Концепции Современного Естествознания

 

 

Е.Ф.Солопов

Концепции

Современного

Естествознания

 

 

Рекомендовано Министерством общего и профессионального

образования Российской Федерации

в качестве учебного пособия для студентов

высших учебных заведений

 

ББК 20

C60

 

 

Рецензенты:

доктор философских наук, профессор

Гиренок Ф.И.

доктор философских наук, профессор

Шингаров Г.Х.

Солопов Е.Ф.

С60 Концепции современного естествознания: Учеб. пособие для вузов. - М.: Гуманит. изд. центр ВЛАДОС, 1998. - 232 с.

ISBN 5-691-00185-Х

Учебное пособие подготовлено в соответствии с требованиями Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования. Охватывает широкий круг вопросов формирования современного естественнонаучного мировоззрения.

Для студентов и преподавателей гуманитарных факультетов вузов, а также всех интересующихся философскими проблемами естествознания.

 

ББК 20

© Солопов Е.Ф., 1998

© «Гуманитарный издательский

центр ВЛАДОС», 1998

Все права защищены

ISBN5-691-00185-Х

ВВЕДЕНИЕ

 

Естествознание - неотъемлемая и важная часть духовной культуры человечества. Знание его современных фундаментальных научных положений, мировоззренческих и методологических выводов является необходимым элементом общекультурной подготовки специалистов в любой области деятельности. Отдельные отрасли знания - естественные, технические, социальные и гуманитарные науки в отрыве одна от другой не могут дать целостную картину природы, общества и человека как социоприродного феномена. Философия сама по себе, без специального обращения к естествознанию тоже не в силах выполнить эту задачу. Философски выраженное мировоззрение должно быть конкретизировано естественнонаучной картиной мира, интегрирующей в единое целое наиболее принципиальные и характерные достижения наук о природе. И дифференциация, и интеграция - закономерные, необходимые тенденции развития научного познания. Единство процессов дифференциации и интеграции особенно наглядно проявляется на стыке естественных, социальных и гуманитарных наук. Познание природы все больше переплетается с познанием человека и общества.

Таким образом, логичным шагом стало введение в гуманитарных вузах нового курса «Концепции современного естествознания». Изучение в его рамках методологических и мировоззренческих проблем научного познания природы способствует формированию у студентов научного мировоззрения и теоретического мышления, способности методологически применять естественнонаучные знания в профессиональной деятельности социолога, экономиста или юриста.

Предмет и содержание учебной дисциплины «Концепции современного естествознания» определены в России Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования следующим образом: «естественнонаучная и гуманитарная культуры; научный метод; история естествознания; панорама современного естествознания; тенденции развития; корпускулярная и континуальная концепции описания природы; порядок и беспорядок в природе; хаос; структурные уровни организации материи; микро- , макро- и мегамиры; пространство, время; принципы относительности; принципы симметрии; законы сохранения; взаимодействие; близкодействие; дальнодействие; состояние; принципы суперпозиции, неопределенности, дополнительности; динамические и статистические закономерности в природе; законы сохранения энергии в макроскопических процессах; принцип возрастания энтропии; химические системы, энергетика химических процессов, реакционная способность веществ; особенности биологического уровня организации материи; принципы эволюции, воспроизводства и развития живых систем; многообразие живых организмов — основа организации и устойчивости биосферы; генетика и эволюция; человек: физиология, здоровье, эмоции, творчество, работоспособность, биоэтика; человек, биосфера и космические циклы; ноосфера; необратимость времени; самоорганизация в живой и неживой природе; принципы универсального эволюционизма; путь к единой культуре».

Структура изложения указанных вопросов в данном лекционном курсе такова. Весь курс разбит на четыре раздела. В разделе «Естествознание в системе науки и культуры» дается общая характеристика естествознания как составной части всей науки и всей человеческой культуры в целом. Естествознание, вся наука в целом сопоставляется здесь с мифологией, религией, искусством, со стихийно-практическим знанием. Отличительной чертой, самой важной особенностью науки, определяющей ее формы, методы, закономерности развития, а также ее организацию в XX в. как мощного социального института, следует считать стремление научного познания к объективной истине, логически и практически доказательному знанию.

В лекциях анализируется исторический процесс возникновения и многовекового развития естествознания, последовательной теоретизации наук — сначала античной натурфилософии, затем математики, механики, термодинамики, химии, учения об электромагнитных явлениях, биологии. Таким образом, раскрываются понятия «эмпирическое и теоретическое познание», их сходство и различие.

В теме «Общая панорама современного естествознания» рассматриваются взаимосвязь естествознания с научно-технической революцией, соотношение дифференциации и интеграции наук, проблема их классификации. В этом же разделе затрагивается тема, которая стала особенно актуальной в конце XX в. - наука и мистицизм. Известно, что разнообразные социальные и эмоционально-личностные причины способствовали влиянию мистики и религии на научное познание. Более того, наблюдается и обратное воздействие. Многие ученые начали обращаться к древним мистическим представлениям.

В разделе «Современное естествознание о микро-, макро- и мегамирах» характеризуются современные достижения физики, химии, наук о Вселенной. Здесь анализируются проблемы специальной и общей теорий относительности, квантовой физики, космологии, кибернетики и синергетики.

В разделе «Современное естествознание о живой природе» в общих чертах представлена биологическая картина мира: современное понимание сущности жизни и ее происхождения на Земле, закономерности исторической эволюции жизни, синтез эволюционной теории, генетики и экологии, учение о прогрессе в живой природе.

В разделе «Современная наука о природных началах бытия человека» анализируются современные представления о происхождении человека, структуре сознания и самосознания, взаимосвязи сознания и мозга, роли сознательного и бессознательного в жизни человека, соотношении биологического и социального в человеке, а также о здоровье человека как комплексной научной и социально-практической проблеме, с учетом ее генетического и экологического аспектов.

Автор выражает уверенность в том, что содержание предлагаемого учебного пособия поможет студентам сформировать представление о целостной естественнонаучной картине Природы и Человека. Для самостоятельной подготовки по каждой теме в книге приводится рекомендуемая литература. Помимо того, необходимо использовать и другую литературу - учебную, научную, научно-популярную, справочную.

