық-химиялық факторлардың (температураның, ультракүлгін және рентген сәулелерінің, үлкен қуатты электр разрядтары мен атмосфералық қысымның) әсер етуінен кейбір бейорганикалық қоспалар органикалық «тіршілік кірпштеріне» - амин қышқылдарына, нуклеозидтер мен нуклеотидтерге, қарапайым полисахаридтер мен химиялық энергияны сақтауға қабілетті АТФ молекулаларына өздігінен айналуы жүзеге асады. Клетка 70% оттегі, 17% көміртегі, 10% сутегі және 3% азоттан тұрады. Тіршіліктің негізін қарайтын бұл химиялық элементтер әлемдегі ең тұрақты және көп таралған элементтердің қатарына жатады. Олар бір-бірімен оңай қосылыс түзеді және атомдық салмақтары да аз. Олардың қосылыстары суда жылдам ериді.

Ежелгі кембрийге дейінгі шөгінді жыныстарды химиялық және палеонтологиялық жолмен зерттеу, әсіресе көптеген жобалық эксперименттер күрделі органикалық қосылыстардың пайда болу жағдайын түсінуге көмктесті.

Тіршілік белгілі бір физикалық-химиялық жағдайларға байланысты (температура, судың болуы тағы басқа). Сонымен бірге тіршілік пайда болуы үшін температураның, ылғалдылықтың, қысымның, радиация деңгейінің, әлем дамуы мен уақыттың белгілі бір диапазоны болуы керек.

А.И.Опарин «Тіршілік пайда болуы» еңбегінде ол су буы, аммиак, циан, металл тағы басқа заттардан тұратын газ қоспасына электр разряды, жылу энергиясы, ултракүлгін сәулелер әсер еткен кезде Жер гидросферасында коэцерваттық тамшылар деп аталатын коллоидты жүйе пайда болатынын экспериментті жүрде дәлелдейді.

Бұл коэцерваттардың маңызды қасиеті – сыртқы ортадан әр түрлі органикалық заттарды сіңіруі болды, ал бұның өзі қоршаған ортамен алғашқы зат алмасудың мүмкіндігін қамтамасыз етті. Ал қалыптасып келе жатқан «табиғи сұрыпталу» ел тұрақты коэцерваттардың сақталып қалуына әсерін тигізді.

Опариннің сипаттап жазған химиялық микроқұрылымы алғашқы метаболизмге (зат алмасу) қабілетті болды, дегенмен гендік ақпарат беретін жүйесі болмады.

Табиғи сұрыпталу жағдайында сақталып қалған жүйелердің белоктық және нуклеотиптік полимерлерден тұратын ерекше құрылымы болды, ал бұл тірі заттарға тән үшінші қасиетті – тұқым қуалаушылықты қамтамасыз етті.

А.И. Опариннің концепцияларының ғылыми маңызы өте зор, дегенмен кейбір күшті және сонымен бірге әлсіз жақтары да бар.

Оның концепциясының мықты жағы – оның химиялық эволюцияға нақты сәйкес келуі.

Бұл концепцияның тағы бір мызғымас дәлелділігі – оның негізгі жағдайларын эксперимент арқылы тексеріп көрудің мүмкін екендігі.

Ал, концепцияның әлсіз тұсына келетін болсақ, ол генетикалық коды бар молекулярлық жүйелер болмағанда жасушаға дейінгі құрылымдардың өздігінен пайда болу мүмкіндігін жоққа шығармайды. Сондықтан амин-қышқылдарын зертханалық жағдайда синтездеу кезінде химиялық «блоктардың» «бірінші сорпасына», мысалы онсыз (реакция жүрмегенде, ферменттерді қосымша енгізуге жол берілді.

Кейіннен А.И.Опариннің ғылыми мектебінің өкілдері негізінде оның гипотезасының позицияларында қала отырып, бүкіл проблеманың басты сұрауының шешілмегендігін мойындады – химиялық жүйелердің өздігінен дамуының және химиялық эволюциядан биологиялық эволюцияға өтуінің қозғаушы күші нақты ие болып табылатындығы анықталмады.

Тіршілік пайда болуы мен мәнінің қазіргі кездегі мәселелері

Қазіргі уақытта тіршілік пайда болуы туралы мәселемен айналысатын биолог ғалымдар клетка пайда болуына дейінгі немесе протобиологиялық жүйенің ерекшеліктері мен қызметіне сипаттама беруді өте күрделі деп есептейді. Бұл жерде қиыншылық тудыратын негізгі мәселе: генетикалық кодтың негізі болып саналатын нуклеин қышқылдары жасалу үшін ферменттік белоктар керек екендігі белгілі, ал белок синтезделуі үшін нуклеин қышқылы қажет. Осыдан келіп екі түрлі сұрақ туады:

1. бірінші қайсысы пайда болды, белок па әлде нуклейн қышқылы ма?

2. бұл полимерлер кластары бір уақытта пайда болды деп есептелмеген жағдайда, олардың біртұтас жүйеге бірігуі қай уақытта және қалай өтті?

Белоктар мен нуклеин қышқылдарының алғаш рет қайсысы пайда болды деген сұраққа байланысты қазіргі кездегі гипотезалар мен концепцияларды екі үлкен топқа – голобиоз бен генебиозға бөлуге болады.

Біз қарастырып отырған Опарин концепциясы голобиоз тобына жатады. Яғни, ферменттік механизмінің қатысуымен қарапайым зат алмасу жүретін клеткалық құрылымның алғашқы екендігін негіздейтін гипотеза. Онда нуклеин қышқылдарының пайда болуы – протобионттардың өзара конкуренциясындағы қорытынды болып есептеледі. Бұл көзқарасты субстраттық көзқарас деп те атауға болады.

Ал, генебиозды жақтаушылар алғашқы генетикалық кодтық қасиеттері бар молекулярлық жүйенің алғашқы екендігін алдыға қояды. Бұл топтағы гипотезалар мен концепцияларды ақпараттық деп атауға болады.

Бұл көзқарастың мысалы ретінде Дж.Холдейннің концепциясын қарастыруға болады.

1980 жылдарға дейін голобиоз және генебиоз концепциялары бір-біріне қарсы тұрып келді.

Жалаң ген немесе белоктық протобионт, ғылыми терминология бойынша – гендік репродукция немесе метоболизм – осылардың қайсысы алғшқы деген сұрақ төңірегінде дискуссия жүргізіліп келді.

Голобиоз бағытындағы өте бір тартымды концепция – ағылшын биохимигі П.Деккердің концепциясы. Оның концепциясы бойынша тіршіліктің алғашқы құрылымдық тегі – биоид – күшті ферменттік аппараты бар сынақ микрожүйелер болды. Бірақ, бұл гипотеза да жалпы түрде қабылданады. Кейбір зерттеушілер клеткаға дейінгі затта жүретін зат алмасу процесіне гендік бақылау жасау мәселесінің әлсіз жақтарын мойындай келіп, голобиоз бен сенебиоз арасындағы аралық вариантты ұсынды. Оларды белок және нуклеин молекулалары бір уақытта пайда болып, бір жүйеге енді, яғни коэволюцияға түсті деген ортақ идея біріктіреді. Бірақ бұл аралық вариант та көпке таралмады, өйткені, белок және нуклеин макромолекулалары құрылымдық және функциялық жағынан мүлдем әр түрлі, олардың химиялық эволюция барысында бір уақытта пайда болуы мүмкін емес, соған байланысты олардың протобиологиялық жүйеде бірігуі тіпті де мүмкін емес.

Ғылыми микробиологияның негізін салушы Л.Пастер өз еңбектерінде тірі заттардың өлі денелерден пайда болуын молекулярлық деңгейде қарастырды. 1860 жылдары Л.Пастер биологиялық жолмен пайда болған кристалдардың құрылымын зерттей келіп, микроорганизмдердің өздігінен пайда болуы мүмкін еместігін дәлелдеді.

Жалпы, тіршілік пайда болуындағы кейбір жоғарыда келтірілген сұрақтарға жауап тек 1980 жылдардың аяғында табылды. Яғни, ең алғаш рет пайда болған ДНК емес, РНК молекулалары болып шықты.

Бұның өзі РНК-ның ерекше қасиеттеріне байланысты. Оның ДНК молекулалары сияқты генетикалық қасиеті бар, бірақ ол барлық органимздерде кездеседі.

1980 жылдардың басында РНК-ның белоктық ферменттерсіз өздігінен өзгеріске түсетіні, яғни автокатализаторлық мүмкіндігі бар екендігі анықталды.

Осының нәтижесінде ерте уақыттағы РНК-ның фенотиптік және генотиптік сипаттары болды деген нақты ұғым қалыптасты, яғни, гендік өзгеріске де, табиғи сұрыпталуға бейім, Дарвин жүйесінің талаптарына сәйкес келетін қасиеттері болды.

Лекция 12 Тіршілік пайда болу кезеңдері

Тіршілік анықтамасы. Жер бетінде тіршіліктің пайда болуы

Жер биосферасы эволюциясының ежелгі кезеңдері

Ғалымдар тірішілікті материалды дүниенің өмір сүруінің ерекше формасы ретінде қарастырады, бірақ оның мәнін көп жағдайда өз беттерінше түсініп, әр қилы анықтама беруге тырысады.

ХХ ғасырдың 50-ші жылдарының аяғында ғылыми және философиялық әдебиеттерде Ф.Энгельстің «Тіршілік дегеніміз – белоктық денелердің өмір сүруі» деген анықтамасы қолданылып келді.

Тіршілік туралы Э.Шредингердің, Г.Югайдың, А.И.Опариннің, Б.М.Медиковтың анықтамалары қолданылып келді. Б.М.Медиковтың анықытамасы бойынша тіршілік – материя қозғалысының ең жоғарғы табиғи формасы, ол ондағы әр түрлі деңгейлердегі ашық жүйелердің өздігінен жаңалануымен, реттелуімен, пайда болуымен сипатталады. Оның заттық негізін белоктар, нуклеин қышқылдары және фосфорлық органикалық қосылыстар құрайды.

Қазіргі кездегі жаратылыстану біз өмір сүріп отырған әлемнің сан қилы процестері мен құбылыстары туралы білім жинақтаған, дегенмен, Жер бетіндегі тіршілік пайда болуы туралы нақты сипаттама беру үшін бұл білім жеткіліксіз болып шықты.

