Современное естествознание. Ключевые понятия

Материя (лат. materia - вещество) - философская категория, которая в материалистической традиции обозначает субстанцию, обладающую статусом первоначала (объективной реальностью) по отношению к сознанию (субъективной реальности). Объективная реальность, существующая независимо от человеческого сознания и отображаемая им.

Межзвездная пыль - мелкие твердые частицы, рассеянные в межзвездном пространстве.

Мезоны – нестабильные, сильно взаимодействующие элементарные частицы (адроны) с нулевым барионным зарядом; состоят из кварка и антикварка.

Мейоз - способ деления клеток, в результате которого происходит уменьшение числа хромосом в два раза. Одна диплоидная клетка (содержащая два набора хромосом) после двух быстро следующих друг за другом делений дает начало четырем гаплоидным (содержащим по одному набору хромосом) клеткам.

Метагалактика - совокупность звѐздных систем (галактик), частью которой является всѐ множество (около 1 млрд.) галактик, доступных современным телескопам. Наша Галактика, или система Млечного Пути, - одна из звѐздных систем, входящих в состав М. Иногда М. неудачно называется Большой Вселенной. С возрастанием мощи телескопов становится доступной для наблюдений всѐ большая область М. (некоторые авторы называют М. только эту, доступную для наблюдений область).

Возможности конкретного исследования М. открылись после того, как в 20-х гг. 20 в. при помощи наибольших тогда телескопов удалось доказать, что многие из известных ранее светлых туманностей, звѐздная природа которых долгое время оставалась под сомнением, являются в действительности гигантскими звѐздными системами, подобными нашей Галактике Детальные исследования внегалактических объектов привели к открытию галактик разных типов, в частности радиогалактик, квазаров и др. В пространстве между галактиками находятся отдельные звѐзды, а также межгалактический газ, космические лучи, электромагнитное излучение; внутри скоплений галактик, по-видимому, иногда содержится и космическая пыль. Средняя плотность вещества в известной нам части М. оценивается различными авторами от 10-31 до 10-30 г/см3. Наблюдаются, однако, значительные местные неоднородности, иногда крупного масштаба, связанные с наличием структурных образований внутри М. Многие галактики составляют группировки различной степени сложности - двойные и более сложные кратные системы; скопления, включающие десятки, сотни и тысячи галактик; облака, содержащие десятки тысяч (и более) галактик. Так, например, наша Галактика и около полутора десятков ближайших к ней галактик являются членами небольшого скопления, т. н. местной группы

21

галактик. Последняя, по-видимому, входит в состав гигантского облака, в центральном ядре которого находится скопление, содержащее несколько тысяч галактик и видимое в созвездиях Девы и Волос Вероники на расстоянии около 12-14 млн. пс (около 40 млн. световых лет) от нас. О размерах, форме и строении М. в целом пока ничего не известно. Распределение галактик в масштабе всей известной части М. не обнаруживает систематического падения плотности в каком-либо направлении, что могло бы указывать на приближение к границам М. Отсутствие такого падения плотности может свидетельствовать об относительно малых размерах известной нам области по сравнению с размерами М. Каковы бы ни были эти размеры, М. нужно рассматривать как огромную, но конечную совокупность галактик, обладающую в течение длительного времени определѐнными особенностями строения и движения.

К таким особенностям может относиться и взаимное удаление галактик, охватывающее всю М. или еѐ часть. Т. о., М. представляет собой конечное и преходящее структурное образование в вечной и бесконечной Вселенной, содержащей, в частности, бесчисленное множество галактик.