Специальных пособий по курсу до последнего времени не было. Лишь сейчас стали появляться первые издания. Опыт преподавания этой дисциплины еще небольшой, поэтому появляющимся по этой теме изданиям свойствен поиск, эксперимент. Необходимо время, чтобы сложился устойчивый, стабильный подход к преподаванию курса. Кроме того, курс настолько своеобразный, что он и объективно, независимо от интересов и особенностей авторов, предполагает многообразие вариантов изложения.

Структура и содержание настоящей книги сложились в процессе многолетнего преподавания автором «Концепций современного естествознания» в Высшем институте управления, Международном институте экономики и права, Московском институте национальных и региональных отношений. Автор благодарит руководителей, коллег — преподавателей и студентов этих вузов — отзывчивых слушателей — за сотрудничество в подготовке предлагаемого читателю лекционного курса.

 

РАЗДЕЛ I

ЕСТЕСТВОЗНАНИЕ В СИСТЕМЕ НАУКИ И КУЛЬТУРЫ

ГЛАВА 1

НАУКА КАК ФОРМА ЗНАНИЯ И КАК СОЦИАЛЬНЫЙ ИНСТИТУТ

Наука как высшая форма знания. Объективная истина — вечный идеал науки. Эмпирический и теоретический уровни знания.

Наука как высшая форма знания

Объективная истина — вечный идеал науки

Главной и непосредственной функцией науки, определяющей всю ее структуру и организацию, было и остается раскрытие объективной истины. Благодаря… Истина - результат познавательной деятельности человека, субъекта познания;… Абсолютность истины полностью совпадает с ее объективностью. Объективная истина абсолютна в том смысле, что она…

Эмпирический и теоретический уровни научного познания

Познание сущностного единства явлений, их внутренних, а не только внешних связей составляет специфику теоретической науки. Именно в теоретическом… Научно-теоретическое знание исторически зародилось вместе с первыми… Между эмпирическим и теоретическим знанием возможны противоречия, несовпадения. «Научные истины всегда парадоксальны,…

Наука как социальный институт

В XVII—XVIII вв. в Европе были созданы первые научные общества, академии, начали издаваться научные журналы, наука сложилась как социальный институт. XX в. охарактеризовался стремительным развитием всех отраслей науки, строительством крупных исследовательских институтов и лабораторий, оснащенных разнообразными приборами, вычислительной и иной техникой. Срастаясь со всеми сферами материального и духовного производства, политической и идеологической жизни общества, наука превратилась в непосредственную производительную силу, в важнейший компонент научно-технического прогресса. Поэтому общество, заботящееся о своем будущем, заинтересовано в увеличении финансовых затрат на развитие науки. О масштабах научной сферы жизни современного общества свидетельствуют, например, такие данные:

Численность ученых в мире

 

Конец XVIII — начало XIX вв.	Около 1 тыс. человек
Середина XIX в.	10 тыс .человек
Начало XX в.	100 тыс. человек
Конец XX в.	Свыше 5 млн человек

Удвоение числа ученых (по данным за 50—70-е годы)

Современные ученые составляют около 90% всех ученых, когда-либо живших на Земле. Система современного научного знания включает около 15 тыс.… В СССР с 1950 г. по 1985 г. число занятых в науке и научном обслуживании… К сожалению, в настоящее время российская наука находится в очень тяжелом состоянии, вследствие чего возросла массовая…

ГЛАВА 2 ФОРМЫ И МЕТОДЫ НАУЧНОГО ПОЗНАНИЯ

Формы научного знания. Методы научного познания.

Формы научного знания

О значении фактов в научном познании хорошо сказал И.П. Павлов: «Научитесь делать черную работу в науке. Изучайте, сопоставляйте, накопляйте факты.… Проблема определяется как «знание о незнании», как осознанный учеными вопрос,… При осмыслении фактов и попытках решения проблем рождается догадка, которая после логической обработки, формулирования…

Методы научного познания

Наблюдение — целенаправленное, организованное восприятие предметов и явлений. Научные наблюдения проводятся для сбора фактов, укрепляющих или… Эксперимент — способ исследования, отличающийся от наблюдения активным… В ходе наблюдения и эксперимента, как правило, проводится такая процедура, как измерение, объективная количественная…

ГЛАВА 3 ПРОИСХОЖДЕНИЕ НАУКИ

Возникновение науки как отрицание, преодоление мифологии. Зарождение эмпирического научного знания. Античная натурфилософия как первая форма собственно теоретической науки.

Возникновение науки как отрицание, преодоление мифологии

В принципе, в глубинной сущности, взятой в абстрактно чистом виде, дело может обстоять именно так и только так, но в конкретной человеческой истории…

Зарождение эмпирического научного знания

В Египте, Вавилоне, Индии, Китае отдельные науки (особенно астрономия и математика) достигли высоких ступеней развития. Вавилоняне владели способами… Древнеегипетская культура возникла приблизительно в одно время с культурой… В Египте же возникло и химическое ремесло, которое считалось священным и было окружено таинственностью. Как геометрия…

Античная философия как первая форма собственно теоретической науки

Хотя первые философские учения были тесно связаны с мифологией, для этих учений характерно скептическое и критическое отношение к мифологии и… Первую форму теоретического знания правильно называют натурфилософией. И не… Для первой исторической формы теоретического мышления это было неизбежно в силу того, что человеческая мысль впервые…

ГЛАВА 4

РАЗВИТИЕ ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ ОТ АНТИЧНОСТИ ДО НАЧАЛА XX в. РЕВОЛЮЦИИ В НАУКЕ

Античный и средневековый периоды развития естествознания. Становление естествознания в современном его понимании. Революция в механике. Развитие естествознания в XVIII—XIX вв. Процесс теоретизации наук о природе. Укрепление взаимосвязи науки и техники, науки и материального производства.