Табиғат дамуының бағытты сипаты бар, оның әлемдегі құрылымы мен оған енетін заттары бірте-бірте күрделене түсуімен сипатталады. Ал бұндай реттелу әлемнің және оның жеке бөліктерінің белгілі бір эволюциялық даму деңгейіне көтерілген кезінде ғана мүмкін болады.

ХХ ғасырдың 20-шы жылдарында академик В.И.Вернадский жер бетіндегі өлі заттардың тірі қарапайым клеткаға өтуі планетаның өте ертедегі даму стадиясында өтіп, қысқа ғана уақыттық аралықты алғанын (200 жүз миллион жылдан аз) айтады. Жер жасы мөлшермен 4,6 млрд. жылға тең болса, сумен толтырылған ірі қазан-шұңқырлардың болғанын дәлелдейтін шөгінді жыныстардың жасы 3,8 млрд жыл деп алынады, кейбір ғалымдар оны да әрірек уақытқа – 4 млрд. жылға апарады.

Жер бетінде бірте-бірте атмосфера, гидросфера, теңіздер мен мұхиттар пайда болды. Оларды белсенді вулкандық процестердің әсерінен, мантияның жоғарғы балқыған қабатынан бөлінген газдардың құрамындағы су буынан пайда болды деп есептейді. Вулкандық лавалармен бірге шыққан газ құрамында су буы, көміртегінің, күкірттің, азоттың газ тәрізді қосылыстары болды.

Алғашқы атмосфера қабаты жұқа болғандықтан, ондағы парниктік әсер төмен болды.

Осыған байланысты жер бетінен орташа температурасы + 15⁰С шамасында болды деген болжам бар. Ал мұндай температура су буының конденсациялануы үшін қолайлы жағдай туғызады.

Алғашқы атмосфера құрамында оттегі болмады, себебі вулкан атқылау кезінде бөлінген газдардың құрамында ол кездеспеді. Бөлінген газдың 60%-ын көмірқышқыл газы, қалғанын – күкірт, аммиак, көміртегінің басқа қосылыстары құрады. Атмосфера сияқты, алғашқы мұхит суының құрамында да оттегі болмады.

Сонымен, бос оттегінің пайда болуы – тірі организмдердің және олардың атқаратын қызметінің нәтижесі екендігі белгілі болды.

Ерте уақытта бос оттегінің болмағандығы протоархей тау жыныстарындағы газ көпіршіктеріне анализ жасаған кезде белгілі болды.

Жер бетіндегі биосфера қалыптасуының негізгі мәселелерін анықтаған академик В.И.Вернадский 1926 жылы жарық көрген өзінің «Биосфера» атты еңбегінде ол биосфера дамуының негізгі заңдылықтары мен ерекшеліктерін, биосфераның заттық құрылымы мен даму деңгейлерін анықтап берді. Тірі заттар дегеніміз - планетадағы барлық тірі организмдердің жиынтығы. Биосфера дегенеміз – жердің сыртқы геологиялық қабаты, өзіне барлық тірі организмдерді жинақтаушы жүйелік құрылым, Вернадский ең алғаш рет биосфера эволюциясының жер планетасының геологиялық тарихымен тығыз байланысты екендігін көрсетті.

Вернадский тіршіліктің жұмсайтын энергетикалық шығыны, сыртқы әсері бойынша тау пайда болуы, вулкан атқылауы, жер сілкінуі сияқты геологиялық процестермен салыстыруға болатын жойқын геологиялық күш екендігін дәлелдеді.

Осыған байланысты, Вернадский тіршіліктің бірнеше биогеохимиялық функцияларын анықтадаы. Оларға: газдық – оттегі мен көмірқышқыл газын бөлу және сіңіру; тотығу – карбонаттардың, сульфидтердің, азот, күкірт, фосфор, темір, марганец қосылыстарының пайда болуы; тотықсыздану - сульфитсіздену, нитритсіздену; концентрациялық (жинақтау) – фосфор, кальций, азот, күкірт тағы басқа элементтердің топырақта және шөгінді жыныстарда жинақталуы; органикалық заттардың бұзылуы және синтезделуі.

Қазіргі кезде жердің келбеті, оның ландшафттары барлық шөгінді метаморфоздық жыныстар, пайдалы қазбалар қоры, қазіргі атмосфера – барлығы тірі заттардың іс-әрекетінің нәтижесі болып табылады.

Ежелгі организмдер қалдықтары Батыс Австралияның кремний қабаттарынан табылды, олардың жасы мөлшермен 3,2-3,5 миллиард жылға тең деп есептеледі. Минерализацияланған бұл жіпшелер тәрізді және дөңгелек формасы оншақты түрлі микроорганизмдер қарапайым бактериялар мен микробалдырларды еске түсіреді. Организмдердің ішкі құрылымы болғанға ұқсайды және фотосинтезге қабілетті қосылыстарды түзетін химиялық элементтері болды. Бұлар ең алғашқы тіршілік иелері емес, олардан да бұрынғы тіршіліктің болғанына күмәндануға болмайды. Тіршілік бастауы жердің планета есебінде қалыптасқан, геологиялық тарихта ізі де қалмаған алғашқы миллиард жылдардағы кезеңіне кетуі әбден ықтимал. Мұның өзі – фотоавтотрофты биосфераны біздің планетамызда 4 миллиард жылдай уақыт бұрын пайда болды деп есептеуге мүмкіндік береді. Бірақ автотрофты организмдерден бұрын гетеротрофты организмдердің пайда болуы заңды деп есептеледі, өйткені цитология, молекулярлық биология салаларының деректері бойынша, өз денесін бейорганикалық деректері бойынша, өз денесін бейорганикалық минералды заттардан құрайтын автотрофтылар кейінірек пайда болған.

Жоғарыда айтылғандарды есепке ала отырып, тіршіліктің жер бетінде өте ертедегі уақытта пайда болғандығы туралы тұжырым жасауға болады.

Жер биосферерасы эволюциясының ежелгі кезеңдері

Жер биосферасының дамуын бірінен кейін бірі кезектесіп келетін үш дәуірдің ауысымы ретінде қарастыруға болады.

Алғашқы дәуір-космостық кезеңнің өзінде –ақ басталып, жер бетінде гетеротропты биосфераның пайда болуымен аяқталды.

Ежелгі жер сиретілген атмосферамен-метан, аммиак, су буы қоспасымен қоршалып тұрған суық дене болды. Жер бетінің температурасы-50-60С шамасында болды, сол себепті литосфераны мұз қабаты құрсаулап жатты. Сиретілген атмосфера арқылы енген күн және космостық сәулелердің әсерінен ионизация процесі жүрді, соған байланысты атмосфера суық плазма күйінде болды. Ежелгі жер атмосферасы электр тогымен қанықты, онда разрядтар шығу жиі жүрді. Бұндай жағдайда күрделі құрамдағы әр түрлі органикалық қосылыстар синтезі бірдей уақытта және жылдам жүріп тұрды. Ал бұл қосылыстар эволюцияның келесі кезеңдерінде белоктар мен нуклеотидтер пайда болуы үшін қажетті шикізат болып саналды.

Төмен температура мен суық плазмалық атмосфера полимерлену процесінің сәтті жүруіне жағдай жасады. Пайда болған полимерлерден кейінгі тіршілік қалыптасты. Алып табиғи мұздатқыш жағдайында олар ұзақ уақыт жақсы сақталды.

Жер қойнауының радиоактивті қызынуы тектоникалық қозғалысты оятты, вулкан атқылау процестері басталды. Олардан бөлініп шыққан газ атмосфера қабатын тығыздап, иондалу шекарасын жоғарғы қабаттарға қарай ысырды, Мұз жамылғылары еріп, алғашқы су бөліктері пайда болды. Мұздықтардың еруі жинақталған биополимерлердің, көмірсутектердің, майлардың химиялық реакцияларының белсенділігін арттырды. Олар бірігіп тұрақты микросфералар (коацерват тамшыларын) құрды, заттардың өзіндік ұйымдасуын сипаттайтын секірмелі өзгерістен кейін протобионт-РНК молекуласы пайда болды, оның өзі тірі жүйенің екі түрлі функциясын атқарды: зат алмасу және бұл жүйенің материалдық негізінің қалануы. Алғашқы кезеңдегі гетеретрофты организмдерге тән қасиеттер: қозғалғыштық; қоректену және қоректік зат пен энергияны жинақтау; қолайсыз жағдайлардан сақтану; көбею; тітіркенгіштік; сыртқы жағдайлардың өзгерісіне бейімделу; өсу қабілеті. Оарды анаэробтылар (оттегісіз өмір сүретін организмдер) және прокариоттар (клеткалары ядросыз организмдер) деп аталады.

Тіршілік зволюциясының келесі кезеңінде (мөлшермен 2 млрд. жылдай бұрын) организмдер клеткасында ядро пайда болды. Биосфера құрамында эукариоттар (оттегімен дем алатын организмдер) тіршілік етті ядролы бір клеткалы организмдерді қарапайымдар деп атады, олардың 25-30 мыңдай түрі болды. Олардың ішіндегі ең қарапайымы- амебалар. Шөгінді тау жыныстарының құрамында кездесетін түрлері- радиолярийлер мен фораминиферлер

Мөлшермен 1 миллиард жыл бұрын алғашқы көпклеткалылар пайда болды. Өсімдік қызметінің негізгі нәтижесі- фотосинтез- күн энергиясы арқылы көмірқышқылы мен судан органикалық заттардың пайда болуы. Фотосинтез өнімі-атмосферадағы оттегі.

Өсімдіктің дамуы мен таралуы атмосфера құрамының түбірімен өзгеруіне әкеліп соқты. Ғасырлар бойы жинақталған өсімдіктер қалдықтары жер қыртысында органикалық қосылыстардың (көмір, шымтезек) орасан зор энергетикалық қорын қалыптастырды, ал дүниежүзілік мұхиттағы тіршіліктің дамуы- теңіз организмдерінің қалдықтары мен қаңқаларынан тұратын шөгінді жыныстарды құрады. 400 миллионға жуық уақыт бұрын бос оттегінің мөлшері қазіргі кездегі мөлшерінің 10 процентіне жеткен кезде оған экраны пайда болды, ол тірі заттарды космостық өткір сәулелерден қорғады, осыған байланысты тіршілік біртіндеп құрлыққа көшті. Бұдан кейін фотосинтез реакциясының белсенділігі артып, атмосфераға оттегінің түсуі жоғарылады. Осыдан 100 миллион жыл бұрын атмосферадағы оттегі қазіргі мөлшеріне-21-ке жеткен болатын. Бұл кезде папоротниктер, плаундар пайда болды. Құрлық өсімдіктерінің дамуы және топырақ пайда болуы құрылық бетіне жануарлардың шығуына әсерін тигізді. Өсімдік дүниесінің эволюциясы нәтижесінде мезозой эрасында қылқан жапырақты ормандар мен гүлді өсімдіктер пайда болды.