Методология - учение о структуре, логической организации, методах и средствах деятельности. М. в этом широком смысле образует необходимый компонент всякой деятельности, поскольку деятельность становится предметом осознания, обучения и рационализации. Методологическое знание выступает в форме как предписаний и норм, в которых фиксируются содержание и последовательность определѐнных видов деятельности (нормативная М.), так и описаний фактически выполненной деятельности (дескриптивная М.). В обоих случаях основной функцией этого знания является внутренняя организация и регулирование процесса познания или практического преобразования какого-то объекта. В современной литературе под М. обычно понимают, прежде всего М. научного познания, т. е. учение о принципах построения, формах и способах научно-познавательной деятельности. М. науки даѐт характеристику компонентов научного исследования: его объекта, предмета анализа, задачи исследования (или проблемы), совокупности исследовательских средств, необходимых для решения задачи данного типа, а также формирует представление о последовательности движения исследователя в процессе решения задачи. Наиболее важными точками приложения М. являются постановка проблемы (именно здесь чаще всего совершаются методологические ошибки, приводящие к выдвижению псевдопроблем или существенно затрудняющие получение результата), построение предмета исследования и построение научной теории, а также проверка полученного результата с точки зрения его истинности, т. е. соответствия объекту изучения.

Механика – учение о равновесии и движении тел в пространстве и времени, раздел физики.

22

Механицизм - односторонний метод познания и миропонимания, основывающийся на представлении о том, что все многообразные формы движения материи могут быть сведены к закономерностям одной механической формы движения.

Микроэволюция – совокупность эволюционных изменений, происходящих в генофондах популяций за сравнительно небольшой промежуток времени.

Минерал (франц. minéral, от позднелат. minera - руда) – природное тело, приблизительно однородное по химическому составу и физическим свойствам, образующееся в результате физико-химических процессов на поверхности или в глубинах Земли (и других космических тел), главным образом как составная часть горных пород, руд, метеоритов. М. в подавляющем большинстве - твѐрдые тела, подчиняющиеся всем законам физики твѐрдого тела; реже встречаются жидкие М. (например, вода, ртуть самородная). Отнесение воды к М. - вопрос дискуссионный, но лѐд общепринято считать М.

Митоз - наиболее распространенный способ воспроизведения клеток, обеспечивающий тождественное распределение генетического материала между дочерними клетками и преемственность хромосом в ряду клеточных поколений. В митозе хромосомы удваиваются путем продольного расщепления их и равномерного распределения между до-черными клетками.

Модификация (в биологии) — ненаследственное изменение признаков организма, возникающее под влиянием изменившихся условий внешней среды.

Молекула (новолат. molecula - уменьшит. от лат. moles - масса) - микрочастица, образованная из атомов и способная к самостоятельному существованию, наименьшая устойчивая электрически нейтральная частица вещества, сохраняющая его основные химические свойства; состоящая из атомов одинаковых или различных химических элементов; содержащая равное количество электрически заряженных частиц противоположного знака. Молекулы ограничивают предел делимости вещества. От состава и строения молекул зависят физические, химические и биологические свойства веществ.

Молекулярная биология - отрасль биологии, исследующая проявление жизни на молекулярном уровне. Основная задача молекулярной биологии состоит в выяснении роли биологически важных молекул: в росте и развитии организмов, в хранении и передаче наследственной информации, в превращении энергии в живых клетках и других явлениях. Молекулярная биология - наука, ставящая своей задачей познание природы явлений жизнедеятельности путѐм изучения биологических объектов и систем на уровне, приближающемся к молекулярному, а в ряде случаев и достигающем

23

этого предела. Конечной целью при этом является выяснение того, каким образом и в какой мере характерные проявления жизни - такие, как наследственность, воспроизведение себе подобного, биосинтез белков, возбудимость, рост и развитие, хранение и передача информации, превращения энергии, подвижность и т. д.- обусловлены структурой, свойствами и взаимодействием молекул биологически важных веществ, в первую очередь двух главных классов высокомолекулярных биополимеров - белков и нуклеиновых кислот. Отличительная черта М. б. - изучение явлений жизни на неживых объектах или таких, которым присущи самые примитивные проявления жизни. Таковыми являются биологические образования от клеточного уровня и ниже: субклеточные органеллы,- такие, как изолированные клеточные ядра, митохондрии, рибосомы, хромосомы, клеточные мембраны; далее - системы, стоящие на границе живой и неживой природы, - вирусы, в том числе и бактериофаги, и кончая молекулами важнейших компонентов живой материи - нуклеиновых кислот и белков.