Античный и средневековый периоды развития естествознания

В VI в. до н.э. Эмпедокл прославился не только как философ, но и как врач, физик и физиолог. Он объяснил затмение Солнца прохождением Луны между… Широко известны достижения античности в математике (Евклид, III в. до н.э.),… В Средневековье наука находилась в полной зависимости от богословия и схоластики. Для этого времени типичны…

Становление естествознания в современном его понимании. Революция в механике

Революция в науке, как и в любой другой сфере, - это коренная ломка, глубокое преобразование ее теоретического содержания и методов познания. Если… В книге «Об обращениях небесных сфер» (1543) польский астроном Н. Коперник… В 1633 г. состоялся суд римской инквизиции и над Галилеем. Формально он отрекся от своих якобы «заблуждений», но…

Развитие естествознания в XVIII—XIX вв. Процесс теоретизации наук о природе

Великий русский ученый М.В. Ломоносов (1711—1765) удачно совмещал теоретические и экспериментальные исследования. Для него был характерен «метод… Традиция беззаветного служения Родине вообще характерна для выдающихся русских… Вплоть до конца XIX в. на базе классической механики Галилея—Ньютона развивались все естественные науки. В XIX в.…

Укрепление взаимосвязи науки и техники, науки и материального производства

Машинное производство, возникшее в концу XVIII в., уже не могло обойтись без опоры на науку, так как прогресс такого производства возможен только на… Третий этап НТП связан с современной научно-технической революцией. Ее…  

ГЛАВА 5 ЕСТЕСТВОЗНАНИЕ И НАУЧНАЯ КАРТИНА МИРА

Понятие научной картины мира. Историческая смена физических картин мира. Современная научная картина мира.

Понятие научной картины мира

Научная картина мира включает в себя важнейшие достижения науки, создающие определенное понимание мира и места человека в нем. В нее не входят более…

Историческая смена физических картин мира

Научная картина мира служит промежуточным звеном между философией и теорией конкретной науки (например физики, если речь идет о физической картине…

Современная научная картина мира

В последние годы на первый план все больше выходит новое междисциплинарное направление исследований, именуемое синергетикой, порожденное переходом… Литература к главе 5

ГЛАВА 6 ОБЩАЯ ПАНОРАМА СОВРЕМЕННОГО ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ

Естествознание в аспекте научно-технической революции.

Соотношение дифференциации и интеграции научного знания.

Проблема классификации наук.

Естествознание в аспекте научно-технической революции

Под научно-технической революцией (НТР) понимается качественное преобразование производительных сил на основе превращения науки в ведущий фактор развития производства. Начало НТР относится к середине 40-х годов XX в., когда наука подошла к овладению атомной энергией, к созданию и широкому применению электронно-вычислительных машин, к развитию практической космонавтики. На стадии НТР наука становится непосредственной производительной силой, ее взаимодействие с техникой и производством резко усиливается, качественно ускоряется внедрение новых научных идей в производство, которое, воспринимая эти идеи, может развиваться лишь на основе научных открытий. НТР приводит к усилению взаимодействия самих наук в комплексных исследованиях сложных проблем. Вместе с этим усиливается воздействие науки на общество и природу, что становится не только фактором прогресса, но и причиной ряда трудно решаемых глобальных проблем. Усиление роли науки сопровождается усложнением ее структуры, возникновением организаций, связывающих фундаментальные, теоретические исследования с прикладными и далее с самим производством. Все более тесным становится взаимодействие естественных, технических, общественных и гуманитарных наук. Превращение науки в мощный социальный институт с огромным количеством специалистов, занятых в сфере фундаментальных и особенно прикладных исследований, привело к необходимости возникновения науковедения как самостоятельной науки (это произошло в 60-е годы) и созданию государственных органов управления развитием и применением науки (вплоть до министерств науки).

Соотношение дифференциации и интеграции научного знания

В подобных случаях специализация, дифференциация знания служит интегрирующим фактором в системе наук. Интегрирующую, синтезирующую функцию выполняют… Усиливается связь как отдельных наук, так и науки в целом с материальным…

Проблема классификации наук

Сложная, разветвленная система многочисленных и многообразных по типу современных наук, различаемых и по объекту, и по предмету, и по методу, и по степени общности и фундаментальности знания, и по сфере применения и т.п., практически исключает единую классификацию всех наук по какому-либо одному основанию. В самом общем виде науки делятся на естественные, технические, общественные (социальные) и гуманитарные. Сюда же могут быть вписаны сельскохозяйственные, медицинские и психолого-педагогические науки.

Далее следует детализировать каждый из этих блоков. К естественным относятся науки о космосе, его строении и эволюции (астрономия, космология, космогония, астрофизика, космохимия и др.), о Земле (геология, геофизика, геохимия и др.), о физических, химических и биологических системах и процессах (формах движения материи), о человеке как биологическом виде, его происхождении и эволюции (цикл антропологических наук). Общественные науки — это социология (она сама разветвляется на ряд подразделений), политология, группа политических и идеологических наук, экономические, юридические, управленческие и другие науки. Гуманитарные науки - это науки о человеке как социальной личности, как одухотворенном субъекте, о его духовном, внутреннем мире, о человеческих взаимоотношениях и духовной культуре общества (психология как совокупность наук о психике человека, его эмоциях и чувствах, логика, литературоведение, искусствоведение, история, науки о языке и др.).

Между всеми блоками наук имеются связующие звенья, одни и те же науки могут частично входить в разные блоки, особенно подвижна грань между общественными и гуманитарными науками. Особое место в системе наук занимают философия, математика, механика, термодинамика, кибернетика, синергетика и другие подобные им науки в силу своего общего характера.

Литература к главе 6

Алексеев П.В., Панин A.B. Философия. — М., 1996. — С. 20-29, 52-64.

Вернадский В.И. Научная мысль как планетное явление. — М., 1987.

Зельдович Я.Б., Хлопов М.Ю. Драма идей в познании природы: Частицы, поля, заряды. - М., 1988.

Кедров Б.М. Предмет и взаимосвязь естественных наук. — М., 1967.

Научно-технический прогресс. Словарь. - М., 1987. Структура и развитие науки. - М., 1978.

Степин В. С. Философская антропология и философия науки. - М., 1992.

 

ГЛАВА 7

ЕСТЕСТВОЗНАНИЕ В СИСТЕМЕ МАТЕРИАЛЬНОЙ И ДУХОВНОЙ КУЛЬТУРЫ ЧЕЛОВЕЧЕСТВА

Общее понятие культуры. Наука— ведущая форма культуры XXв. Естественнонаучная и гуманитарная культуры. Субъективно-ценностные аспекты научного познания. Социальная ответственность ученых.