Мезозойдың соңы мен кайнозойда құстардың пайда болуымен байланысты биофильді элементтердің миграциясы күшейді. Биофильді элементтер дегеніміз- тірі ағзалардың құрамында кездесетін химиялық элементтер. Сонымен тірі заттар атмосфераның төменгі қабатын- тропосфераны қамтыды.

Ең соңында жер биосферасындағы ең үлкен өзгеріс- адамзаттың пайда болуы- биосфераның ноосфераға қамтамасыз етті.

Лекция 13 Органикалық дүниенің даму мәселелері

Биологияға даму идеясының енуі

Ж.Б.Ламарктың даму концепциясы

Ж.Кювьенің апатар теориясы

Ч.Дарвиннің зволюциялық теориясы

Эволюцияның қазіргі теориялары

Генетика негіздері

Биологияға даму идеясының енуі

Биологиялық обьектілерді танып- білудің негізгі ерекшеліктерінің бірі- өткен тарихты зерттеу, онсыз материя қозғалысының ерекше формасының мәнін түсіну мүмкін емес. Тарихи әдістемелер негізінде құрылған биология ғылымындағы эволюциялық теория тіршілік туралы ғылымдар жүйесінде маңызды орын алады. Эволюциялық биология жалпылама биологиялық пән болып саналады. Эволюциялық биологияның әдістемелік зерттеу принциптерін қолданбайтын бірде-бір биология саласы жоқ деуге болады. Биология ғылымындағы даму идеясының тарихы бес негізгі ккезеңдерден тұрады.

Бірінші кезең антикалық натурфилософиядан Жаңа уақыттағы алғашқы биологиялық пәндердің пайда болуына дейінгі орталықты қамтиды. Ол кезең органикалық дүние туралы мәліметтер жинаумен және креационистік теорияның үстемдік етуімен сипатталады. Бұл уақыт эволюциялық идеяның алғашқы даму кезеңі болды. Бұл уақыттың биологиялық көзқарастарды өз еңбектерінде қарастырған ғалымдарының қатарына Эмподоклді, Анаксименді, Аристотелді жатқызуға болады.

Ең қызығушылық тудырған Аристотель концепциясы болды, ол ең қарапайымнан күрделілеріне қарай орналастыра келіп, жануарлар систематикасын (жүйесін) жасады, сонымен қатар 500-ден астам түрді сипаттап жазды. Тірі заттар туралы алғашқы саты тәрізді түсінік сол уақыттан бастап пайда болды.

Барлық антикалық уақыт пен орта ғасырда Аристотельдің еңбектері тірі табиғат туралы түсініктердің негізі болып саналды және үлкен беделге те болды.

Биологияға деген қызығушылық Ұлы географиялық мен тауарлық өндіріс дамуы кезеңінде арта түсті. Белсенді сауда мен жаңа жерлердің ашылуы жануарлар мен өсімдіктер туралы мәліметтерді кеңейтті. Тез аралықта жинақталған білімді тәртіппен келтірудің яғни, жүйелеуді қажет етті. Биологияда даму идеясының екінші кезеңі былай басталды. Ол жинақталған материалды жүйелеумен алғашқы таксономиялық классификацияны құрумен сипатталады.

Бұл уақытта табиғатты жүйелеумен айналысқан ғалым – швед жаратылыстанушысы Карл Линней. Ол 8000-нан астам өсімдік түрлерін сипаттап жазып, бір текті терминология мен сипаттау тәртібін жасады. Өзінің классификациясын ол иерархиялық принципке негіздеді, сонымен биологиядағы әр түрлі деңгейдегі жүйелік бірліктерді – таксондар деп атады. Линей жүйесіндегі таксондар: класс – отряд – тұқымдас – түр - өзгеше түр. Ол бұл иерархиялық жүйені – бинарлық номенклатура деп атады.

Линей сол кезең үшін органикалық дүниенің ең жетілген жүйесін жасады және оған сол кезде белгілі болған барлық өсімдіктер мен жануарларды енгізді.

Ж.Б.Ламарктың даму концепциясы

Жалпы органикалық дүниенің дамуын сипаттайтын біртұтас концепциясын жасауға талпынған француз жаратылыстанушысы Ж.Б.Ламарк. Басқа өзінен бұрынғы зерттеушілерден өзгешелігі – оның теориясы нақты фактілерге сүйенеді. Оның эволюциялық теориясына негіз болған даму туралы, қарапайымнан күрделіге бірте-бірте өту туралы, сыртқы ортаның организмдердің өзгерісіне тигізетін әсері туралы түсініктер. Қарапайымдардан ең жетілген организмдерге дейін даму органикалық әлем тарихыныың ең маңызды мазмұны. Адамзат та осы адам тектес маймылдар болып саналады. Бұл көзқарас ол кездегі ең бір революциялық көзқарас болып саналды (Ламарктың «Зоология философиясы» атты еңбегі 1809 жылы жарық көрді.

Ол жануарлардың әр түрлі кластарын сипаттай келіп, олардың арасындағы аралық формаларды іздеді, сол кездегі салыстырмалы анатомияның жеткіліксіз дәрежеде дамуына байланысты, бірнеше қателіктер де жіберді. Ондай аралық түрлердің болуы органикалық дүниенің эволюциясының нақты дәлелі болар еді.

Эволюцияның негізгі себебі ретінде Ламарк тірі табиғатқа қатысты күрделенуге және ұйымдасуды жетілдіруге деген ұмтылысты санады. Ол әр түрдің туа біткен қабілеті болып саналады. Эволюцияның екінші факторы ретінде ол сыртқы ортаның әсерін қарастырды, яғни ол тұрақты болған жағдайда түрлер де өзгермек емес, ал қоршаған ортада өзгеріс болса, түрлер де өзгеріске түсуі тиіс. Бұл жағдайда қабылданған белгілер тұқым қуалайды.

Сонымен, ламаркизмға екі методологиялық белгі тән: телеологизм – организмдерге тән жетілуге ұмтылыс; организмоцентризм организмді эволюцияның элементаралық бірлігі ретінде қарастыру, яғни оның сыртқы ортаның әсерімен өзгеріске түсуі және бұл өзгерістердің тұқым қуалаушылық арқылы берілуі.

Бірақ Ламарк теориясы өз уақытында қолдау тапқан жоқ, себебі ғылым ол кезде эволюциялық қайта құру идеясын қабылдауға дайын емес болатын. Оның ұстіне Ламарк жүргізген түрлердің өзгеру себептерінің дәлелдерге толық көз жеткізілмеді.

Ж.Кювьенің апаттар теориясы

XIX ғасырдың бірінші ширегінде салыстырумалы анатомия мен палентологияда үлкен жетістіктерге қол жетті. Бұл салаларда француз ғалымы Ж.Кювьенің еңбектері зор. Омыртқалы жануарлардың органдарының құрылысын зерттей келіп, ол жануардың барлық органдары біртұтас жүйенің бөлшектері екендігін анықтады. Әрбір органның құрылымы заңды түрде басқа органдардың құрылымымен сәйкестендірілген. Бұның өзі дененің әр бөлігі тұтас организмнің құрылымдық принципін білдіретіндігін көрсетеді. Мұндай сәйкестікті Ж.Кювье корреляциялық принцип деп атады. Корреляциялық принципті негізге ала отырып, Кювье өлген жануарлардың сүйектерін зерттеу арқылы олардың сыртқы бейнесі мен тіршілік ету жағдайын қалпына келтіріп, сипаттады.

Палеонтологиялық мәліметтер Жер бетіндегі жануарлар түрлерінің өзгеруін, ауысуын мүлтіксіз дәлелдеп берді. Бұған библия аңыздары қарсы тұрды, олар дүниені топан су алған кезде Нұхтың кемесіне ілінбегендер қырылды деп есептейді. Бірақ бұл көзқарастың жалған екендігін өлген жануарлардың әр түрлі уақыттарда өмір сүргендігі айқын дәлелдеп берді. Осыған байланысты Кювье апаттар теориясын ұсынды. Бұл теория бойынша үлкен территорияларындағы өсімдіктер мен жануарлардың қырылу себебі – периодты түрде қайталанып тұратын геологиялық апаттар. Бұл территорияларға одан кейін көргені территориялардан келген түрлер қоныстанды. Кювьенің жолын қуушылар мен шәкірттері оның теориясын дамыта келе, апттар әр кезеңде бүкіл жер шарын қамтығанын айтады және мұндай апаттар саны 27 екендігін санап берді.

Апаттар теориясы кеңінен таралды, дегенмен кқптеген ғалымдар бұған сын тұрғысынан қарады, бұған нақты соңғы нүктені қоюшылар – ағылшын жаратылыстанушылары Ч.Дарвин мен А.Уоллес болды.

Ч.Дарвиннің эволюциялық теориясы

Ч.Дарвиннің 1859 жылы «Түрлердің табиғи сұрыпталу жолымен пайда болуы» атты еңбегінің жарық көруімен биологиядағы даму идеясының үшінші кезеңі басталды.

Бұл биологиядағы революциялық көзқарас болды және даму идеясын ғылыми танымда да және даму идеясын ғылыми танымда негізгі, басты әдістемеге айналдырды.

Бірақ, бұл уақыт әр түрлі эволюциялық ағымдардың арасында күрестің шиеленісіп тұрған уақыты болатын. Эволюциялық теория мен дарвинизмді мойындау үшін эволюция қалай жасалады және оның объективті тиімділігінің себептері қандай деген сұрақтарға жауап беру қажет. Бұл мәселелер Дарвиннің табиғи сұрапталу туралы ілімі арқылы шешілді.

