Становление и развитие науки

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

1 вопрос. Что такое наука?

2 вопрос. Что такое эмпирические методы познания?

3 вопрос. Каковы важнейшие идеи античной науки?

4 вопрос. Законы классической механики Ньютона

5 вопрос. Становление и эволюция химии, историческая система уровней, система знания

6 вопрос. Объект мегамира, масштаб мегамира, измерение и рост между объектами мегамира

7 вопрос. Живая система, основные признаки живой системы

8 вопрос. Структурные уровни организации живой материи

познание наука механика мегамир

1 вопрос. Что такое наука?

Наука

Наука, сфера человеческой деятельности, функцией которой является выработка и теоретической систематизация объективных знаний о действительности; одна из форм общественного сознания. В ходе исторического развития Н. превращается в производительную силу общества и важнейший социальный институт. Понятием "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 её изучения на основе открываемых ею законов, т. е. в широком смысле -- теоретическое отражение действительности.

Наука и другие формы освоения действительности. Будучи неотъемлемой от практического способа освоения мира, Н. как производство знания представляет собой весьма специфическую форму деятельности, существенно отличную как от деятельности в сфере материального производства, так и от др. видов собственно духовной деятельности. Если в материальном производстве знания лишь используются в качестве идеальных средств, то в Н. их получение образует главную и непосредственную цель, независимо от того, в каком виде воплощается эта цель -- в виде ли теоретического описания, схемы технологического процесса, сводки экспериментальных данных или формулы какого-либо препарата. В отличие от видов деятельности, результат которых в принципе бывает известен заранее, задан до начала деятельности, научная деятельность правомерно называется таковой лишь постольку, поскольку она даёт приращение нового знания, т. е. её результат принципиально нетрадиционен. Именно поэтому Н. выступает как сила, постоянно революционизирующая др. виды деятельности.

От эстетического (художественного) способа освоения действительности, носителем которого является искусство, Н. отличает стремление к обезличенному, максимально обобщённому объективному знанию, в то время как в искусстве результаты художественного познания неотделимы от индивидуально-неповторимого личностного элемента. Часто искусство характеризуют как "мышление в образах", а Н. -- как "мышление в понятиях", имея целью подчеркнуть, что первое развивает преимущественно чувственно-образную сторону творческой способности человека, а Н. -- в основном интеллектуально-понятийную. Однако эти различия не означают непроходимой грани между Н. и искусством, которые объединяет творчески-познавательное отношение к действительности. С одной стороны, в построениях Н., в частности в конструкции теории, в математической формуле, в схеме эксперимента или его идее, существенную роль нередко играет эстетический элемент, что специально отмечали многие учёные. С др. стороны, произведения искусства несут, помимо эстетической, и познавательную нагрузку. Так, первые шаги К. Маркса в понимании социально-экономической сущности денег в буржуазном обществе опирались, в частности, на анализ произведений И.В. Гёте и У. Шекспира.

С развитием письменности, в странах древних цивилизаций накапливались и осмысливались эмпирические знания о природе, человеке и обществе, возникали зачатки математики, логики, геометрии, астрономии, медицины. Предшественниками современных учёных были философы Древней Греции и Рима, для которых размышления и поиск истины становятся основным занятием. В Древней Греции появляются варианты классификации знаний.

Наука в современном понимании начала складываться с XVI--XVII веков. В ходе исторического развития её влияние вышло за рамки развития техники и технологии. Наука превратилась в важнейший социальный, гуманитарный институт, оказывающий значительное влияние на все сферы общества и культуру. Объём научной деятельности с XVII века удваивается примерно каждые 10--15 лет (рост открытий, научной информации, числа научных работников).

В развитии науки чередуются экстенсивные и революционные периоды -- научные революции, приводящие к изменению её структуры, принципов познания, категорий и методов, а также форм её организации. Для науки характерно диалектическое сочетание процессов её дифференциации и интеграции, развития фундаментальных и прикладных исследований.

2 вопрос. Что такое эмпирические методы познания?

В недалеком прошлом считалось, что познание имеет две ступени:

1. чувственное отражение действительности,

2. рациональное (разумное) отражение действительности.

Затем, когда все больше прояснялось, что у человека чувственное в ряде моментов пронизывается рациональным, стали приходить к мнению, что уровнями познания являются эмпирические и теоретические, а чувственное и рациональное - это способности, на базе которых формируется эмпирическое и теоретическое знание.