Общее понятие культуры

В XX в. наш соотечественник, крупнейший социолог мира П.А. Сорокин характеризовал культуру как систему ценностей, с помощью которых общество… Культура охватывает все многообразие материальной и духовной деятельности…

Наука — ведущая форма культуры XX века

НТП создает материальные предпосылки для более рационального использования свободного времени в целях физического и духовного развития личности.…

Естественнонаучная и гуманитарная культуры

Но определенное различие естествознания и гуманитарного знания не отменяет наличия и сходства между ними, общих закономерностей развития тех и… Традиционно бытует деление культуры и интеллигенции на научную и… Не только в эпоху Возрождения, но и в более поздние века одни и те же творцы достигли высот и в науке, и в искусстве -…

Субъективно-ценностные аспекты научного познания. Социальная ответственность ученых

Для наиболее обоснованного выбора своей позиции ученый должен хорошо ориентироваться не только в профессионально-специальных, но и в… Всякая деятельность, в том числе научное познание и художественное творчество,… Действительно демократическое общество предполагает не только плюрализм мнений, свободу выдвижения точек зрения, но и…

ГЛАВА 8 СОВРЕМЕННАЯ НАУКА И МИСТИЦИЗМ

Общее понятие мистики. Социально-мировоззренческие истоки

и аспекты мистицизма. Гносеологические, познавательные корни

мистики. Современная научная картина мира

и мистическое миропонимание.

Общее понятие мистики

Любые монотонно повторяющиеся звуки могут вызвать отключение высших центров мозга и породить галлюцинации. Видения (от пятен света и геометрических…

Социально-мировоззренческие истоки и аспекты мистицизма

К этому же виду истоков мистицизма исследователи относят и комплекс чувств и настроений, связанных с поиском смысла человеческой жизни. Такой поиск… Имеет значение и индивидуальный тип личности. Есть даже классификация людей на…

Гносеологические, познавательные корни мистики. Современная научная картина мира и мистическое миропонимание

Некоторые ученые увлечены внешними аналогами между современной физической картиной мира и мистическими образами Древнего Востока, склоняясь даже к… Если в классической европейской науке «мистический, трансперсональный опыт»… Ученые, увлеченные мистическим истолкованием открытий современной физики и других наук, склоняются к выводу, что…

РАЗДЕЛ II

СОВРЕМЕННОЕ ЕСТЕСТВОЗНАНИЕ О МИКРО-, МАКРО- И МЕГАМИРАХ

ГЛАВА 9

НАУЧНОЕ ПОЗНАНИЕ МИРА «ВГЛУБЬ» И «ВШИРЬ». СПЕЦИАЛЬНАЯ И ОБЩАЯ ТЕОРИИ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ

Научное познание мира "вглубь" и "вширь". Специальная и общая теории относительности: физическое содержание и мировоззренческое значение. Развитие принципа относительности при переходе от механики Галилея—Ньютона к релятивистской картине мира.

1. Научное познание мира «вглубь» и «вширь»

Все многообразие известных человечеству объектов и свойственных им явлений обычно разделяется на три качественно различные области — микро-, макро- и мегамиры. Предложено (К.Х. Рахматуллиным) выделить еще два уровня — гипомир (микромир в микромире) и гипермир (сверхмегамир). Однако последние два уровня следует считать пока гипотетичными, лишь предсказываемыми теорией, но еще не ставшими экспериментально наблюдаемыми, достоверно установленными.

Еще в начале XX в. немецкий физик М. Планк определил фундаментальные константы — длины (10^-33 см) и времени (10 ^-44 с), получившие название «планковская длина» и «планковское время». Это более чем в миллиард миллиардов раз меньше размеров атомных ядер (10^-13 см), которые сами на пять порядков (в 10⁵, т.е. в сто тысяч раз) мельче атомов, характеризующихся величинами в 10^-8 см. Считается, что в области планковских масштабов неприменима общая теория относительности и для описания физических процессов здесь необходимо создание квантовой теории гравитации. Это свидетельствует не только о количественном, но и о качественном отличии предполагаемого гипомира от надежно установленного микромира - мира атомов и большого семейства (примерно четырехсот) так называемых элементарных частиц - электронов, протонов, нейтронов и др. В области реально, экспериментально изучаемого мира физики фиксируют размеры порядка 10^-16 см (в тысячу раз меньше размеров атомных ядер).

Специфика микромира наиболее ярко отражена в разделах физики, основанных на квантовой механике, в том числе релятивистской, учитывающей одновременно и квантованность, и относительность (релятивность) процессов в микромире, их структурных, пространственно-временных и энергетических характеристик.

Наряду с углублением познания в области микромира (познанием мира «вглубь») для науки XX в. очень характерно стремительное движение познания по линии увеличения размеров изучаемых объектов, т.е. познание мира «вширь». По этой линии наука дополняет познание привычного людям земного макромира, характеризуемого умеренными скоростями и энергиями взаимодействия, познанием мегамира — гигантских по сравнению с земными масштабами звездных скоплений и сверхскоплений. Это мир галактик.

Самым большим объектом, установленным наукой, является Метагалактика, включающая все известные скопления галактик. Размеры ее — порядка 10²⁸ см. Такое расстояние свет проходит со скоростью 300 000 км/с за 20 миллиардов лет. Некоторые ученые отождествляют Метагалактику со Вселенной в целом, но все больше ученых склоняется к тому, что миров, подобных Метагалактике, во Вселенной множество. Представления о множестве мегамиров и ведут к выделению нового уровня в строении Вселенной — гипермира.

Таким образом, сейчас выделяют 5 уровней материального мира: гипомир, микромир, макромир, мегамир, гипермир. Им соответствуют расстояния от 10^-33 см до 10²⁸ см. Как видим, исследуемый современной наукой мир охватывает расстояния в диапазоне более чем 60 порядков. В этих рамках микромир выделяется прежде всего как объект квантовой механики, макромир - как объект классической механики, мегамир - как объект релятивистской механики.

К области макромира относятся те процессы, для которых постоянную Планка (h = 6,62·10^-27 эрг с) можно считать бесконечно малой величиной, которой допустимо пренебречь, а скорость света с — 300 000 км/с — бесконечно большой величиной, позволяющей отвлечься от временной длительности передачи сигналов, считать взаимодействия систем мгновенными, как бы безвременными.