Дарвин табиғатта кез келген жануарлар мен өсімдік түрі геометриялық прогрессия бойынша көбеюге ұмтылады деген қорытындыға келді. Сонымен бірге, әр түрдің ересек особьтарының саны салыстырмалы түрде өзгеріссіз қалады екен. Осыған орай, табиғатта тіршілік үшін күрес жүреді, нәтижесінде организм мен түр үшін пайдалы белгілер жинақтала береді де, жаңа түрлер біртіндеп пайда болабастайды. Ал ұалған организмдер ортаның қолайсыз жағдайларына байланысты жойылып кетеді. Сонымен, тіршілік үшін күрес – организмдер мен қоршаған ортаның жағдайларының арасында туындайтын сан қилы және күрделі өзара қатынастардың жиынтығы. Олар үш түрлі болады: түраралық, түрішілік және сыртқы ортаның қолайсыз жағдайларымен күрес. Тіршілік үшін күресте басқа түрлермен бәсекелесуге мүмкіндік беретін белгілері мен қасеиттері бар түрлер мен особьтар ғана тірі қалып, ұрпақ тарата алады. Сондықтан, табиғатта бір түрлердің іріктеле отырып жойылуы мен келесі басым түрлердің көбеюі – табиғи сұрыпталу процесі жүреді. Ал, сыртқы ортаның жағдайының өзгеруіне байланысты, іріктеліп қалған түрлерде жаңа белгілер пайда болады. Тұқым қуалаушылық факторы арқылы пайдалы белгілер сақталып, ұрпақтан-ұрпаққа беріліп отырады да түрлердің тұрақтылығын қамтамасыз етеді. Жаңа түрлер өзгергіштік процесінің – организмдердің сыртқы ортаның әсерінен өзгеруінен пайда болады.

Дарвин жаңа түрлердің пайда болуын ұрпақтан-ұрпаққа көбейіп отыратын пайдалы жеке өзгерістердің жинақталу процесі есебінде қарастырады. Мұның өзі тіршілікке қажетті ресурстардың (қоректік зат, көбею ортасы тағы басқа) шектеулі болуына байланысты. Сондықтан ең аяусыз күрес ұқсас түрлер арасныда жүреді. Ал ұқсас емес түрлер ұрпақ қалдыруда басымдылық көрсетеді. Әрбір ұрпақ сайын түрлер арасындағы айырмашылықтар айқын біліне береді де, аралық түрлер жойылып отырады. Түрлердің пайда болуына әкеліп соғатын белгілердің айырмашылық құбылысын Дарвин дивергенция деп атады. Бұрынғы ұқсас түрлердің дивергенциясының өсуі тіршілік иелерінің сан алуан түрлерінің бірте-бірте ұлғая түсуіне себеп болады.

Сонымен, Дарвин органикалық эволюцияның детерминациясы мәселелерін бірте-бірте шешті, тір организмдердің табиғи сұрыпталу нәтижесінде үнемі жаңаланып, іріктеліп отыратынын дәлелдеді. Бұл көзқарас жаратылыстанудағы телеология бағытына үлкен тойтарыс берді.

Дарвиннің теориясымен жаратылыстанушылардың әр түрге жататын организмдердің көп белгілерінің ұқсастығының себебін ұзақ уақыт бойында іздеуі аяқталады.

Дарвинизмнің пайда болуымен биологиялық зерттеулердің алдыңғы қатарына төрт мәселе шықты:

1) эволюциялық процестің өзіне дәлелдер жинақтау;

2) эволюцияның бейімделу сипаты мен ұйымдасуы туралы мәліметтердің жиналуы;

3) тұқым қуалағыштық өзгергіштік, тіршілік үшін күрес және табиғи сұрыпталудың эволюцияның қозғаушы күші ретінде өзара әрекеттесулерін тәжірибе жүзінде зерттеу;

4) түр пайда болуы мен макрореволлюцияның заңдылықтарын зерттеу.

Эволюцияның қазіргі теориялары. Генетика негіздері

Эволюцияның қазіргі теориясын жасау генетикасыз мүмкін болмас еді. Сондықтан, осы ғылымның негіздерін қарастыру керек.

Генетика тірі жүйелердің негізгі екі қасиетін – тұқым қуалаушылық пен өзгергіштікті, яғни тірі организмдердің белгілері мен қасиеттерін ұрпақтан-ұрпаққа беру және жаңа қасиеттерге ие болу қабілетін зерттейді. Тұқым қуалаушылық – ұрпақ дамуы қатары бойында белгілер мен қасиеттерді, ерекшелктерді үздіксіз беріп отыруды қамтамасыз етеді. Өзгергшітік – табиғи сұрыпталуға қажетті жағдай жасайды, яғни тірі организмдердің белгілерінің жаңа түрлерін, жаңа комбинацияларын жасайды.

Организмнің белгілері мен қасиеттері тұқым қуалаушылық жолымен беріледі – ДНК молекулаларының бөлшегі – генде сақталады.

Организмдегі барлық белгілер жиынтығы – фенотип деп аталады. Ал бір организмдегі барлық гендер жиынтығы генетип деп аталады. Фенотип генотиптің қоршаған ортамен байланысының нәтижесі. Бұл ашылулар мен терминдер генетиканың негізін салушылардың бірі В.Иогансеннің есімімен тығыз байланысты.

Грегор Мендель тұқым қуалаушылық заңдылығын ашты. Г.Менделдің зерттеулері 1865 жылы жүргізілненмен, ол генетикадағы Мендель заңы ретінде 1900 жылы қабылданды. Ол бұршақтың әр түрлі сырттарын өзара будандастырып, олардың түсіндегі, қалпындағы, түріндегі және басқа белгілерінің өзгерістерін ашты. Мендель бірінші ұрпақта алынған гибридтердің кейбір белгілері басқаларынан басым болатынын анықтады. Мендель тірінің материалдық ұрпақтан-ұрпаққа берілетін бөлшегін – ген деп атады және оны ақпараттың қарапайым сақтаушысы ретінде қарастырды.

Мендель өзінің әйгілі гендерді будандастыру заңдарын ашты, бірақ 35 жылға тарта уақытта ғалымның еңбегін одан ары жалғасытрушы бірде-бір ғалым болмады.

Генетиканың маңызды кезеңдерінің бірі – тұқым қуалаушылықтың хромосомалық теориясының ашылуы, ол Томас Морганның есімімен тығыз байланысты. Ол әрбір биологиялық түрдің нақты белгіленген хромосома саны бар екендігін анықтады.

Гуго де Фриз тұқым қуалағыштық мутацияны ашты, яғни ол жаңа түрлер мутацияның әсерінен пайда болады деп пайымдады

Мутация дегеніміз – гендік құрылымның өзгерісі. Мутация нәтижесінде пайда болған белгілер жоғалмайды, керісінше жинақтала береді, Мутация радиацияның, химиялық қосылыстардың, температура өзгерісінің, тіпті кейде кездейсоқ жағдайлардың әсерімен болады.

1927 жылы Г.Меллер генотиптің рентген сәулелерінің әсерінен өзгеріске түсетінін анықтады. Кейін бұл құбылыс гендік инженерияның негізін салды және оның гендік механизмге әсер ете алатын орасан зор мүмкіндіктері мен қауіпті жағы бар екендігін көрсетті.

1941 жылы Дж.Бидл мен Э.Татум биосинтез процесінің генетикалық негізін ашты, осы еңбектері үшін оларға 1952 жылы Нобель силығы берілді.

Джеймс Уотсон мен Френсис Крик ДНК-ның молекулярлық құрылымы мен оның репликациялық механизмінің жобасын ұсынды.

1950 жылдары генетикалық код ашылды. Ол С,Бензердің есімімен байланысты. Яғни гендік ақпарат азоттық негіздегі: аденин (А), тимин (Т), цитозин (Ц), гуанин (Г), бес атомдық қант пен фософор қышқылының қалдығы арқылы берілетіндігі анықталды.

Қорытындылай келе, белок молекулаларынан мыңдаған есе кіші вирустар туралы. Олар қоректенбейді де көбеймейді, тек қана өз қожасының клеткасында пайда болып отырады. Вирустың басы және спираль тәрізді құйрығы болады. Вирус клеткада толық өзгеріс жасайды.

Генетика біздің өз бойымызда арғы ата-бабаларымызбен табиғаттың ақпараттарын алып жүретіндігімізді дәлелдейді. Оның өзі табиғаттың бізге үлкен жауапкершілік жүктегенін көрсетеді.

Қазіргі генетиканың алдында гендер байланысын, динамикасын зерттеу мәселелері тұр.

Ал биологияға келетін болсақ, жаңа биология тірі организмдердің қарапайым компоненттері – жеке молекулалар мен олардың клетка ішіндегі өзара әсері туралы зерттеулер жүргізеді.

Лекция 14 Адамзат пайда болуы мен эволюциясы

Адамзат пайда болуының мәселелері

Адамзат пен жануарлар арасындағы ұқсастықтар мен айырмашылықтар

Антропология ғылымы туралы

Адамзат, биосфера және космос. Ноосфера ұғымы

Адамзат пайда болуының мәселелері

Жер бетіндегі тіршіліктің пайда болуын қарастыра келіп, біз оның материяның орасан зор көлемдегі секірмелі өзгерісі мен әлемнің эволюциясы нәтижесінде мүмкін болғандығын анықтадық.

Көптеген ежелгі тайпаларда арғы тектің жануарлардан, тіпті өсімдіктерден таралғаны туралы (ежелгі тотемдерде) түсінік болды, ол қазіргі кейбір тайпаларда да бар. Антикалық уақытта адамдардың лайдан, балшықтан жаратылғаны туралы ойлар айтылды (Анаксимандр). Ол кезде адамдар мен маймылдар арасындағы ұқсастық туралы да сөз болды (Карфагендік Ганнон).

Қазіргі уақытта тіпті НЛО туралы әңгімелерге байланысты адамзаттың жерден тыс жан иелерінен шыққандығы туралы болжамдар айту әдетке айнала бастады.

Бірақ ХІХ ғасырдан бастап, ғылымда Ч.Дарвиннің эволюциялық теориясынан бастау алатын, адамзатттың қазіргі маймылдардың жоғары дамыған арғы тегінен шыққандығы туралы концепция қалыптасқан. Оны ХХ ғасырда генетика ғылымы негіздеп берді, өйткені барлық жануарлар ішінде гендік аппараты бойынша адамзатқа ең жақыны шимпанзе болып шықты.

Палеоантропологиялық зерттеулер мен соңғы уақыттағы ашылулар – адамзаттың түп-тамырымен биосфераға еніп, оның сан алуан жаратылысының бірі ретінде саналатындығын дәлелдеді.

Адамзат пен жануарлар арасындағы ұқсастықтар мен айырмашылықтар

Адамзат пайда болған уақыт туралы айтпас бұрын біз адамзаттың жануарлардан айырмашылығы туралы сұрақты анықтап алуымыз керек. Ең алдымен адамзат пен жануарлардың ұқсастығы туралы. Ол біріншіден, организмдердің заттық құрамы, құрылымы және мінез-құлқымен анықталады. Адам да жануарлар секілді белоктар мен нуклеин қышқылдарынан тұрады және біздің денеміздің көптеген құрылымдары мен атқаратын қызметтері жануарлардікі сияқты.