Эмпирическое познание, или чувственное, или живое созерцание - это сам процесс познания, включающий в себя три взаимосвязанные формы:

1. ощущение - отражение в сознании человека отдельных сторон, свойств предметов, непосредственное воздействие их на органы чувств;

2. восприятие - целостный образ предмета, непосредственно данный в живом созерцании совокупности всех своих сторон, синтез данных ощущений;

3. представление - обобщенный чувственно-наглядный образ предмета, воздействовавшего на органы чувств в прошлом, но не воспринимаемого в данный момент.

Различают образы памяти и воображения. Образы предметов обычно нечеткие, расплывчатые, усредненные. Но зато в образах обычно выделены наиболее важные свойства предмета и отброшены несущественные.

Ощущения по органу чувств, через который они получены, делятся на зрительные (самые важные) слуховые, вкусовые и др. Обычно ощущения являются составной частью восприятия.

Как видим, познавательные способности человека связаны с органами чувств. Человеческий организм имеет экстерорецептивную систему, направленную на внешнюю среду (зрение, слух, вкус, обоняние и др.) и интерорецептивную систему, связанную с сигналами о внутреннем физиологическом состоянии организма.

Теоретическое познание наиболее полно и адекватно выражено в мышлении. Мышление - это процесс обобщенного и опосредованного отражения действительности, осуществляющейся в ходе практической деятельности и обеспечивающий раскрытие ее основных закономерных связей (на основе чувственных данных) и их выражение в системе абстракции.

Различают два уровня мышления

1.рассудок - исходный уровень мышления, на котором оперирование абстракциями происходит в пределах неизменной схемы, шаблона; это способность последовательно и ясно рассуждать, правильно строить свои мысли, четко классифицировать, строго систематизировать факты.

2. Разум (диалектическое мышление) - высший уровень теоретического познания, творческое оперирование абстракциями и сознательное исследование их собственной природы.

Рассудок - это обычное житейское мышление, здоровых высказываний и доказательств, обращая основное внимание на форму знания, а не на его содержание. С помощью разума человек постигает сущность вещей, их законы и противоречия. Главная задача разума - объединить многообразное, выявить коренные причины и движущие силы изучаемых явлений. Логика разума - диалектика, представленная как учение о формировании и развитии знаний в единстве их содержания и формы. Процесс развития включает в себя взаимосвязь рассудка и разума и их взаимные переходы из одного в другое и наоборот. Разум и рассудок имеют место и при живом созерцании, и при абстрактном мышлении, т.е на эмпирическом и теоретическом уровнях научного познания.

Но процесс мышления не всегда осуществляется в развернутом и логическом виде. Важное место в познании занимает интуиция (догадка). Интуицию издавна делят на чувственную и интеллектуальную. Также интуиция бывает технической, научной, обыденной, врачебной и т.п., в зависимости от специфики деятельности субъекта. Интуиция - это непосредственное знание, которое не опирается на логическое доказательство.

Познание связано с практикой - материальным освоением общественным человеком окружающего мира, взаимодействием человека с материальными системами. В практике люди преобразуют и создают материальные вещи, т.е. идет опредмечивание, или материализация намерений людей. Практика имеет две взаимосвязанные сферы: производство предметов потребления и производство орудий труда.

Практика и познание, практика и теория взаимосвязаны и воздействуют друг на друга. В их взаимоотношениях содержится противоречие. Стороны могут быть в соответствии, гармонии, но могут быть и дисгармонии, доходящие до конфликта. Преодоление противоречий ведет к развитию и теории, и практики.

Научными методами эмпирического исследования являются наблюдения, описания, измерения, эксперименты.

Наблюдение - целенаправленное восприятие явлений объективной действительности.

Описание - фиксация средствами естественного или искусственного языка сведений об объекте.

Измерение - сравнение объекта по каким-либо сходным свойствам или сторонам.

Эксперимент - наблюдение в специально создаваемых и контролируемых условиях, что позволяет восстановить ход явления при повторении условий.

Существует несколько видов эксперимента:

1) лабораторный, 2) естественный, 3) исследовательский, 4) проверочный, 5) воспроизводящий, 6) изолирующий, 7) количественный, 8) физический, 9) химический и т.д.

Среди научных методов теоретического исследования выделяют формализацию, оксиомотический метод и гипотетико-дедуктивный метод.

Формализация - это отображение содержательного знания в знаковой форме (формализованный язык).

Аксиоматический метод - способ построения научной теории, основанный на некоторых исходных положениях - оксиомах (постулатах), из которых остальные все утверждения этой теории выводятся чисто логическим путем, посредством доказательства. Для вывода теорем из оксиом (и вообще одних формул из других) формулируются специальные правила вывода.

Гипотетико-дедуктивный метод - это создание системы дедуктивно связанных между собой гипотез, из которых в конечном счете выводятся утверждения об эмпирических (опытных) фактах. (Дедукция - выведение заключений из гипотез (предпосылок), истинное заключение которых неизвестно). Это значит, что заключение, вывод, полученный на основе этого метода, неизбежно будет лишь вероятностным.