При описании мегамира необходимо считаться с релятивистскими эффектами — зависимостью размеров объектов, длительности процессов, одновременности или разновременности событий от системы отсчета, искривлением пространства-времени, изменением его геометрии и топологии, размерности.

2. Специальная и общая теории относительности: физическое содержание и мировоззренческое значение

Специальная теория относительности (СТО) создана в 1905— 1908 гг. трудами X. Лоренца, А. Пуанкаре, А. Эйнштейна и Г. Минковского. По этой теории механический принцип относительности Галилея в применении его к описанию распространения электромагнитных волн преобразуется в общефизический. Это осуществлено путем дополнения принципа относительности принципом постоянства скорости света. Создание СТО — пример перехода к более общей теории не путем абстрагирования и упрощения, а методом конкретизации, обогащения содержания теории.

В механике Галилея—Ньютона скорости движения тел относительно друг друга складываются алгебраически. Точные опыты Майкельсона в 80-х годах XIX в. показали, что при распространении электромагнитных волн скорости не суммируются. Например, если вдоль направления движения поезда, скоростью которого v₁, послать световой сигнал со скоростью v₂, близкой к скорости света в вакууме, то скорость перемещения сигнала по отношению к платформе оказывается меньше суммы v₁+ v₂ и вообще не может превышать скорость света в вакууме. Скорость распространения светового сигнала не зависит от скорости движения источника света. Этот факт вступил в противоречие с принципом относительности Галилея.

Но авторы СТО не отказались от принципа относительности, а, напротив, придали ему более общий вид. При этом потребовалось коренным образом преобразовать понимание самих пространства и времени, одним словом, создать принципиально новую теорию изменения пространственно-временных отношений между объектами. По Галилею, при переходе от одной инерциальной системы S₁, к другой системе S₂ время остается тем же: t₂ = t₁, а пространственная координата меняется по уравнению х₂ = х₁ - vt. В теории же относительности применяются лоренцевы преобразования координат:

 

 

Пространственные и временные координаты в СТО зависят друг от друга. Длина отрезка в направлении движения сокращается:

Один из создателей СТО Г. Минковский углубил понимание неразрывности пространства и времени, показав, что в своем единстве они абсолютны, независимы от системы отсчета. Абсолютный интервал Минковского dS² = dх² + dу² + dz² — с²t ², объединяющий три пространственные и одну временную координаты, не зависит от системы отсчета, и в любой из них имеет одно и то же значение.

Таким образом, если в механике Галилея—Ньютона относительной была только скорость, то в СТО относительными предстали также линейные размеры объектов, длительность и одновременность процессов. Если в классической механике пространство и время были независимы друг от друга, то в СТО они преобразовались в единое пространство-время. Причем интервал между двумя событиями в этом четырехмерном пространстве-времени остается неизменным при переходе от одной инерциальной системы к другой.

Общая теория относительности (ОТО) была создана через 10 лет после СТО. По существу это — новая теория тяготения, более общая и глубокая, чем ньютоновская. В ОТО установлено, что метрические свойства определяются распределением и взаимодействием тяготеющих масс, а силы тяготения зависят от свойств пространства. В ОТО поставлены фундаментальные проблемы: конечности—бесконечности пространства и времени, соотношения материи, движения, пространства и времени.

Специальная и общая теории относительности первыми ознаменовали переход от классической физики к неклассической, от веками установившихся представлений о веществе, движении, пространстве и времени к принципиально новым теоретико-методологическим положениям и новой структуре всей физики.

Развитие принципа относительности при переходе от механики

Галилея—Ньютона к релятивистской картине мира

В специальной теории относительности Эйнштейна принцип относительности формулируется в более общем виде: не только механические, но все физические… Общая же теория относительности утверждает одинаковость законов природы не…

ГЛАВА 10

КВАНТОВАЯ ФИЗИКА: СТАНОВЛЕНИЕ, ЭВОЛЮЦИЯ, ПРИНЦИПЫ

Формирование квантовой физики. Специфика ее законов и принципов.

Об особом смысле понятий «элементарность», «простое—сложное»,

«деление», «состоит из». Многообразие и единство элементарных

частиц. Проблема их классификации.

Формирование квантовой физики. Специфика ее законов и принципов

До конца XIX в. мельчайшей структурной единицей материи считались атомы химических элементов. Открытие Д.И. Менделеевым в 1869 г. периодического… Открытие нового структурного уровня строения материи и квантовых законов… Плодотворным оказалось применение квантовой механики к физическим полям. Была построена квантовая теория…

Многообразие и единство элементарных частиц. Проблема их классификации

Сейчас известно примерно 400 элементарных частиц. Некоторые из них «живут» очень короткое время, быстро превращаясь в другие частицы, успевая за время своего существования пролетать расстояния, равные радиусу атомного ядра (10^-12— 10^-13 см). Минимальное время, доступное экспериментальному измерению, характеризуется величиной примерно 10^-26 с. Некоторые элементарные частицы оказались неожиданно тяжелыми — даже тяжелее отдельных атомов.

Современные физики уделяют много внимания систематизации элементарных частиц, раскрытию внутреннего единства как между ними, так и между соответствующими им фундаментальными видами взаимодействия - сильным, слабым, электромагнитным и гравитационным.

Интенсивность слабого взаимодействия на 10—11 порядков (в 10¹⁰—10¹¹ раз) меньше интенсивности ядерных сил. Поэтому его и назвали слабым, радиус его действия менее 10^-15 см. Электромагнитное же взаимодействие на расстояниях, соизмеримых с радиусом действия ядерных сил, слабее их лишь в 10²-10³ раз. Самым же слабым на этих расстояниях оказывается гравитационное взаимодействие, интенсивность которого на много порядков ниже слабого взаимодействия.