Ең жоғарғы эволюциялық сатыда тұрған жануардың адамзатқа ұқсастығы көп болады. Екіншіден, адам ұрығы өз дамуында тіршілік эволюциясы өткен сатылардан өтеді. Үшіншіден, жануарлар үшін үлкен рөл атқаратын рудиментарлық органдар адамдарда қажет болмаса да сақталып қалған (мысалы, соқырішек).

Ал адамзаттың жануарлардан айырмашылығы біршама. Оған ең алдымен ақыл-ес жатады. Маймылдармен жүргізілген тәжірибелер, олардың да сөздерді түсініп, компьютер арқылы өз тілектерін жеткізе алатынын көрсетті. Дегенмен, жоғарғы сатыдағы жануарларда түсінікпен ойлау жоқ, олардың ойлауы (тіпті ол бар деп есептесек), нақты, ал адамның ойлауы – абстрактылы, жалпылама, логикалық түрде болады.

Сол сияқты, адам мен жануарлардың мінез-құлқында ұқсастық бар. Жануарларда да қуанышы, қайғы, сағыну, өзін кінәлі санау, қызығу, назар аудару, есте сақтау сияқты қасиеттер бар. Адамзат түсінікпен ойлау арқылы адамзат өз іс-әрекетін, дүниені түсіне біледі және олардың жануарлардан бір ерекшелігі – ол өзінің іс-әрекетін белгілі бір жоба, жоспар арқылы жүзеге асырады.

Адамзаттың ең басты айырмашылығы – сөйлеу мәдениеті. Бұл арқылы адамзат қоғамы жануарлар дүниесінен айқын ерекшеленеді.

Еңбекке қабілет – бұл адамзаттың жануарлардан тағы бір негізгі айырмашылығы. Әрине, жануарлар да әр нәрсені істей алады. Мысалы: маймылдар жемістерді қағып түсіру үшін таяқ қолдана алады, бірақ тек адамзат қана еңбек құралын өзі ойлап тауып, жасап шығарады. Жануарлар қоршаған орта жағдайына бейімделсе, ал адамдар оны өзгертуге мүмкіндігі бар.

Еңбекке байланысты адамның тағы да екі айырмашылық белгісі бар: тік жүру және қолдарының дамуы. Ең соңында – мәдениет дамуына байланысты – отты пайдалану мен өліктерді көму – бұл тек адамдарға ғана тән іс-әрекеттер.

Антропология ғылымы туралы

Кең түрде алғанда, антропология – адамзат туралы ғылым (гр. «антропос» – адамзат). Яғни антропология – адамзат пайда болуы, дамуы, оның құрылымы туралы ғылым.

Антропология ғылымы ХІХ ғасырдың екінші жартысынан бастап, Ч.Дарвиннің эволюциялық теориясы жасалған уақыттан кейін қарқындап дами бастады. Құрылымның негізгі белгілері мен эмбриондық дамуы бойынша «саналы адам» - хордалылар типіне, омыртқалылар подтипіне, сүтқоректілер класына, приматтар отрядына, адам тектес маймылдар подотрядына жатады.

Э.Геккель адамдар мен маймылдар арасында аралық бір түрдің болғанын айта келіп, оларды питекантроптар деп атайды (мағынасы: маймыл – адам). Ол ежелгі адамдардың арғы тегі қазіргі маймылдар емес, үштік дәуірдің ортасында өмір сүрген дриопитектер (ағаш маймылдары) деп болжамдайды. Олардың бір тармағынан эволюция нәтижесінде гориллалар мен шимпанзелер, ал екінші бір тармағынан адам тектес маймылдар таралды деп есептейді. Дриопитектердің бір түрлері ағаштан жерге түсіп, тік жүре бастады, оларды «рамапитектер» деп атады, қалдық сүйектері үнді жерінде табылғандықтан, Рама құдайының құрметіне солай аталды.

Бұдан мөлшермен 10 млн. жыл бұрын олардан сивапитектер бөлініп шықты.

Ал, 1960 жылы ағылшын археологы Л.Лики Шығыс Африкада «қабілетті адамның» қалдықтарын тапты, оның жасы мөлшермен 2 млн жылға сәйкес келеді. Оларды зинджантроптар деп атайды. Оларға «қабілетті» деген қосымшаның берілуі – тастан жасалған еңбек құралдарын пайдалануларына байланысты.

Еңбек құралдарын пайдалану мен топталып өсір сүру – ми мен тіл қатынасының дамуына әсерін тигізді.

Адамзат, биосфера және космос. Ноосфера ұғымы

Жер бетіндегі тіршілік пайда болуын қарастыра келіп, биосфера туралы, тірі заттардың биогеохимиялық қызметтері туралы аздаған мөлшерде айтып өттік. Бұл сұрақта осы мәселелерге тереңірек тоқталамыз.

Қазіргі жаратылыстану ғылымдары жүйесінде биосфера туралы ілім негізгі орын алады. Биосфера туралы ілімнің дамуы В.И.Вернадскийдің есімімен тығыз байланысты, оның басталу тарихы одан ертерек уақытқа Ж.Б.Ламарктың «Гидрология» еңбегінің жазылған кезіне (1802) жыл кетеді. Бұл еңбегінде ламарк тірі организмдердің геологиялық процестерге тигізетін әсері туралы жазған болатын. Одан кейін А.Гумбольдтың «Космос» атты көп томдық еңбегінде (алғашқы томы 1845 жылы шықты) тірі организмдердің өздері енетін жер қабықтарымен байланысы туралы тезис нақты дәлелдермен берілген. Ал 1875 жылы Австрия геологы Ә. Зюсс «биосфера» терминін өзінің «Альпі тауының геологиясы» атты еңбегінде қолданды және оны жеке қабық ретінде қарастырған болатын. Ол биосфераға кеңістік пен уақытта шектелген. Жер бетінде тіршілік ететін организмдердің жиынтығы деп анықтама бероді.

Бірақ ол кездерде биосфераның геологиялық рөлі туралы, оның Жердің планетарлық факторларына тәуелділігі туралы еш нәрсе айтылмады. Ең алғаш рет тірі заттардың геологиялық қызметі туралы, барлық органикалық дүниенің біртұтастығы туралы ой айтқан академик В.И.Вернадский болатын. Оның биосфера туралы концепциялары көптеген еңбектерінде біртіндеп жарық көре бастады. Ол еңбектеріне «Дала топырағының кемірушілер арқылы өзгеруі» (1884), «Тірі заттар» (20-шы жылдардағы қолжазба), «Биосфера» (1926), «Биогеологиялық очерктер» (1940), «Жер биосферасының химиялық құрылысы», «Табиғат зерттеушінің философиялық ойлары» атты еңбектері жатады.

Тірі заттардың геологиялық рөлі олардың атқаратын геохимиялық функцияларына негізделген, ал қазіргі жаратылыстану ғылымы – бұл функцияларды бірнеше категориямен береді:

1. энергетикалық;

2. концентрациялық;

3. деструктивтік;

4. орташа қалыптастырушы;

5. транспорттық.

Тірі органимздер тыныс алу, қоректену, метаболизм және үздіксіз ұрпақ ауыстыру арқылы планеталық орасан үлкен құбылысты – биосферадағы химиялық элементтердің миграциясын қамтамасыз етеді.

Ал геосфераның мұндай орасан зор өзгерістері үлкен энергияны қажет етеді.

Вернадский ашқан биосферадағы тірі заттардың биохимиялық энергиясы оның негізгі көзі болып табылады.

Биосфера – планетаның тірі және өлі заттарының бірлігі, ол геологиялық та, биологиялық та, географиялық та анықтама емес. Бұл биогеохимиядағы негізгі іргелі түсінік, біздің планетамыздың ұйымдасуының негізгі құрылымдық компоненттерінің бірі. Немесе, тіршілік әрекеті арқылы биоэнергетикалық процестер мен зат алмасу жүретін ерекще қабық.

Жерді қоршап тұратын биосфера қабығы өте жұқа. Бүгінгі күнде атмосфераның микроорганизмдер өмір сүретін қабаты. Жербетінен 20-22 км биіктікке дейін көтерілсе, мұхит шұңғымаларында бұл шекара 11 км тереңдікке түседі. Ал жердің тас қабатындағы (литосферадағы) тіршілік 2-3 км тереңдікке дейін барады деп есептелінеді. Өйткені, дәл осындай тереңдіктегі мұнай құрамында анаэробты бактериялар тіршілік ететіні анықталды. Әрине, биосфераның әр аймағында тірі заттардың мөлшері әр алуан. Олардың ең көп мөлшері литосфераның беткі қабатында (топырақта) гидросферада және атмосфераның төменгі қабатында, ал жер қыртысының терең қабаттары мен гидросфераның ең терең бөліктерінде және жоғарғы атмосферада тіршілік те біртіндеп сирей береді.

Космостық сәулелер мен Күн энергиясы Жер биосферасына, жер бетіндегі барлық құбылыстарға тұрақты түрде әсер етіп тұрады. Гелиобиологияның негізін салушы А.Л.Чижевский Күн-Жер байланысын зерттеумен өте көп айналысқан ғалым. Ол Жер бетіндегі сан алуан, сан қырлы құбылыстар мен процестер – Жер қыртысының геохимиялық өзгерісі, планетаның, оның құрамдас бөліктерінің динамикасы тікелей Күн энергиясының әсер етуімен жүреді деп есептейді. Күн энергиясы жер бетіндегі барлық құбылыстарға – соққан самал жел мен өсімдіктердің өсуінен бастап дауылды желдерге дейін, тіпті адамның ақыл-есіне дейін әсерін тигізеді.

Күн белсенділігінің арту циклдері мен биосферадағы процестер арасындағы байланыс XVIII ғасырдың өзінде-ақ белгілі болған. Сол кезде ағылшын астрономы В.Гершель бидайдың өнімділігі мен күн дақтарының арасында байланыс бар екендігін анықтаған. Ал ХІХ ғасырдың аяғында Одесса университетінің профессоры Ф.Н.Шведов жүз жылдық қарағанның діңінің көлденең кесіндісін зерттеу арқылы оның жылдық сақинасының жуандығы әрбір 11 жыл сайын, күн белсенділігінің циклін қайталайтындай өзгеріп отыратынын байқаған.