Гипотеза исследования - это научно обоснованное предположение о структуре изучаемого явления или о характере связей между его компонентами.

Таким образом, эмпирический и теоретический уровни исследования различны. Это различие основано на неодинаковости:

1. способов (методов) самой познавательной активности;

2. характером достигаемых научных результатов.

Для эмпирического познания характерна фактофиксирующая деятельность: вырабатываются исследовательские программы, организуются наблюдения, эксперименты, описание экспериментальных данных, их классификация, первичное обобщение.

В эмпирическом познании преобладает чувственный аспект, в теоретическом - рациональный (разумный). Их соотношение находит свое отражение в методах, используемых на каждом этапе.

3 вопрос. Каковы важнейшие идеи античной науки?

Программа Пифагора

Это очень интересное и загадочное явление греческой философии. Пифагорейская школа возникла как некое братство или религиозный орден, подчиненный строгим правилам общежития и поведения. Их целью было достижения определенного типа жизни, основанного на самоуглублении. Учение воспринималось как тайна, знать которую дозволялось лишь адептам и разглашение которой строжайше запрещалось - лишь после смерти Пифагора это сделал его последователь Филолай, из-за нужды обнародовавший три книги пифагорейцев.

В то время как в других сектах для того, чтобы высвободить душу из тела и соединить ее с божеством, использовали мистические средства, применяя музыку и танцы, которые приводили человека в состояние экзальтации, Пифагор делал упор на аскетической жизни и научных исследованиях. В V в. в союзе произошел раскол на «акусматиков» и «математиков». «Акусматики» желали придерживаться в союзе орфического духа и примыкали к его мистическим и сакральным направлениям; «математики», не нарушая связей и веры акусматиков, желали, однако, быть прежде всего людьми науки и в этой сфере деятельности служить союзу. У первых преобладала вера в мистические таинства, а у вторых - стремление к рациональному объяснению действительности. Последние, «математики», и превратили религиозный союз в научную школу.

Идея первоначала. Пифагорейцы были первыми математиками, и поскольку числа - первые начала в математике, то они и распространили их на весь мир. По их мнению, в основе всего лежит математическая регулярность - время, пространство, циклы биологического развития, музыку и т.д. можно представить как определенное числовое соответствие. Важно, что под числом пифагорейцы понимали не абстракцию: числа были для античного мышления реальными, даже более реальными, чем вещи, и в этом смысле понимались как начала всех вещей. Числа - это реальность, физис вещей, проявляющийся в геометрических формах: единица равна точке; два - линии; три - треугольнику; четыре - пирамиде. Эти фигуры - основы реальности. Далее: пять - обозначает характеристики физических тел, в частности, цвет; шесть - жизнь; семь - душу; восемь - любовь; девять - справедливость; десять - совершенство Вселенной. Пифагорейцы пытаются построить идеальный мир вечных сущностей, чтобы затем вывести все сущее из него, поэтому мир (и все вещи) у них не состоит из числа, а подобны ему: вещи существуют, подражая числам.

Философия числа. По мнению пифагорейцев, числа состоят из двух элементов - определенного и неопределенного. Это связано с тем, что числа образуют некоторое неопределенное множество (1, 2. 3, … n) - их неопределенно сколько, которое потом само себя определяет и ограничивает - каждое число в отдельности и группа чисел определены и конкретны.. Т.е. число составляют два элемента - 1) неопределенный и бесконечный; 2) определенный и ограничивающий. В четных числах доминирует неопределенное (поэтому они менее совершенны), а нечетных - ограниченное. Кроме того, нечетные числа были мужскими и квадратными, а четные - женскими и прямоугольными. Самым совершенным числом мыслилась декада - 10, т.к. 10 =1+2+3+4, кроме того в ней четыре четных и нечетных числа. Число десять объявлялось верхом совершенства.

Идея космоса как порядка. Если мир подобен числу, а число есть порядок (согласование предельных элементов с беспредельными), то все - это порядок. По-гречески порядок - это космос. Мир, в котором господствовали слепые непредсказуемы силы, был преодолен, т.к. число вызывало порядок, рациональность и истину. Если мы познали число, то познаем и подражающий ему космос.

Значение пифагорейцев. В первую очередь исследованиями пифагорейцев были связаны известные концепции, а именно: теория числа, понятого как начало мира, и убеждение в гармоничности мира. Также в учении пифагорейцев нам важно подчеркнуть единство математики и философии, что привело к тому, что числа (и - шире говоря - все математические структуры и отношения вообще) получили статус самостоятельного предмета исследования, а философия обрела новую интуицию, новый поворот мысли к чистому и совершенному идеальному.