М. б. - новая область естествознания, тесно связанная с давно сложившимися направлениями исследований, которые охватываются биохимией, биофизикой и биоорганической химией. Разграничение здесь возможно лишь на основе учѐта применяемых методов и по принципиальному характеру используемых подходов.

Мутации - стойкие изменения наследственных структур живой материи, ответственных за хранение и передачу генетической информации.

Наблюдение - один из основных эмпирических методов исследования, состоящий в преднамеренном, систематическом и целенаправленном восприятии явлений с целью изучения их специфических изменений в определенных условиях и отыскания смысла этих явлений, который непосредственно не дан. Н. включает элементы теоретического мышления (замысел, система методических приемов, осмысление и контроль результатов) и количественные методы анализа (шкалирование, факторизация данных и др.). Точность предустановленных рамок Н. зависит от состояния знаний в исследуемой области и поставленной задачи. На результатах Н. существенно сказывается уровень опыта и квалификации наблюдателя. Несмотря на все предосторожности, Н. всегда характеризуется некоторой субъективностью; оно может создавать установку, благоприятную для фиксации значимого факта, что порождает интерпретацию фактов в духе ожиданий наблюдателя. Отказ от преждевременных обобщений и выводов, многократность Н., контроль с помощью других методов исследования позволяют обеспечить объективность Н.

Натурфилософия – умозрительное истолкование природы, рассматриваемой в ее целостности.

24

Наука - сфера человеческой деятельности, функцией которой является выработка и теоретическая систематизация объективных знаний о действительности; одна из форм общественного сознания. В ходе исторического развития Н. превращается в производительную силу общества и важнейший социальный институт. Понятие "Н." включает в себя как деятельность по получению нового знания, так и результат этой деятельности - сумму полученных к данному моменту научных знаний, образующих в совокупности научную картину мира. Термин "Н." употребляется также для обозначения отдельных отраслей научного знания.

Непосредственные цели Н.- описание, объяснение и предсказание процессов и явлений действительности, составляющих предмет еѐ изучения на основе открываемых ею законов, т. е. в широком смысле - теоретическое отражение действительности. НАУКА - особый вид познавательной деятельности, направленной на выработку объективных, системно организованных и обоснованных знаний о мире. Взаимодействует с другими видами познавательной деятельности: обыденным, художественным, религиозным, мифологическим, философским постижением мира. Н. ставит своей целью выявить законы, в соответствии с которыми объекты могут преобразовываться в человеческой деятельности. Поскольку в деятельности могут преобразовываться любые объекты: фрагменты природы, социальные подсистемы и общество в целом, состояния человеческого сознания и т.п., постольку все они могут стать предметами научного исследования. Н. изучает их как объекты, функционирующие и развивающиеся по своим естественным законам. Она может изучать и человека как субъекта деятельности, но тоже в качестве особого объекта.

Негэнтропия – мера упорядоченности системы, принимает только отрицательные значения.

Неинерциальные системы – системы отсчета, движущиеся друг относительно друга с ускорением или замедлением.

Нестационарные звезды - характеризуются заметными изменениями физического состояния внешних слоев за сравнительно короткие интервалы времени, что проявляется в изменении их спектров.

Номогенез – антидарвиновская концепция развития живой природы, согласно которой эволюция совершается под действием внутренних, заранее определенных причин.

Ноосфера (от греч. noos - разум) - новое эволюционное состояние биосферы, при котором разумная деятельность человека становится решающим фактором ее развития. Понятие ноосферы введено французскими учеными Э. Леруа и П. Тейяром де Шарденом (1927), В. И. Вернадский развил представление о ноосфере как качественно новой форме организованности, возникающей при взаимодействии природы и общества, в

25

результате преобразующей мир творческой деятельности человека, опирающейся на научную мысль.

Нуклоны - общее название для протонов и нейтронов -частиц, образующих атомные ядра.

Обобщение - форма приращения знания путем мысленного перехода от частного к общему, который обычно сопровождается и переходом на более высокую ступень абстракции.