А.Л.Чижевский өзінен бұрынғы бұл мәселемен шұғыолданған ғалымдардың еңбектерін қорытындылай келе, Күннің жер бетіндегі көптеген биологиялық процестерге әсерін тигізетіндігі, мысалы, Күн тәжінің жарықтығы артып, хромосфералық ұшқындар болған кезде біздің планетамызда эпидемиялық аурулар көбейіп, ағаштардың өсуінің артуы, ауыл шаруашылық зиянкестерінің, микроорганизмдердің көбейіп кетуі сияқты құбылыстар жиілейтіндігін бақылаған.

Бүгінгі уақытта көптеген ғалымдар адамзат біздің планетамыздағы тірі заттардың тек бір бөлігін ғана құрайтындығын айтады. Ал адам органимзі және басқа тірі организмдер биогеосфера ырғағына бейімделеді, ең алдымен тәуліктік, содан соң жылдық немесе маусымдық ырғақтылыққа бағынады.

Адамдардағы зат алмасу ұрпақтан-ұрпаққа беріліп отыратын циркадалық (тәуліктік) ырғақпен өтеді. Мысалы, 1931 жылы адам бауырының ырғақпен жұмыс істейтіндігі анықталды. Тәуліктің бірінші жартысында бауыр өттің көп мөлшерін бөліп шығарады. Өт – майлар мен белоктарды қорытып, оларды қанттың әр түрлеріне айналдыру үшін қызмет істейді.

Тәуліктің екінші жартысында бауыр қантты өзіне тартып, гликоген мен суды жинақтай бастайды. Оның клеткаларының мөлшері мөлшермен үш есе үлкейеді.

Сонымен бірге, тәулік бойында қанның құрамындағы гемоглобиннің мөлшері де өзгеріп отырады. Оның ең көп мөлшері сағат 11-13 аралығына, ең аз мөлшері 16-18 сағатқа сәйкес келеді.

Тәуліктік өзгеріске организмдегі биофильді химиялық элементтер де түсіп отырады.

Организмде түнде магний тұздары, ал ми сұйықтығында калий тұздары көбейеді. Бұл қосылыстардың екеуі де жүйке-бұлшық ет қызуын бәсеңдетеді. Сонымен қатар, вегетативтік жүйке жүйесі де тәуліктік графикпен жұмыс істейді. Тіпті статистика туу мен өлу процестерінің өзі тәуліктің қараңғы бөліктерінде, көбінесе түн ортасында өтетінін анықтады.

Күн белсенділігінің өзгерісі адамзат денсаулығына да әсерін тигізеді. Мысалы, Чижевский Европалық Россиядағы 1823 жылдан 1917 жылға дейін болған сүзек ауруының материалдарын, 1823 жылдан 1923 жылға дейінгі аралықтағы оба ауруының шыққан кездерін зерттей келе, бұл жұқпалы дерттердің шығуы күн сферасында өтетін құбыылстармен тікелей байланысты екендігін анықтады. Өзі құрастырған графиктер негізінде ол 1930 жылдың өзінде 1960-1962 жылдардағы оба ауруының эпидемиясы шағатынын болжаған, шынында да бұл ауру дәл сол жылдары Оңтүстік-Шығыс Азияда таралды.

Келтірілген фактілер космостық факторлардың және адам организмінің физиологиялық жағдайларына әсер ететіндіг3н көрсетеді.

В.И.Вернадский мен А.Л. Чижевскийдің космос адамзат, биосфера арасындағы байланыс туралы концепциялары Л.Н.Гумилевтің этногенез концепциясына негіз болды. Оның концепциясының негізгі түсініктерінің бірі – пассионарлық серпін – яғни қоршаған ортадан энергияны көп мөлшерде қабылдауға тырысушылық, ал артық энергияны адамзаттың белгілі бір қызмет бағытына жіберуі. Пассионарийлерге - Александр Македонскийді, Наполеонды, Марко Поло, А.Прежевальскийді, А. Эйнштейн мен Гетені және тағы басқаларды жатқызуға болады. Пассионарлық қасиет сирек байқалатын космостық сәуле шашу мен тікелей байланысты (ол мыңжылдықта 2-3 рет қана байқалады).

Биосфера мен космостың, жеке адам мен космостың, қоғам мен космостың арасындағы байланыс туралы ұғымдар біртіндеп ғылыми дүниетанымға енді. Бұл көзқарасты космизм деп, ал мұндай көзқарастың қалыптасуын ғылым мен философияның космизациясы деп атайды.

Космизм идеясы В.В.Докучаевтың, В.И. Вернадскийдің, К.Э.Циолковскийдің, А.Л.Чижевскийдің, Л.Н.Гумилевтің, Н.Г.Холодныйдың, С.П. Королевтің, Н.А. Морозовтың, Н.Ф. Федоровтың, В.С. Соловьевтің, А.Белыйдың тағы басқа ,ғалымдардың еңбектерінен көрініс тапты.

Ноосфера ұғымы. Ноосфера туралы екі түрлі түсінік бар:

1) ақыл-ой сферасының үстемдік етуі (Фихте);

2) адамзат пен табиғаттың ақыл-ой арқылы қарым-қатынас жасау сферасы (Теяр де Шарден, Вернадский)

Біз ноосфераны осы екінші түсінік бойынша қарастырамыз.

Теяр де Шарденнің анықтамасы бойынша, ноосфера дегеніміз – планета эволюциясының болашағынын бағыттарын бақылап отыратын коллективті саналылық, ол табиғатпен өте жақын үйлесімділік табады.

В.И.Вернадский ноосфера атауымен біздің ғаламшарымыз бен оның маңындағы кеңістіктің адамның саналы әрекетінің белгілері орын алған бөлігін түсіндірді. Биосфера тәрізді, ноосфера да Жердің барлық бөліктерін әсер етуші биогеохимиялық күш болып табылады.

Ал ноосфера терминін 1927 жылы француз ғалымдары мен философтары Э.Леруа мен П.Теяр де Шарден ұсынған болатын.

Вернадскийдің биосфералық ілімі бойынша тірі заттар Жер планетасының жоғарғы қабатын өзгертеді. Адамның осындай іс-әрекеті біртіндеп ұлғая түседі де, ол негізгі планетарлық геологиялық күшке айнала бастайды. Сондықтан да адамдар ғаламшар болашағы мен эволюциясы үшін өзінің жауапкершілігін түсіне білуі керек.

Өзінің ноосфера туралы концепцияларына Вернадский мынандай алғы шарттарды ұсынады:

1) Адамзат біртұтас бүтін қоғам. Кез келген құрылық бөлігіндегі болып жатқан жағдайлар барлық жерге ортақ;

2) Байланыс пен ақпарат таратудағы жаңалықтар. Оларды жер шарының кез келген түкпіріне таратады;

3) Адамзаттың тең өмір сүруі – ноосфера үшін қажетті жағдай;

4) Адамзаттың өмір сүру деңгейінің көтерілуі, халық массасының мемлекеттік және қоғамдық істерге араласу мүмкіндігі;

5) Энергетикалық дамуы, энергияның жаңа көздері мен түрлерінің ашылуы;

6) Қоғам өмірінен соғыстың аластатылуы.

Вернадскийдің ноосфера туралы концепциясы ғылыми орталарда қазіргі кезде жан-жақты талқылануда. Ол экологиялық мәселелерді шешу мен адамзат қоғамын сақтап қалу жөніндегі идеялар мен теорияларға негіз болып саналады.

Лекция 15 География ғылымдарының пәні, зерттеу обьектілері

География ғылымының ерекшеліктері

Географияның пәні және зерттеу обьектілері

География ғылымының қүрылымы

Географияның ғылыми-техникалық кезеңіндегі маңызы

География ғылымының ерекшеліктері

Біртұтас ғылыми білім жүйесінде географиялық білімдердің өзіндік орны бар.

География жер бетін құрастыратын күрделі территориялық жүйелерді зерттейді. Бұл жүйелер: табиғи, әлеуметтік және табиғи-қоғамдық болып бөлінеді.

Географиялық ойлаудың мәні –кеңістік заңдылықтарына талдау жасай білу, геожүйелер мен олардың компоненттерінің арасындағы өзара байланыстарды қазіргі әлемнің географиялық картинасына түсінік беретін тарихи әдістемелер негізінде анықтау. Ғылыми болжам жасау –ғылымның баға жетпес таланты. Географ әр түрлі материалдарды пайдалана отырып жер беті мен оның жеке аудандарындағы табиғат пен шаруашылықта болатын өзгерістерге болжам жасай білуі керек.

Қазіргі географтар жер бетінің күрделілігі мен қайталанбас ерекшеліктерін түсіндіретін көптеген заңдылықтарды ашты: географиялық қабықтың зоналылығы мен ырғақтылығы, геожүйелердегі зат және энергия айналымы, геожүйелердің космоспен байланысы, әр түрлі елдердегі шаруашылық дамуы тағы басқалар. Сонымен, әлем туралы географиялық білім уақыт өткен сайын кеңейіп отырады, ол табиғи процестердің динамикасы, мұхит суларының жағдайы мен циркуляциясы, шаруашылықтағы өзгерістер туралы мәліметтермен жыл сайын толығып отырады. Қазіргі уақытта жер бетіндегі экологиялық жағдайлар: ауамен судың ластануы, шөлдің таралуы, топырақ тұздануы тағы басқа мәселелер зерттелуде. Карталарда сстихиялық табиғат апаттары: жер сілкінуі, цунами, дауылдар, су тасқыны тағы басқалар Жер шары халқына, шаруашылығына зиянын тигізетін құбылыстар көрсетілуде. Табиғат, халық, шаруашылық туралы мәліметтер негізінде белгілі бір территорияның сипаттамасын жасау- тек географтың қолынан келетін шаруа. Сондықтан географияның сырт көзге жеңіл пән болып көрінуі бекер.

Географияның пәні және зерттеу обьектілері

География ғылыми байланыстардың екі сферасының (табиғи және қоғамдық) арасында орналасқан, сол себепті оның зерттеу обьектілері мен пәні болып алуан геожүйелер мен оның компоненттері саналады.

Дегенмен ғылым дамуының барысында географияның зерттеу обьектілері мен пәні сан рет өзгерді. Жалпы қалыптасқан ұғым бойынша көптеген ғалымдар география ғылымының негізгі обьектісі ретінде жер бетін қарастырады. Бұған байланысты К.Риттер географияның зерттеу обьектісі ретінде жер бетін, Э.Мартонн – Жер бетіндегі адамзат қызметіне байланысты физикалық, химиялық, биологиялық құбылыстармен олардың таралу себептерін, О.Пешель – Жер табиғатын қарастырады. Көптеген физик-географтар П.И.Броунов ұсынған «географиялық қабық» обьектісімен келіседі.