4 вопрос. Законы классической механики Ньютона

Итак, воспользовавшись концепцией причинно-следственной связи, Ньютон ввел в классическую физику понятие силы. Более того, он предположил прямую пропорциональность между величиной силы и скоростью изменения количества движения. Такая пропорциональность составляет содержание второго закона классической механики, выражаемого обычно в виде основного уравнения динамики

Второй закон Ньютона неоднократно подвергался ревизии со стороны последователей, поскольку совершенно не очевидна пропорциональность силы и скорости изменения импульса.

В начале 60-х гг. XX столетия Норман Дин высказал предположение, согласно которому сила должна быть представлена в виде степенного ряда по времени. Он даже построил машину, которая якобы должна была летать за счет внутренних сил. Воззрения Дина приводили к несоблюдению закона сохранения импульса и, как следствие, к предположению о неоднородности пространства. Поддержки в рамках современной парадигмы и, что гораздо важнее, экспериментального подтверждения они не получили.

Основным объектом неприятия в Ньютоновской механике служило понятие силы. Попытки устранить силу из механики продолжались на протяжении нескольких столетий и привели к формулировке: бессиловой механики Герца, механики Лагранжа, механики Гамильтона, Якоби и некоторых других, менее значимых теорий. Слабым местом всех этих, безусловно, очень полезных концепций, являлось то, что взамен силы они предлагали ничуть не более понятные заменители: функцию Лагранжа, функцию Гамильтона и т. д. Тем не менее эти работы и по сей день составляют золотой фонд теоретической механики и широко используются на практике.

Современная трактовка бессиловой механики отличается одной интересной чертой. В Ньютоновской трактовке причинно-следственных связей ведущая роль отводилась причине, персонифицированной силой. Бессиловые механики основную роль отводили следствию, сосредотачивая свое внимание на пути его достижения.

Представьте себе материальную точку, перемещающуюся из положения A в положение B (рисунок выше). Это перемещение может происходить по траектории 1, траектории 2, траектории 3 и т. д.

В бессиловой механике частица “осматривает” все возможные варианты траектории своего движения и выбирает из них одну -- самую удобную. Для этого траектория должна быть численно оценена. В качестве орудия такой оценки используются специальные функции, которые таким образом заменяют силу. Поскольку решение задачи сводится к выбору одного из возможных вариантов, такие методы называют вариационными. Здесь следует заметить, что именно вариационные методы чаще всего используются при решении экономических задач ведущими математиками.

Последнее утверждение классической механики касается симметрии взаимодействий. Согласно этому утверждению сила, с которой тело А действует на тело В равна по величине и противоположна по направлению силе, с которой тело В действует на тело А. Такая симметрия на первый взгляд кажется очевидной, однако уже для случая ядерных сил не выполняется. Возможные причины этого -- отнюдь не бесконечная скорость распространения взаимодействия.

Связь между симметрией взаимодействия и мгновенностью его распространения несложно уяснить себе на следующем примере. Представьте себе молодую супружескую чету Сашу и Дашу. Саша живет в Москве, а Даша во Владивостоке. Между ними роман в письмах. Саша заподозрил Дашу в неверности и пишет ей письмо, исполненное упреков и оскорблений. С его точки зрения между ним и Дашей произошло взаимодействие. Но Даша ничего об этом не знает. Для нее взаимодействия еще нет. Письмо она получит только через месяц. Теперь взаимодействие уже наступило. Но Саша одумался и раскаивается. Как видите, симметрии взаимодействий и в этом случае нет. Она была бы, если бы время распространения взаимодействия оказалось пренебрежимо малым (скажем, выяснение отношений происходило при непосредственной встрече).

Взаимодействие между ядерными частицами осуществляется путем обмена пи- мезонами. Это тяжелые частицы и время их полета не равно нулю подобно времени пересылки письма. Именно поэтому третий закон Ньютона для ядерных сил не выполняется.

5 вопрос. Становление и эволюция химии, историческая система уровней, система знания

При изучении истории развития химии возможны два взаимно дополняющих подхода: хронологический и содержательный. При хронологическом подходе историю химии принято подразделять на несколько периодов. Следует учитывать, что периодизация истории химии, будучи достаточно условной и относительной, имеет скорее дидактический смысл. При этом на поздних этапах развития науки в связи с её дифференциацией неизбежны отступления от хронологического порядка изложения, поскольку приходится отдельно рассматривать развитие каждого из основных разделов науки. Как правило, большинство историков химии выделяют следующие основные этапы её развития:

1.Предалхимический период: до III в.н.э. В предалхимическом периоде теоретический и практический аспекты знаний о веществе развиваются относительно независимо друг от друга. Происхождение свойств вещества рассматривает античная натурфилософия, практические операции с веществом являются прерогативой ремесленной химии.