Относительности принцип – во всех инерциальных системах отсчета движение объектов происходит по одинаковым законам.

Относительности теория Эйнштейна – физическая теория,

рассматривающая пространственно-временные свойства физических процессов. Эти свойства зависят от полей тяготения в данной области пространственно-временного континуума (Общая теория относительности или теория тяготения Эйнштейна, создана 1915-1916 г.г). Физические явления, описываемые теорией относительности, проявляются при скоростях движения тел, близких к скорости света в вакууме. В основе теории относительности лежат два постулата – равноправие всех инерциальных систем отсчета и постоянство скорости света в вакууме.

Основные эффекты специальной теории относительности: существование предельной скорости передачи любых взаимодействий, которая совпадает со скоростью света в вакууме; относительность одновременности; замедление течения времени в быстро движущемся объекте; сокращение продольных размеров тел в направлении движения.

Теория относительности выявила ограниченность представлений классической физики об «абсолютном пространстве и времени», неправомерность их обособления от материи.

Палеолит - древний каменный век. Начало палеолита - около 2 млн лет назад. Конец палеолита датируется 12—10 тыс. лет назад.

Панспермия - гипотеза о возможности переноса жизни во Вселенной с одного космического тела на др.; видоизменяясь, существовала с древности до нач. 20 в. Согласно панспермии (Аррениус и др.), рассеянные в мировом пространстве зародыши жизни (напр., споры микроорганизмов) переносятся с одного небесного тела на другое с метеоритами или под действием давления света. С помощью панспермии объясняли и появление жизни на Земле. После открытия космических лучей и выяснения действия радиации на биологические объекты гипотеза имеет мало приверженцев.

Парадигма – признанные всеми научные достижения, способ организации научного знания, который в течение определенного времени дает научному сообществу определенное видение мира, модель постановки

26

проблем и их решения. Смена парадигм происходит в ходе научных революций.

Парсек (пк) - применяемая в астрономии единица длины. Звезда, расположенная на расстоянии 1 пк, имеет годичный параллакс, равный одной угловой секунде (1 пк = 3,26 световых лет).

Пассионарность – в концепции Л.Н.Гумилева повышенная тяга к действию у людей, возникающая из-за их специфической способности усваивать больше энергии, чем необходимо для нормальной жизнедеятельности. Появляется в результате мутаций.

Переменные звезды - звезды, у которых наблюдаются колебания яркости.

Перигелий - ближайшая к Солнцу точка орбиты небесного тела, движущегося вокруг Солнца. Вследствие действия возмущающих сил планет происходит изменение положения перигелия в пространстве (прецессия).

Плазма - частично или полностью ионизированный газ, в котором плотности положительных и отрицательных зарядов практически одинаковы; четвертое агрегатное состояние вещества.

Планеты (позднелат., единственное число planeta, от греч. Astèr planétes - блуждающая звезда) - большие небесные тела, движущиеся вокруг Солнца и светящиеся отраженным солнечным светом; размеры и массы П. на несколько порядков меньше, чем у Солнца. Ещѐ в глубокой древности были обнаружены семь небесных светил, изменяющих своѐ положение ("блуждающих") среди звѐзд: Солнце, Луна, Меркурий, Венера, Марс, Юпитер, Сатурн. Считалось, что все эти светила, названные планетами, обращаются вокруг Земли. Лишь в начале 16 в. создатель гелиоцентрической системы мира Н. Коперник показал, что только Луна движется вокруг Земли, а остальные П., как и Земля, движутся вокруг Солнца, которое является, таким образом, центральным телом системы.

В новое время были открыты ещѐ три планеты: Уран (1781, В. Гершель), Нептун (1846, Дж. Адамс, У. Леверье, И. Галле), Плутон (1930, П. Ловелл, К. Томбо). В 2006 г. Плутон исключен из состава планет. Таким образом, известно восемь больших П. Кроме того, открыто несколько тысяч малых планет (астероидов), размеры которых составляют от нескольких сотен до 1 км и меньше; они движутся главным образом между орбитами Марса и Юпитера.