Даже слабое взаимодействие на много порядков превышает гравитационное взаимодействие. А сила кулоновского, электрического отталкивания двух электронов в 10⁴² раз больше величины их гравитационного притяжения. Если представить, что электромагнитные силы, «притягивающие» электроны к атомному ядру, ослабеют до уровня гравитационных, то атом водорода стал бы больше видимой нами части Вселенной. Гравитационные силы при уменьшении расстояний возрастают очень медленно. Преобладающими они становятся лишь в фантастически малых интервалах меньше 10^-32 см, которые остаются пока еще недоступными для экспериментального исследования. С помощью эксперимента сейчас удается «просматривать» расстояния, близкие к 10^-16 см.

Указанные четыре вида фундаментальных (лежащих в самом фундаменте материи) взаимодействий осуществляются путем обмена соответствующими частицами, служащими своеобразными переносчиками этих взаимодействий. От массы частиц зависит радиус действия сил. Электромагнитное взаимодействие переносят фотоны (масса покоя равна нулю), гравитационное - гравитоны (пока гипотетические, экспериментально не установленные частицы, масса которых тоже должна быть нулевой). Эти два взаимодействия, переносимые безмассовыми частицами, имеют большой, возможно бесконечный радиус действия. Причем только гравитационное взаимодействие порождает притяжение между одинаковыми частицами, остальные три вида взаимодействий обусловливают отталкивание одноименных частиц. Переносчиками сильного взаимодействия, связывающего протоны и нейтроны в атомных ядрах, являются глюоны. Это взаимодействие свойственно тяжелым частицам, получившим название адронов. Слабое взаимодействие переносят векторные бозоны. Это взаимодействие свойственно легким частицам — лептонам (электронам, позитронам и т.п.).

Многообразие микромира предполагает его единство через взаимопревращаемость частиц и полей. Особенно важно превращение «пары» — частицы и античастицы — в частицы другого «сорта». Первым было открыто превращение электрона и позитрона в кванты электромагнитного поля — фотоны и обратный процесс «порождения» пар из фотонов, обладающих достаточно большой энергией.

В настоящее время разработка проблемы систематизации элементарных частиц связана с идеей существования кварков - частиц с дробным электрическим зарядом. Сейчас их считают «самыми элементарными» в том смысле, что из них могут быть «построены» все сильно взаимодействующие частицы - адроны. С позиции теории кварков уровень элементарных частиц — это область объектов, состоящих из кварков и антикварков. При этом хотя последние и считаются на данном уровне познания простейшими, самыми элементарными из известных частиц, сами они обладают сложными свойствами — зарядом, «очарованием» («шармом»), «цветом» и другими необычными квантово-физическими свойствами. Как в химии не обойтись без понятий «атом» и «молекула», так и физика элементарных частиц не может обойтись без понятия «кварк».

Таким образом, список адронов — тяжелых частиц, характеризующихся сильным взаимодействием — состоит из трех частицам: кварка, антикварка и связывающего их глюона. Наряду с ними существуют около десяти легких частиц - лептонов (электроны, позитроны, нейтрино и т.п.), — которым соответствует слабое взаимодействие. Известен также фотон — носитель электромагнитного взаимодействия. И по-прежнему гипотетическим, лишь теоретически предсказываемым, остается гравитон, с которым связывается гравитационное взаимодействие. О внутренней структуре лептонов, фотона и гравитона пока ничего не известно. Сейчас уже существует более или менее конкретная идея синтеза, взаимосвязи слабого, сильного и электромагнитного видов взаимодействия. Обнаруживается возможность объяснения их взаимосвязи и с гравитационным взаимодействием. Все это свидетельствует о постепенной реализации в действительность принципиально ничем не ограниченной возможности теоретического мышления в познании единства мира, остающегося в рамках единства бесконечно многообразным в своих проявлениях.

Литература к главе 10

Барашенков В. С. Существуют ли границы науки: количественная и качественная неисчерпаемость материального мира. — М., 1982.

Гейзенберг В. Физика и философия: Часть и целое. — М., 1989.

Зельдович Я.Б., Хлопов М.Ю. Драма идей в познании природы: Частицы, поля, заряды. - М., 1988.

Марков М.А. О природе материи. - М., 1976.

Пахомов Б.Я. Становление современной физической картины мира. —М., 1985.

Сачков Ю.В. Введение в вероятностный мир. — М., 1971.

ГЛАВА 11

ОТ МИКРО- К МАКРОМИРУ. ОТ ФИЗИКИ И ХИМИИ

К ГЕОЛОГИИ И БИОЛОГИИ

Мир атомов, молекул и химизма. От физики и химии к геологии и биологии.

Мир атомов, молекул и химизма

Из всех взаимодействий атомов, электромагнитных по своей общей природе, можно выделить следующие: 1) взаимодействия с полями и частицами, при… В общей форме электромагнитное взаимодействие, общие его законы изучаются… Если в простейшем случае химического взаимодействия атома водорода с протоном, на первый взгляд, еще можно…

От физики и химии к геологии и биологии

Хотя и примитивно, эта схема отражает сложный, разветвленный характер развития… В современной естественнонаучной и философской литературе все еще не преодолены две крайности при обсуждении…

ГЛАВА 12

МЕГАМИР В ЕГО МНОГООБРАЗИИ И ЕДИНСТВЕ

Мегамир, его состав и строение. Эволюция Метагалактики, галактик и отдельных звезд.

Мегамир, его состав и строение

В Солнечную систему входят 9 планет, их спутники, свыше 100 тыс. астероидов, множество комет и метеоритных тел. Расстояние от Солнца до наиболее… Входящие в Солнечную систему астероиды представляют собой малые планеты. Хотя… Своеобразными объектами Солнечной системы являются кометы. Они состоят из головы, небольшого плотного ядра и хвоста…

Эволюция Метагалактики, галактик и отдельных звезд

Теория расширяющейся Вселенной основана на истолковании экспериментально зафиксированного красного смещения спектральных линий галактик как… Эволюцию претерпевают все космические объекты — звезды, планеты, галактики.… Что такое «белый карлик»? Это электронная постзвезда, образующаяся в том случае, когда звезда на последней стадии…

ГЛАВА 13

ПРОБЛЕМА «НАЧАЛА» И «КОНЦА» ВСЕЛЕННОЙ

Принцип несотворимости и неуничтожимости материи.

Проблема "тепловой смерти " Вселенной. Возможна ли единая

физическая теория мира в целом?