2.Алхимическийпериод: III-XVI вв. Алхимический период, в свою очередь, разделяется на три подпериода:

· александрийскую,

· арабскую

· европейскую алхимию.

Алхимический период - это время поисков философского камня, считавшегося необходимым для осуществления трансмутации металлов. В этом периоде происходит зарождение экспериментальной химии и накопление запаса знаний о веществе; алхимическая теория, основанная на античных философских представлениях об элементах, тесно связана с астрологией и мистикой. Наряду с химико-техническим "златоделием" алхимический период примечателен также и созданием уникальной системы философии.

3.Период становления (объединения): XVII-XVIII вв. В период становления химии как науки происходит её полная рационализация. Химия освобождается от натурфилософских и алхимических взглядов на элементы как на носители определённых качеств. Наряду с расширением практических знаний о веществе начинает вырабатываться единый взгляд на химические процессы и в полной мере использоваться экспериментальный метод. Завершающая этот период химическая революция окончательно придаёт химии вид самостоятельной науки, занимающейся экспериментальными учением со ставатели.

4. Период количественных законов (атомно-молекулярной теории): 1789 - 1860 гг.

Период количественных законов, ознаменовавшийся открытием главных количественных закономерностей химии - стехиометрических законов, и формированием атомно-молекулярной теории, окончательно завершает превращение химии в точную науку, основанную не только на наблюдении, но и на измерении.

5. Период классической химии: 1860 г. - конец XIX в. Период классической химии характеризуется стремительным развитием науки: создаётся периодическая система элементов, теория валентности и химического строения молекул, стереохимия, химическая термодинамика и химическая кинетика; блестящих успехов достигают прикладная неорганическая химия и органический синтез. В связи с ростом объёма знаний о веществе и его свойствах начинается дифференциация химии - выделение её отдельных ветвей, приобретающих черты самостоятельных наук.

6 вопрос. Объект мегамира, масштаб мегамира, измерение и рост между объектами мегамира

Если микромир - это мир тех объектов, которые не подходят под единицы измерения человека, макромир - это мир объектов, которые сопоставимы с единицами измерения человека, то мегамир - это мир объектов, которые несоизмеримо больше человека.

Проще говоря, вся наша Вселенная - это мегамир. Ее размеры огромны, она безгранична и постоянно расширяется. Вселенную заполняют объекты, которые значительно больше нашей планеты Земля и нашего Солнца. Нередко бывает, что разница между какой-либо звездой за пределами Солнечной системы в десятки раз превосходит Землю.

Исследование мегамира тесно связано с космологией и космогонией.

Наука космология является очень молодой. Она родилась сравнительно недавно - в начале XX в. Можно выделить две главные причины рождения космологии. И, что интересно, обе причины связаны с развитием физики:

1) Альберт Эйнштейн создает свою релятивистскую физику;

2) М. Планк создает квантовую физику.

Квантовая физика изменила взгляды человечества на структуру пространства-времени и структуру физических взаимодействий.

Также очень важную роль сыграла теория А.А. Фридмана о расширяющейся Вселенной. Эта теория очень недолго оставалась недоказанной: только в 1929 г. ее доказал Э. Хаббл. Вернее, он не доказывал теорию, а обнаружил то, что Вселенная действительно расширяется. Причем следует отметить, что в то время причины расширения Вселенной установлены не были. Они были установлены гораздо позже, в наши дни. Они были установлены тогда, когда к ранней Вселенной применили результаты, полученные посредством изучения элементарных частиц в современной физике.

Космогония. Космогония - это раздел науки астрономии, который изучает происхождение галактик, звезд, планет, а также других объектов. На сегодня космогонию можно разделить на две части:

1) космогония Солнечной системы. Эту часть (или вид) космогонии по-другому называют планетной;

2) звездная космогония.

Во 2-й половине XX в. в космогонии Солнечной системы утвердилась точка зрения, согласно которой Солнце и вся Солнечная система образовались из газо-пылевого состояния. Впервые такое мнение было высказано Иммануилом Кантом. В середине XVIII в. Кант написал научную статью, которая называлась: «Космогония, или попытка объяснить происхождение мироздания, образование небесных тел и причины их движения общими законами развития материи в соответствии с теорией Ньютона». Молодой ученый захотел написать эту работу, потому что он узнал: Прусская академия наук предложила конкурс на аналогичную тему. Но Кант не смог собраться с духом и издать свой труд. Спустя какое-то время он пишет вторую статью, которая называлась: «Вопрос о том, стареет ли Земля с физической точки зрения». Первая статья была написана в сложное время: Иммануил Кант уехал из родного Кенигсберга, пытаясь подработать домашним учителем. Не получив ничего ценного (кроме своих познаний), Кант возвращается домой и в 1754 г. издает эту статью. Обе работы позже были объединены в единый трактат, который был посвящен проблемам космологии.