Планетарные туманности - система из звезды, называемой ядром туманности, и симметрично окружающей ее светящейся газовой оболочки.

Популяция (позднелат. populatio, от лат. populus - народ, население) - в генетике, экологии и эволюционном учении - совокупность особей одного вида, более или менее длительно занимающая определѐнное пространство и

27

воспроизводящая себя в течение большого числа поколений. Особи одной П. имеют большую вероятность скрещиваться друг с другом, чем с особями других П.; это связано с тем, что данная совокупность особей отделена от других таких же совокупностей особей различными формами изоляции. Основной характеристикой П., определяющей еѐ центральное положение как элементарной единицы эволюционного процесса, является еѐ генетическое единство: в пределах П. в той или иной степени осуществляется панмиксия (смешивание). Вместе с тем особям, составляющим П., присуща генетическая гетерогенность (в пределах единого генофонда П.), определяющая приспособленность П. к различным условиям среды обитания и создающая столь важный для эволюции резерв наследственной изменчивости. Вследствие генетической и морфофизиологической неравноценности особей, неоднородности окружающей среды П. имеет сложную структуру: особи различаются по полу и возрасту, принадлежности к разным, обычно перекрещивающимся поколениям, к разным фазам жизненного цикла, к тем или иным малоустойчивым группировкам внутри П. (стадо, колония, семья и т.п.).

Популяционная генетика - раздел генетики, изучающий генетическое строение и динамику генетического состава популяций.

Природа - 1) в широком смысле - всѐ сущее, весь мир в многообразии его форм; понятие П. в этом значении стоит в одном ряду с понятиями материи, универсума, Вселенной.

2) В более узком смысле - объект науки, а точнее - совокупный объект естествознания ("наук о П."). При этом разные естественные науки изучают различные аспекты П. и выражают результаты своего исследования в форме универсальных, но достаточно конкретных законов (типа, например, законов механики, которые характеризуют механическое движение в П., а не П. как таковую). П. в целом выступает как общее понятие, задающее принципиальную схему понимания и объяснения того или иного конкретного предмета изучения (например, представления о пространстве и времени, движении, причинности и др.). Такое общее понятие П. разрабатывается в рамках философии и методологии науки, которые выявляют его основные характеристики, опираясь при этом на результаты естественных наук. Как предельная абстракция, основными характеристиками которой являются универсальность, законосообразность и самодостаточность, понятие П. выдвигается на первые роли в социально-культурном плане в эпоху Возрождения в условиях борьбы против религиозного догматизма и средневековой схоластики (эту линию ярко выражают ориентированное на человека искусство Возрождения и материалистическая философская система), но закрепляется оно лишь с утверждением опытного естествознания (16-17 вв.).

28

Современное естествознание наследует традиции понимания П., выработанные в новое время, но одновременно существенно обогащает их. Это выражается в представлениях о развитии П. и его специфических закономерностях, о различных формах движения материи и различных структурных уровнях организации П., в расширении представлений о типах причинных связей и т.п. Например, с созданием теории относительности существенно видоизменились взгляды на пространственно-временную организацию объектов П.; развитие современной космологии обогащает представления о направлении естественных процессов; достижения физики микромира способствуют значительному расширению понятия причинности; прогресс экологии привѐл к пониманию глубоких принципов целостности П. как единой системы.

Продуценты - в большинстве своем зеленые растения, трансформирующие световую энергию в потенциальную химическую. Эта энергия сосредоточивается в сложных органических соединениях (белках, жирах, углеводах), созданных из неорганических веществ, которые поставляются окружающей абиотической средой.

Прокариоты (лат. pro–вперед, до и греч. karion–ядро) – формы жизни, организмы, не обладающие оформленным клеточным ядром: вирусы, бактерии,сине-зеленые водоросли.