Принцип несотворимости и неучтожимости материи

Теологи и религиозно настроенные ученые начали использовать теорию «расширяющейся Вселенной» для обоснования креационизма, сверхъестественного… С давних времен известно, что из ничего ничего не возникает. Любой объект… Свое всестороннее выражение принцип несотворимости и неуничтожимости материи и ее атрибутов находит в физических…

ГЛАВА 14

ВЛИЯНИЕ КОСМОСА НА ЗЕМНЫЕ ПРОЦЕССЫ. ЧЕЛОВЕК ВО ВСЕЛЕННОЙ

Земля как элемент Солнечной системы. Космизм как особая форма мировоззрения. Солнечная активность и исторические события.

Земля как элемент Солнечной системы

Пространство вокруг Земли заполнено магнитным полем и называется магнитосферой; внутри магнитосферы находятся радиационные пояса, в которых… Познание глубин Земли не менее сложно, чем изучение отдаленных областей… Теперь несколько слов о Солнце. Возраст его 5 млрд лет. Диаметр в 109 раз больше земного, а масса в 333 000 раз больше…

Космизм как особая форма мировоззрения

Великим русским космистом был В.И. Вернадский, создавший учение о биосфере и ноосфере, обобщив данные физики, химии, биологии, геологии, геохимии,… Следует иметь в виду, что стихийным, неуправляемым процессом биосфера может…

Солнечная активность и исторические события

В 1924 г. А.Л. Чижевский предупреждал: «Мы должны помнить, что влияние космических факторов отражается более или менее равномерно на всех двух… Некоторые же авторы отмечают, что со всплесками солнечной активности…

ГЛАВА 15

КИБЕРНЕТИКА И СИНЕРГЕТИКА

КАК ОБЩИЕ НАУКИ О ПРОЦЕССАХ УПРАВЛЕНИЯ

И САМООРГАНИЗАЦИИ СИСТЕМ

Кибернетика как общая наука об управлении. Синергетика как общая наука о самоорганизации систем.

Кибернетика как общая наука об управлении

Слово «кибернетика» греческого происхождения; оно означает искусство управления. Кибернетика как самостоятельная наука сложилась благодаря трудам Н.… Управление, особенно самоуправление — необходимый способ существования сложных… Кибернетика изучает информацию как таковую, абстрагируясь от конкретной материальной природы ее носителей. Поэтому…

Синергетика как общая наука о самоорганизации систем

Существенный вклад в разработку этих проблем внесли наши соотечественники — физики и математики: С.Л. Мандельштам A.A. Андронов, Р.В. Хохлов, A.A.… Важное значение для понимания синергетики имеет понятие диссипативной… Можно сказать, что синергетика переводит на конкретный язык естествознания диалектическое учение о саморазвитии мира.…

РАЗДЕЛ III

СОВРЕМЕННОЕ ЕСТЕСТВОЗНАНИЕ О ЖИВОЙ ПРИРОДЕ

ГЛАВА 16 ПРОБЛЕМА СУЩНОСТИ ЖИЗНИ

Жизнь как особая материальная система, особая форма движения материи. Клетка — структурная и функциональная единица живого.

Жизнь как особая материальная система, особая форма движения материи

Наиболее конкретной и убедительной представляется характеристика жизни как особой формы движения, составляющей способ существования… Жизнь возникает вместе с высокомолекулярными физико-химическими системами,… Как подчеркивал академик В.А. Энгельгардт, важно учесть, что в «биологических процессах обмена веществ явления…

Клетка — структурная и функциональная единица живого

Достижения цитологии (науки о клетках) связаны с применением физических и химических методов: электронного микроскопа, рентгеноструктурного анализа… Вещественный состав клетки: вода (около 80%), минеральные соли и органические… В состав белков входят десятки и даже сотни мономеров - остатков аминокислот. Аминокислоты содержат в себе как…

ГЛАВА 17

ПРОБЛЕМА ПРОИСХОЖДЕНИЯ ЖИЗНИ НА ЗЕМЛЕ

Основные подходы к проблеме происхождения жизни. Гипотеза А.И. Опарина о коацерватной стадии в процессе возникновения жизни.

Этапы химической и предбиологической эволюции на пути к жизни.

Новая гипотеза об особой роли малых молекул в первичном зарождении

белково-нуклеиновых систем.

Основные подходы к проблеме происхождения жизни

Но с XVII в. стали накапливаться данные против такого понимания. В 1668 г. тосканский врач Франческо Реди доказал, что белые черви в гниющем мясе… После этого одни ученые поставили вопрос об историческом возникновении жизни в… Ф. Энгельс одним из первых высказал мысль, что жизнь возникла не внезапно, а сформировалась в ходе длительной эволюции…

Гипотеза А.И. Опарина о коацерватной стадии в процессе возникновения жизни

А.И. Опарин предположил, что в массе коацерватных капель должен был идти отбор наиболее устойчивых в существовавших условиях. Многие миллионы лет… Отдельная молекула, даже очень сложная, не может быть живой. Ученые считают,…

Этапы химической и предбиологической эволюции на пути к жизни

Имеется ли этот исходный материал в реальном космическом пространстве? Сейчас установлено наличие в межзвездной среде облаков пыли и газа, в которых… Следующие, более сложные звенья эволюционной цепочки обнаружены при изучении… Обращает на себя внимание следующий факт. В нашей галактике наиболее распространены водород, углерод, азот, кислород,…

Новая гипотеза об особой роли малых молекул в первичном зарождении белково-нуклеиновых систем

Изложенный подход представляется весьма интересным развитием гипотезы А.И. Опарина. Главное теперь - в окончательном экспериментальном подтверждении…   Литература к главе 17

ГЛАВА 18

ЭВОЛЮЦИЯ ЖИЗНИ И ЕЕ ОТРАЖЕНИЕ В УЧЕНИЯХ Ж.Б. ЛАМАРКА И Ч. ДАРВИНА

Исторические этапы развития жизни. Ламаркистская эволюционная гипотеза. Сущность дарвиновской эволюционной теории.

Исторические этапы развития жизни

История развития жизни на Земле подразделяется на Эры и периоды (системы), составляющие 3,5 млрд лет. Отобразим ее в виде таблицы.