Теорию Канта о происхождении Солнечной системы в дальнейшем стал развивать Лаплас. Француз подробно описал гипотезу образования Солнца и планет из уже вращающейся газовой туманности, учел основные характерные черты Солнечной системы.

7 вопрос. Живая система, основные признаки живой системы

1. Единство химического состава и молекулярная хиральность. В состав живых организмов входят те же химические элементы, что и в объекты неживой природы. Однако соотношение элементов в живом и неживом неодинаково. Элементный состав неживой природы наряду с кислородом представлен в основном кремнием, железом, магнием, алюминием и т.д. В живых организмах 98% химического состава приходится на четыре элемента: углерод, кислород, азот и водород, и, кроме того, живые организмы построены в основном из четырех крупных групп сложных органических молекул-биополимеров: нуклеиновых кислот, белков, полисахаридов, жиров, а также других биологически активных веществ, которые редко встречаются в неживой природе

2. Дискретность и сложная иерархическая структурная организация. Рассматривая любые явления и свойства живой и неживой природы, мы обязательно приходим к проблеме целого и части - наблюдаемые объекты являются частями целого и, в свою очередь, состоят из каких-то других частей. На каждом уровне организации выделяют элементарную единицу и элементарные явления. Элементарная единица - это структура, закономерное изменение которой приводит к элементарному явлению.

3. Обязательность жизни в сообществе (социальность). Каждая отдельная структурная единица живой материи не может существовать изолированно, отдельно от особей своего и других видов. Это относится к любым уровням жизни. Даже само присутствие многочисленных особей вида приводит к его сохранению при гибели части сообщества. Погибающая часть, например, амеб, выполняет общественную функцию отвлечения от выживающих особей, которые за счет размножения не дадут исчезнуть виду. У более высокоорганизованных животных социальность становится настолько очевидной, что, например, часть насекомых так и называют общественными. Многим видам животных присуще разделение труда, семейная структура, поведенческая взаимопомощь и т.д.

4. Целостность и динамическое состояние внутренней среды (гомеостаз). Гомеостаз - это способность биологических систем противостоять изменениям и сохранять динамическое относительное постоянство состава и свойств. Явления гомеостаза наблюдаются на разных уровнях биологической организации. В неживой природе нет механизмов поддержания постоянства внутренней среды при активном внешнем воздействии.

5. Способность к саморегуляции (авторегуляции). В процессе саморегуляции живые организмы развиваются, изменяются и усложняются. В отличие от самоорганизации неживых неорганических систем, где молекулы просты, а механизм реакций сложен, в самоорганизации живых систем механизмы просты, а молекулы сложны. Существенна и роль обратной связи организмов с окружающей средой. Для создания и развития новых структур, образования новых органов нужна положительная обратная связь, а для устойчивого состояния - отрицательная обратная связь. В живом организме на протяжении всей жизни идет непрерывная замена старых клеточных структур на новые Уменьшение количества клеток в ткани (например, в результате травм) вызывает усиленное размножение оставшихся клеток; восстановление количества клеток до нормального дает сигнал о прекращении интенсивного клеточного деления.

6. Необратимость процессов. Необратимость живых процессов связана с их открытостью, незамкнутостью, а также - с необратимостью времени. Это свойство живых систем скорее всего индивидуальное (онтогенетическое) и вряд ли относится к эволюции живой материи в целом.

7. Направленность биологических процессов на устойчивую асимметричную гармонию, Устойчивы лишь асимметричные живые объекты (что связано с выживанием - биологическая симметрия мертва). С гармонией развития организма, как целого, так и его частей, хорошо согласуется универсальный для современного естествознания принцип дополнительности Бора.

· возникновение в системе устойчивых связей между целым и частями;

· утрата некоторых свойств частей при вхождении их в состав целого;

· появление у возникающего целого новых свойств, определяемых свойствами основных частей и возникновением новых связей между частями.