Географияның зерттеу обьектісі ретінде бірнеше терминдер ұсынылды: геогафиялық қабық, ландшафт қабығы, геосфера, ландшафтық сфера, биогесфера, эпигеосфера тағы басқа.

Ең дұрыс деп қабылданғаны: «географиялық қабық»

Сонымен, географтар өз зерттеулерінің обьектісін анықтады.

Бұл бірнеше бірімен-бірі байланысты жер сфералары мен олардың элементтерінен литосферадан, гидросферадан, атмосферадан, биосферадан тұратын күрделі құрылым – географиялық қабық болып табылады. Географиялық қабықтың компоненттеріне ауа, су, тау жыныстары, тірі заттар жатады. Сондықтан географиялық қабықтың табиғаты әр алуан: онда әр түрлі заттық құрамдағы жүйелер бір-бірімен өзара әрекеттеседі.

Жердің негізгі қабықтарының ішінде гидросфера мен биосфера толығымен географиялық қабыққа енеді. Географиялық қабықтың барлық компоненттері бір-бірімен тығыз байланысты. Географиялық қабықтың біртұтастығы – оның ең маңызды қасиеті.

Географиялық қабық екі маңызды қасиеттердің диалектикалық бірлігімен сипатталады: үздіксіздік (континуальдық) және іркілістік (дискреттік). Үздіксіздік географиялық қабықтың кеңістіктегі таралуының тұтастығымен, ал іркілістік – оның жеке геожүйелерге бекінуімен сипатталады.

Барлық географиялық ғылымдар дамушы территориялық объектілердің кеңістіктегі арақатынасын зерттейді. Бұл олардың негізгі пәні болып саналады.

Ғылым дамуы барысында географиялық зерттеулердің мақсаттары түрлене түседі, өйткені, жаңа объектілер мен жаңа әдістемелер пайда болады.

География ғылымының құрылымы

Ғылыми білімнің әр саласында дифференциация және интеграция процестері жүріп жатады.

Географияда дифференциация процесі 19 басталып ХХ ғасырдың басында белсенді түрде дамыды. Біртұтас география физикалық география мен экономикалық географияға бөлінді. Қазіргі кезде географиялық ғылымдар жүйесі үш блоктан тұрады: ғылыми-жаратылыстық, әлеуметтік-экономикалық және табиғи-қоғамдық. Сонымен бірге кейбір аралық ғылымдар да бар.

1. Ғылыми-жаратылыстық блок. Бұл блокқа теориялық және қолданбалы физикалық-географиялық және қолданбалы физикалық-географиялық ғылымдар енеді.

2. Әлеуметтік-экономикалық блок. Әлеуметтік тәсіл адамзат пен қоғамның көзқарасын, мәселелерін зерттейді.

Экономика – халық шаруашылығы туралы ғылым.

3. Табиғи-қоғамдық блок. Табиғат пен қоғам арасындағы байланыс нәтижесінде туындайтын мәселелерді зерттеумен айналысатын ғылымдар жүйесі.

4. Аралық ғылымдар. Бұл ғылымдар блогына концепциялары, әдістемелері барлық географиялық ғылымдарға қатысы бар пәндер жатады. Мысалы: картография, география тарихы.

Географияның ғылыми-техникалық кезеңіндегі маңызы

Қазіргі ҒТР уақыты әр түрлі ғылым салаларының үлкен нәтижелер көрсетіп жатқан уақыты. Ядролық физика мен генетика, космонавтика мен есептеу техникасы, күрделі процестерді жобалау мен автоматтандыру, жоғары молекулалы қосылыстар химиясы мен жаңа дәрілік препараттар жасау, кибернетика мен гендік инженерия – бұлар ғылыми-техникалық прогреске әсерін тигізуші ғылым жетістіктері.

Қазіргі кездің маңызды міндеттері – табиғат ресурстарын тиімді пайдаланудың ғылыми негіздерін жасау, қоршаған ортаны жақсарту мен қорғау географияға және оның барлық салаларына қатысы бар мәселелер.

Табиғат пен қоғам арасындағы байланыстарды глобалдық және аймақтық масштабта зерттеудің үлкен маңызы бар. Табиғи жүйелердің антропогендік әсерге тұрақтылығын зерттеу өте қажет жағдай. Қоршаған ортаның жағдайына бақылау жасау – географияның маңызды міндеттерінің бірі болып саналады.

Географияның теориялық және қолданбалық потенциалы аса ірі әрі маңызды табиғат туралы мәселелерді шешуде кеңінен қолданылады.

Аталған міндеттер мен халық шаруашылығы мен экономикасын басқаруда территориялық принципті қолданудың қажеттілігі зор.

Географиялық зерттеулердің маңыздысы қоршаған орта жағдайына, демографиялық, экономикалық жағдайларға болжам жасау.

Дұрыс, ғылыми түрде негізделген болжамдар халық шаруашылығын тиімді түрде жоспарлауға себін тигізеді.

География тек қана табиғатты, халықты, экономиканы ғана зерттеп қоймайды, оның идеологиялық қызметінің де маңызы зор. Білімді адамдарды дүние жүзінің саяси картасын, әлемдік экологиялық маңызы бар мәселелерді білмейінше білімді деп санауға болмайды.

Лекция 16 География ғылымының методологиясы

Географиядағы жалпы өзара байланыстар принципі

Кешенді географияның әдістеме және геожүйелік концепция

Кейбір жалпы ғылымдық концепциялардың географияға тигізетін әсері

Географиядағы заңдар мен теориялар

Географиядағы жалпы өзара байланыстар принципі

Географияның негізгі әдістемелеріне көшпей тұрып оның ғылым есебіндегі негізгі сипаттарын анықтаймыз:

1) география – дамушы территориялық объектілердің кеңістіктегі арақатынасы туралы ғылым;

2) география – екі ғылыми байланыс сферасында (табиғи және қоғамдық) дамитын ғылым;

3) география – географиялық құбылыстардың өзара байланысы, өзара әрекеті туралы ғылым.

4) Географиядағы жалпы өзара байланыстар принципі материалистік диалектикадан бастау алады.

Географиялық қабық, ландшафтық сфера, қоршаған орта, өндірістік-территориялық комплекс және басқа географиялық объектілер өзара ішкі байланыстар арқылы ұйымдасады. Ондай байланыстар вертикальды және горизонталды байланыстар болып бөлінеді. Вертикальдық байланыстар – бір объектінің компонеттерінің арасындағы байланыс (мысалы: жер бедері, климат, өсімдік тағы басқа).

Горизонтальды байланыстарға – географиялық кешендердің бір-бірімен байланысуын жатқызуға болады.

Табиғатта және географиялық қабықта кездейсоқ байланыстар жоқ, барлық байланыстар бір заңдылықтарға бағынады.

Өзара байланыстарға талдау жасау – зерттелетін табиғат объектілерін анықтауда пайдаланылады. Осыған байланысты физикалық-географиялық аудандастырудың мәні зор. Оның мәні – табиғаттағы табиғи-территориялық кешендерді анықтау және бөлу. Кешенді физикалық-географиялық аудандастыру мәселесінің үлкен методологиялық маңызы бар. Уақыт өткен сайын географиялық қабықтың дифференциациясы күрделеніп, табиғат кешендерінің саны ұлғая түседі.

Сонымен қатар, қоғамдағы өзара қарым-қатынастардың да маңызы зор.

Экономика саяси, құқықтық мекемелерді идеологияны қамтамасыз етеді. Қоғамдық – экономикалық формацияларға талдау жасау – дамыған қоғамдағы себеп-салдарлық байланыстарды анықтауға мүмкіндік береді.

Жалпы әлеуметтік сферада территорияға байланысты көптеген нақты өзара байланыстар бар. Мысалы: шарауашылық пен халықтың таралып орналасуы, елді мекендердің территорияларда таралып орналасуы тағы басқа.

Адамзат пайда болып қоғам қалыптасқан уақытпен байланысты өзара байланыстың жаңа түрі – адамзат – қоғам – табиғат байланысы пайда болды. Адамзат өз қызметі арқылы ҒТР-дәуірінде табиғат компоненттеріне әсерін тигізуші күшті факторға айналды және өз тіршілігі барысында адамзат өз санасынан тыс өмір сүретін табиғат заңдарын пайдаланады.

Осы табиғат пен қоғам арасмындағы байланыс көптеген қоғамдық ғылымдар арқылы зерттеледі. Мәселенің географиялық аспектілері қоғам мен табиғаттың нақты ерекшеліктерінің арасындағы өзара байланыспен аяқталады.

Адамзаттың саналы ақыл ойы арқылы өзгерген табиғатты академик В.И.Вернадский ноосфера деп атағаны белгілі.

Ноосфералық концепция қоғам мен табиғат арасындағы өзара байланысты ақыл –оймен ғылыми әдістемелермен ұйымдастыру керек екендігін дәлелдейді.

Кешенді географиялық әдістеме және геожүйелік концепция

Кешенді әдістеменің география тарихында үлкен орын бар. Табиғат туралы біртұтас кешенді ұғымдарды қалыптастырған В.Адокучаев, Л.С.Берг, А.И.Войейков т.б. Әсіресе бұл әдістемені қолдануда Докучаев мектебінің мәні зор. Сонымен бірге табиғат –қоғам өзара байланысын зерттеуде кешенді әдістемені қолданушылар –Н.Н.Баранский мен Ю.Г.Саушкин.

Жүйелік әдістеме ғылымда 40-жылдардың аяғынан бастап дами бастады. Оның негізін жасаушы Л.Берталанфи, ол мынандай анықтама берді: «Жүйе дегеніміз- өзара байланысқан компоненттер кешені»

Жүйе теориясындағы негізгі ұғымдарға: біртұтастық, құрылым, қызымет ету, өзін - өзі реттеу, беріктік тағы басқалар жатады.

Жер бетіндегі кез – келген обьект: өсімдіктер, жануарлар, адамзат, жер бедері, топырақ, өндіріс тағы басқаларын кешендік позициямен қарастыруға болады.

Жүйелік әдістеме зерттелетін обьектіні тек қана жаңаша ғана қарастырмай, оған сандық сипаттама беріп, сызбалық жобасын жасауға мүмкіндік береді. Жүйелік әдістеменің негізгі тәжірибелік мәні осында.