Пространство - форма существования материи, проявляющаяся в виде пространственных характеристик взаимного расположения материальных систем (объектов): впереди, позади, вне, внутри, около, далеко, близко и т. д.; их координат, расстояний между ними, углами направлений и т.п. Состояние материи, характеризующееся наличием протяженности (длины, ширины и высоты) и объема. П. и время - основные формы существования материи.

Протозвѐзды - условное название тел, из которых возникают звѐзды. Представление о П. оформилось в связи с учением о звѐздных ассоциациях, развитых в 1947-48 г.г. советскими астрономами В.А. Амбарцумяном и Б. Е. Маркаряном. Звѐздные ассоциации характеризуются неравномерным распределением звѐзд; большие О-ассоциации, как правило, обладают несколькими ядрами, представляющими собой тесные звѐздные группы: рассеянные звѐздные скопления, кратные звѐзды типа трапеции Ориона и звѐздные цепочки, содержащие обычно горячие звѐзды высокой светимости.

Исследования показали, что эти звѐздные группы неустойчивы, быстро распадаются; они состоят из "молодых" звѐзд и, возможно, являются центрами звездообразования. В звѐздных ассоциациях обычно одновременно существует по нескольку таких центров. Одиночные звѐзды в звѐздных ассоциациях, вероятно, представляют собой результат разрушения ранее существовавших звѐздных групп. Указанные тесные звѐздные группы, имеющие обычно массы, в сотни раз превышающие массу Солнца, часто

29

обладают относительно небольшими линейными размерами - около 1 пс. Все эти факты наряду с некоторыми другими привели к выводу, что звѐзды в звѐздных ассоциациях возникают в основном группами из тел сравнительно малого объѐма, поперечником не более 0,1 пс, и относительно большой плотности.

Пульсар (англ. pulsars - сокр. от Pulsating Sources of Radioemission -

пульсирующие источники радиоизлучения) - космические источники импульсного электромагнитного излучения, открытые в 1967 г. группой Э. Хьюиша (Великобритания). Импульсы пульсаров повторяются с периодом от тысячных долей секунды до секунд с высокой точностью.

Большинство пульсаров излучает в радиодиапазоне от метровых до сантиметровых волн. Пульсары в Крабовидной туманности и ряд других излучают также в оптическом, рентгеновском и гамма-диапазонах. Радиопульсары отождествляются с быстровращающимися нейтронными звездами, у которых имеется активная область, генерирующая излучение в узком конусе. Этот конус бывает направлен в сторону наблюдателя через промежутки времени, равные периоду вращения звезды. Энергия излучения черпается из энергии вращения звезды, поэтому ее период вращения (период пульсара) постепенно возрастает. Кроме радио-пульсаров открыты пульсары, наблюдающиеся только в рентгеновском или гамма-диапазонах; они имеют периоды от нескольких до сотен секунд и входят в тесные двойные звездные системы. Источник энергии их излучения, согласно современным представлениям, - гравитационная энергия, выделяющаяся при аккреции на нейтронную звезду или черную дыру вещества, перетекающего от соседней нормальной звезды.

Энергия, излучаемая в импульсах, составляет лишь малую долю его полной энергии. Почти все известные пульсары находятся в нашей Галактике. У каждого пульсара свой период пульсаций; они лежат в диапазоне от 640 импульсов в секунду до одного импульса каждые 5 с.

Периоды большинства пульсаров составляют от 0,5 до 1 с. Точные измерения показывают, что обычно период между импульсами возрастает на одну миллиардную долю секунды в сутки; как раз этого следует ожидать при замедлении вращения звезды, теряющей энергию в процессе излучения.

Открытие пульсаров в 1967 г. было большой неожиданностью, поскольку такие явления не предсказывались ранее. Вскоре стало ясно, что это явление связано либо с радиальными пульсациями, либо с вращением звезд. Но ни обычные звезды, ни даже белые карлики не могут естественным образом пульсировать с такой высокой частотой. Кроме этого. Они не могут вращаться так быстро - центробежная сила разорвет их. Это может быть только очень плотное тело, состоящее из вещества, предсказанного Л.Д.Ландау и Р.Оппенгеймером в 1939 г. В этом веществе ядра атомов

30