8. Антиэнтропийность или динамическая неравновесность процессов. Неравновесное состояние живой материи обеспечивается ее молекулярной структурой и обусловлено свободной энергией, присущей данной молекулярной структуре. Образование сложных биологических структур происходит с уменьшением энтропии и увеличением свободной энергии Это физическое требование выступает как ведущий фактор структуризации живых систем на молекулярном уровне. Таким образом, живая природа избегает возрастания энтропии и повышает ее в окружающей среде при общении живого организма с ней. Энтропия - "омертвленная" энергия, которую нельзя превратить в работу. Энтропия выступает как мера хаоса, неопределенности, усреднения поведения объектов, установления стабильного состояния и даже определенного единообразия. Одним из биологических законов развития является как раз разнообразие видов биологических организмов, что обязательно должно приводить к уменьшению энтропии.

9. Статистичность процессов (индивидуализация организма). Это свойство живых организмов связано с их индивидуальной изменчивостью. Под изменчивостью понимают способность организмов приобретать новые признаки и свойства на основе изменения молекул ДНК. Изменчивость создает разнообразный материал для естественного отбора и соответственно предпосылки для развития и роста живых организмов. Развитие - необратимое направленное закономерное изменение объектов живой и неживой природы. В результате развития возникает новое качественное состояние систем. Таким образом, на Земле существует неисчислимое множество организмов с вероятностным характером поведения, а поэтому описание жизни носит усредненный характер

10. Ритмичность процессов. Ритмичность - еще одно следствие тесного взаимодействия живой и неживой природы. В природе повсюду распространены колебательные процессы: океанские приливы и отливы, смена дня и ночи, фаз луны, чередование времен года, периодическое увеличение солнечной активности, цикличность геологических процессов. Периодические изменения в окружающей среде оказывают существенное влияние на живую природу и на собственные ритмы живых организмов. В живых системах ритмичность проявляется в периодических изменениях интенсивности физиологических функций с различными периодами колебаний (от нескольких секунд до года и столетия). Это суточные ритмы сна и бодрствования у человека, сезонные ритмы активности и спячки у некоторых млекопитающих (суслики, ежи, медведи) и др.

11. Многообразие и унификация. Это биологический закон дивергенции, который понимают как "расходимость" видов. На это указывал В. А. Энгельгардт, подчеркивая, что энергетика биологических систем характеризуется двумя как будто противоположными чертами - наличием элементов многообразия, с одной стороны, и наличием элементов унификации, с другой. Многообразие состоит в том, что во всех биологических процессах всегда и везде происходит преобразование энергии - превращение квантов света в химическую энергию органических молекул при фотосинтезе, превращение химической энергии в механическую работу при сокращении мышц, выделение теплоты при дыхании, возникновение электрических потенциалов при возбуждении нервной клетки и многое другое.

12. Компактность и глобальность (находятся в диалектическом единстве и противоположности). Например, в микроорганизмах (семя, яйцеклетка) содержится вся информация о будущем, возможно, огромном взрослом организме. Материальная база подобного механизма заключается в компактности биосинтезирующего молекулярного процесса (ДНК и РНК). Единичная микроскопическая яйцеклетка в результате своего развития (одновременно с себе подобными) в обязательном порядке производит работу глобального уровня во внешней среде. Например, очень давно миллиарды микроспор папоротников развились в огромные растения, погибли и, в конце концов, образовали залежи угля.

13. Самовоспроизведение. Это одно из главных свойств живой материи, так как без этого процесса понятие "жизнь" исчезает, если не предположить возможности бессмертия. Это не просто процесс, а очень часто конечная цель существования живого организма. Например, тихоокеанские лососи лишь один раз в жизни возвращаются в реки, где откладывают икру и погибают. Их тела сносятся течением, разлагаются и к моменту появления потомства, растворенные органические вещества их родителей уже дают начало кормовым организмам для их детей. Процесс воспроизводства особенно сложен у паразитов, так он происходит в телах хозяев при многократной смене формы тела и генетических структур. Однако в эволюционном отношении это, возможно, самые защищенные организмы.

14. Наследственность. Живые организмы передают потомкам заложенную в их генах информацию, необходимую для жизни, развития и размножения. Ген - единица наследственности, являющаяся мельчайшей внутриклеточной структурой. Генетический материал определяет направление развитие организма. Вот почему потомки похожи на родителей. Однако эта информация в процессе передачи несколько меняется, искажается, что делает потомков отличными от своих родителей. Существуют также врожденные генетические аномалии.

15. Эволюционное развитие. Нужно отметить, что эволюционные теории также являются лишь теоретическими моделями возникновения и прогрессивного усложнения живого. Основываясь на современных научных данных, можно говорить о том, что 3-3,5 млрд. лет тому назад появилась качественно новая организация материи, которая обладала удивительной способностью усваивать внешнюю энергию. Возникли организационные формы, способные не только рассеивать энергию, но и накапливать ее. Одновременно эти формы обладали невероятной способностью сохранять свой гомеостаз (внутреннее равновесие, стабильность), высокую степень адаптации к быстро меняющимся условиям.