Географиядағы жүйелік әдістеме акад. В.Б.Сочаваның есімімен тығыз байланысты. («Геожүйе туралы ілімге кіріспе», 1978 ж).

Геожүйелік концепция туралы бірнеше көзқарастар бар В.Б.Сочава, А.Г.Исаченко және басқалары жүйе ретінде табиғат жүйелерін түсінеді. Кейде бұл терминді жер бетінде қалыптасқан кез –келген табиғат кешен үшін қолдануға болады деген пікірлер айтылады. (В.М.Гохман, А.А.Минц, В.С.Преображенский).

Геожүйелерді сипаттайтын түсініктер екі топқа бөлінеді:

1) оның ішкі құрылымын сипаттайтын түсініктер («компонент», «байланыс», « арақатынас», «орта», «біртұтастық», «құрылым», «ұйымдасу»);

2) оның қызметіне байланысты түсініктер: «функция», «беріктік», тепе-теңдік», «реттеу», «кері байланыс» тағы басқалар.

Геожүйенің элементі – дегеніміз оның ең кіші құрамдас бөлігі немесе басқаша айтқанда – оның бөліну шегі. Ол геожүйе атомы.

Ал, геожүйенің біртұтастығы - оның ішкі бірлігі, автономиялығы, қоршаған орта жағдайларынан белгілі бір тәуелділігі.

Кейбір ғалымдар біртұтастық дегеніміздің өзі жүйе, яғни бұл екі түсінікті бөлек қарауға болмайды деген пікір айтады.

Ал біртұтастық геожүйенің құрылымы арқылы анықталады. Құрылым дегеніміз – жүйенің ұйымдасуының құрылысы және ішкі формасы. Геожүйеге қатысты алғанда құрылым оның ішкі компоненттерінің және жекелеген құрылымдық бөліктерінің өзара байланысын көрсетеді.

Геожүйе құрылымы сыртқы әсерлерге тұрақтылығы арқылы сипатталады. Ол инварианттылық қасиетіне байланысты. Бұл түсінік математика мен физикада да қолданылады. Табиғи геожүйелерде инварианттық қасиеттер литогендік негіздің климатпен байланысы арқылы қалыптасады.

Геожүйенің динамикасы дегеніміз – құрылымды қайта құруға әкеліп соқпайтын барлық өзгерістер (Мысалы: құмды қайраңдарға өсімдік шығуы немесе кесілген орманның қайта қалпына келуі тағы басқа). Динамикадан геожүйенің өмір сүруін айыра білу шарт, оларға тәуліктік, айлық немесе жылдық ырғақтар тән (Мысалы, топырақтың жібуі немесе тоң қатуы тағы басқа).

Жердің қазіргі кеңістіктегі құрылымы – оның дамуының нәтижесі.

Өзін өзі реттеу геожүйенің ең маңызды қасиеті. Ол оның қалыпты жағдайын сақтауын білдіреді.

Осыған байланысты біз геожүйенің иілгіштігін, яғни сыртқы факторлардың әсеріне қарамастан өзінің негізгі қасиеттерін сақтауға тырысуын анықтаймыз.

Геожүйелердегі байланыстардың атқаратын рөлі үлкен, өйткені олар геожүйенің біртұтастығы мен тұрақтылығын анықтайды. Көптеген байланыстардың ішінен үш топты бөліп қарастыруға болады: өзара әрекеттесу байланысы, генетикалық және даму байланыстары.

Өзара әсер ету немесе әрекеттесу байланысы географиялық объектілер арасында қалыптасады, мысалы: өсімдік – жануар, өсімдік – су, тағы басқалар.

Генетикалық байланыстың географияда өзіндік ерекшелігі бар. Әр түрлі факторлардың әсерінен бұрынғы геожүйенің орнын басқа бір геожүйенің басуын айтуға болады. Мысалы, ұсақ көлдерді су өсімидіктері басуына орай бұл жер біртіндеп батпаққа айналады, яғни көл геожүйесі батпақ геожүйесімен ауысады.

Даму байланысын эволюцияның жалпы бағыттары анықтайды.

Кейбір жалпы ғылымдық концепциялардың географияға тигізетін әсері

Географияның жаратылыстық және әлеуметтік-экономикалық ғылымдардың жүйесінде орналасуы – оның теорияларында әр түрлі концепциялардың қолданылуына себебін тигізеді және бұл концепциялардың әсерлі уақыт өткен сайын өзгеріп отырады.

Географияның алғашқы қалыптасқан уақытында оған ғылыми ретінде геологияның, биология, статистика ғылымдарының үлкен әсері болды. Одан кейінгі уақыттарда физика мен математиканың әсері күшейді. Сонымен қатар әлеуметтік-экономикалық ғылымдармен – философиямен, саяси экономиямен, әлеуметтанумен байланыстар кеңіп, нығая түсті.

География ғылымының дамуына биологиядағы эволюциялық ілімнің пайда болуы көп әсерін тигізді.

Ұлы жаратылыстанушының ғылыми зерттеулері «Бигль» кемесімен 1831-1836 жылдарда жасалған дүниежүзін айналып шығу саяхатынан басталғаны белгілі. Соңынан ол түрлердің өзгерісі мен олардың қоршаған ортаның жағдайына бейімделуін жаппай табиғи сұрыпталу жағдайы арқылы жасалғанын айтқан болатын. Ол түрлердің морфологиялық өзгерісі мен қоршаған ортаның өзгерісі арасындағы байланыстарды анықтады.

Ресейдегі ғалым эволюционистердің ішінен еңбектері географияға тікелей қатысы бар К.Ф.Рулье мен И.А.Северцовты атауға болады. К.Ф. Рулье Мәскеу университетіндегі зоологтардың ғылыми мектебінің негізін салушы болды. Саяхатшы, әрі биолог Н.А.Северцовтың еңбектері гоеграфия мен биологиядан жазылған ірі еңбектердің алтын қорына енді.

Эволюциялық идеялар тек биологияда ғана емес, геологияда да дамыды. Ч.Лайель өзінің «Геология негіздері» атты үш томдық еңбегінде сол уақытта кең таралған апаттар теориясын сынға алып, актуализм (өзектілік) – теориясын жақтады.

Өзектілік теориясы геологияда да, географияда да, әсіресе жер бедері, топырақ, өсімдік, ландшафттар дамуының мәселесін зерттеуде үлкен рөл атқарды. Өткен уақыттарға қазіргі көзқараспен қарау – тарихи географияға тән. Геотектоникалық концепциялардың ішінде геосинклинальдық, глобальдық тектоникалық плиталар концепциялары маңызды рөл атқарды. Жерді мұз басу теориясы қазіргі ландшафт түрлерінің генетикалық түп-тамырын анықтауға мүмкіндік берді.

География ғылымдарының дамуына кибернетиканың қосқан үлесі зор. Кибернетикада келіп түсетін ақпараттар ағынының күрделі жүйелерді қалыптастырудағы рөлі қарастырылған.

Ақпараттар түсінігі қазіргі кезде өте кеңіді. Мысалы, өткендегі геологиялық оқиғалар зерттеушіге тау жыныстарының құрамы, споралар, шаң-тозаң түрінде беріледі. Далалық және лабораториялық әдістемелердің көмегімен ғалым бұл мәліметтерді өңдеп, пайдаланады. Бұл жағдайда өлшегіш-ақпараттық жүйелер қолданылады.

Сонымен информация түсінігі геожүйелер мен олардың өзінен-өзі реттелуіне қатысы бар.

Қазіргі уақытта география ғылымында экологияландыру, экономикаландыру, элементтендіру бағыттары қалыптасқан. Оларға жаратылыстану, әлеуметтік және экономикалық ғылымдардың жетістіктері әсерін тигізеді. Сондықтан географтар аталған білім салаларының концепцияларын білуі шарт.

Географиядағы заңдар мен теориялар

Ғылым заңдары материалдық дүниенің құбылыстарының маңызды қарым-қатынастарын білдіреді.

Ал теория дегеніміз – реальды дүниедегі құбылыстар мен процестерге түсінік беруге бағытталған білім жүйесі.

География – бұл ғылымдар жүйесі, сондықтан, ол әр түрлі көптеген заңдарға сүйенеді. Сөз жоқ, географияда физиканың, химияның, биологияныңғ әлеуметтік ғылымдардың заңдары қолданылады.

С.В.Калесник жалпы географиялық заңдылықтардың қатарына географиялық қабықтың біртұтастығын, зат айналымы, табиғат құбылыстарының ырғақтылығы, зоналылық, азоналық заңдылықтарын жатқызады.

Олардың ішінде кең таралғаны – зоналылық заңдылығы. Бұл заңның ландшафтқа тигізетін әсері климат, әсіресе күн радиоциясы арқылы жүзеге асырылады.

Географиялық қабықтың дамуымен тағы бір заңдылық – территориялық диффренцияация (бөліну) байланысты. Тұрақты дифференциация зоналықтың күрделенуіне -әсерін тигізді.

Табиғат процестерінің ырғақтылығы – олардың тәулік, ай, жылдар, ғасырлар бойында қайталанып келуі, зат айналымы жердің жеке сфераларында ғана емес, жалпы географиялық қабықта байқалатын заңдылық.

Мысалы, атмосфералық ауа айналымы, судың үлкен және кіші айналымы, ағыстар айналымы, химиялық элементтер айналымы.

Аталған заңдар табиғатқа, адамның шаруашылық қызметіне әр қилы әсерін тигізеді.

Табиғат комплекстері теориясы тек географияда ғана емес, биологияда да, экологияда қолданылады.

Ал аудандастыру теориясы барлық географиялық ғылымдарды бір-біріне жақындатады. Аудандастыру – территорияны белгілі бір жүйелерге бөлу. Оларды бөлудің жалпы принциптері бар.

Географияда географиялық объектілердің пайда болуы мен эволюциясы туралы үлкен топтамалар жасалған.

Экономикалық географияның өзіндік ерекшеліктері бар теориялары бар (өндірістік-территориялық кешендер, экономикалық аудандастыру теоориялары, В.Кристаллердің орталық орындар теориясы).

Қорыта келгенде, ғылымдағы көзқарастардың күресі белгілі бір теорияларға сүйенеді. Бұл жағдайда теориялар жаңа пікірлермен, жаңа пікірлермен, жаңа мәліметтермен толығады.

СЕМИНАР ТАҚЫРЫПТАРЫ