16. Раздражимость. Способность реагировать на внешнее раздражение - универсальное свойство всех видов живых существ, как растений, так и животных. Живые организмы реагируют на окружающую среду на основе активной целенаправленной обратной реакции, чаще в виде рефлексов и таксисов. Мы реагируем на свет, вкус, запах, звук, прикосновения, гравитацию, тепло, иногда на магнитное поле Земли. Многие другие факторы среды мы или не ощущаем, или оно для непереносимо, например, электричество.

17. Приспособляемость. Приспособляемость - одно из главных свойств живой материи, отличающих их от косного вещества. В неживой природе эволюция, а значит, и приспособляемость всегда подчиняется физико-химическим законам. В живой природе кроме этого имеет значение особенности ее собственной структуры. Можно сказать, что живая природа сама является ведущим фактором приспособляемости, которая основана на отборе отдельных особей, наиболее эффективно функционирующих в данных условиях среды. Проблема выживания (приспособляемости) собственно не в самой температуре, а в возможности избежать летальных вариантов в конкурентной борьбе. В этом смысле приспособляемость может решить проблему выживания, обходя лимитирующий фактор. Например, животное, которому не комфортно в теплой среде при быстром бегстве от хищника, может обладать более эффективной защитой (рогами, химзащитой, покровительственной окраской и т.д.). Таким образом, приспособляемость живых организмов - свойство комплексное, а не одномерное, линейное.

8 вопрос. Структурные уровни организации живой материи

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

Современная биология при описании живого идет по пути перечисления основных свойств живых организмов. При этом подчеркивается, что только совокупность данных свойств может дать представление о специфике жизни. Первое. Живые организмы характеризуются сложной, упорядоченной структурой. Уровень их организации значительно выше, чем в неживых системах. Второе. Живые организмы получают энергию из окружающей среды, используя ее на поддержание своей высокой упорядоченности. Большая часть организмов прямо или косвенно использует солнечную энергию. Третье. Живые организмы активно реагируют на окружающую среду. Способность реагировать на внешние раздражители - универсальное свойство всех живых существ, как растений, так и животных. Четвертое. Живые организмы способны не только изменяться, но и усложняться. Они могут создавать новые органы, отличающиеся от породивших их структур. Пятое. Живое способно к самовоспроизведению. Шестое. Живые организмы способны передавать потомкам заложенную в них информацию, содержащуюся в генах - единицах наследственности. Эта информация в процессе передачи может видоизменяться и искажаться. Это предопределяет изменчивость живого. Седьмое. Живые организмы способны приспосабливаться к среде обитания и своему образу жизни.

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

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

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

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

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

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

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

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

Клетка как элементарный структурный компонент живой материи

Живая клетка является фундаментальной частицей структуры живого вещества. Она является простейшей системой, обладающей всем комплексом свойств живого, в том числе способностью переносить генетическую информацию. Ее основное положение состоит в утверждении, что все растительные и животные организмы состоят из клеток, сходных по своему строению. Исследования в области цитологии показали, что все клетки осуществляют обмен веществ, способны к саморегуляции и могут передавать наследственную информацию. Жизненный цикл любой клетки завершается или делением и продолжением жизни в обновленном виде, или гибелью. Вместе с тем выяснилось, что клетки весьма многообразны, они могут существовать как одноклеточные организмы или в составе многоклеточных. Срок жизни клеток может не превышать нескольких дней, а может совпадать со сроком жизни организма. Размеры клеток сильно колеблются: от 0,001 до 10 см. Клетки образуют ткани, несколько типов тканей - органы, группы органов, связанные с решением каких-либо общих задач называются системами организма. Клетки имеют сложную структуру. Она обособляется от внешней среды оболочкой, которая , будучи неплотной и рыхлой, обеспечивает взаимодействие клетки с внешним миром, обмен с ним веществом, энергией и информацией. Метаболизм клеток служит основой для другого их важнейшего свойства - сохранения стабильности, устойчивости условий внутренней среды клетки. Это свойство клеток, присущее всей живой системе, называют гомеостазом. Гомеостаз, то есть постоянство состава клетки, поддерживается метаболизмом, то есть обменом веществ. Обмен веществ - сложный, многоступенчатый процесс, включающий доставку в клетку исходных веществ, получение из них энергии и белков, выведение из клетки в окружающую среду выработанных полезных продуктов, энергии и отходов.

В настоящее время к миру живого относят также вирусы, которые не имеют клеточной структуры. Кроме того, существуют также некоторые организмы с клеточным строением, клетки которых не имеют типичной структуры. Это так называемые прокариоты, их клетки не имеют ядер.

Размещено на Allbest.ru