Этапы развития жизни на Земле

Итак, в Южной Африке найдены остатки, принадлежавшие уже оформившимся организмам, жившим 3,1 млрд лет назад. Это бактериоподобные образования. В… В течение протерозоя (1900—570 млн лет назад) за счет фотосинтеза растений… Указанный исторический факт ярко демонстрирует, что биосфера как целостная система всех живых организмов вместе со…

Ламаркистская эволюционная гипотеза

Развитие биологии XVII—XVIII вв. подготовило ее к принятию идеи изменчивости органического мира. Наиболее развернутое ее выражение в первые годы XIX в. дал Ж.Б. Ламарк. Он допускал, что простейшие организмы постоянно самозарождаются из неживой природы и способны изменяться под действием среды, становясь все более сложными. У животных активное упражнение органов ведет к их совершенствованию, а ослабленное их употребление — к деградации. Приобретенные в ходе индивидуального развития свойства, по Ламарку, передаются потомству. Животных он наделял внутренним стремлением к определенным изменениям, целям. Поэтому концепцию Ламарка называют автогенетической и телеологической. Ламарк был деистом, допуская и творение мира Богом, и развитие природы по ее собственным законам (тоже созданным творцом).

Сущность дарвиновской эволюционной теории

Термин «борьба за существование» сам по себе неудачен, антропоморфен, взят из социальной жизни людей и не соответствует всему многообразию форм… Широко понимаемое жизненное состязание в связи с изменчивостью и… Таким образом, мы пришли к третьему основному понятию дарвинизма - естественному отбору, который означает…

ГЛАВА 19

ПРОБЛЕМА ПРОГРЕССА В ЖИВОЙ ПРИРОДЕ

Общее понятие прогресса и его проявление в живой природе. Четыре толкования прогресса в живой природе. Развитие дарвинистской концепции биологического прогресса. Общие черты, присущие прогрессивному развитию жизни на главной магистрали.

Общее понятие прогресса и его проявление в живой природе

Прогрессивное развитие носит кумулятивный характер: новое, возникнув, не абсолютно вытесняет старое, но в преобразованном виде сохраняет в себе или… Эволюция живого мира — разветвленный, многоплановый процесс. Поэтому в составе… Первичные формы живого в энергетическом отношении были мало эффективны и могли использовать только уже имевшиеся в…

Четыре толкования прогресса в живой природе

2. Второе толкование прогресса в живой природе по праву называют дарвинистским, хотя сам Ч. Дарвин подробно не занимался этой проблемой, считая… 3. Третье толкование прогресса называют релятивистским. Понятия прогресса и… 4. Согласно четвертому толкованию главной закономерностью эволюции надо считать не прогресс, а регресс. Это ламаркизм…

Развитие дарвинистской концепции биологического прогресса

Ароморфозы полезны для широкого спектра разнообразных условий. Они обеспечивают наибольший биологический прогресс. Примеры ароморфозов:… Эволюционный ряд — доклеточные → одноклеточные → многоклеточные… Прогрессивное развитие может осуществляться двумя путями: доведением до совершенства ранее приобретенных общих…

Общие черты, присущие прогрессивному развитию на главной магистрали

1. Повышается степень целостности организма, что делает его более способным к выживанию и воспроизведению себе подобных. 2. Повышается средняя выживаемость организмов, т.е. увеличивается отношение… 3. Повышается степень целесообразности организации индивида и вида. Обмен веществ становится все более экономичным,…

ГЛАВА 20

ГЕНЕТИКА И ЭВОЛЮЦИОННОЕ УЧЕНИЕ

Генетика как наука, ее основные понятия. Движение генетики от антидарвинизма к союзу с дарвинизмом. Роль генетики популяций.

Генетика как наука, ее основные понятия

Генетика — наука о наследственности, способах передачи признаков от родителей к детям, о механизмах индивидуальной изменчивости организмов и способах управления ею. Исходные законы наследственности были открыты чешским ученым Грегором Менделем в 1865 г. и переоткрыты независимо от него Гуго де Фризом в Голландии, Карлом Корренсом в Германии и Эрихом Чермаком в Австрии. Они и есть основатели генетики. Вторым крупнейшим этапом в истории генетики явилось обоснование Г. Морганом хромосомной теории наследственности, согласно которой основную роль в передаче наследственной информации играют хромосомы клеточного ядра. Последующие исследования показали, что связь между поколениями осуществляется через клетку в целом, генетическую информацию несут не только хромосомы ядра, но и компоненты цитоплазмы.

Важнейшим в генетике является понятие «ген». Ген вначале представляли чисто формально, вроде счетной единицы. Потом установили, что ген — участок цепочки ДНК и он сам имеет сложную структуру. Ген — это «атом генетики». Структура макромолекул ДНК дает основу для практически бесконечного количества комбинаций, контролирующих включение аминокислот в белковую молекулу. Число возможных различных сочетаний четырех органических оснований по длине цепочки ДНК составляет гигантскую величину 4¹⁰⁰⁰⁰, которая превышает число атомов в Солнечной системе. На основе такого разнообразия действительно может возникнуть практически бесконечное число наследственных изменений, обеспечивающих эволюцию и разнообразие органического мира. Наследственность обеспечивает преемственность живого на Земле, а изменчивость — многообразие форм жизни. И то, и другое связаны неразрывно.

Генетика различает основные формы изменчивости: генотипическую, передаваемую по наследству, и фенотипическую, не передаваемую по наследству. Наиболее ярко наследственная изменчивость проявляется в мутациях — перестройках наследственного основания, генотипа организма. Крупная мутация всегда выражается в форме более или менее резкого наследственного морфофизиологического уклонения единственной особи среди многих других, остающихся неизменными. Но в большинстве случаев мутации имеют вид небольших уклонений.

Важно понять, что мутации сами по себе не являются приспособительными изменениями, непосредственно направленными на выживание организмов в данных определенных условиях. Они возникают случайно, хотя и под воздействием внутренней и внешней среды, т.е. не беспричинно. Они зависят от условий среды и могут быть получены специальным воздействием ионизирующей радиации, химических реагентов и т.п.

Но экспериментально получаемые мутации тоже не носят характера адаптивных изменений. Адаптации, приспособления создаются лишь в результате отбора.

Сначала под генотипом понимали систему всех генов, входящих в состав клеток, сейчас объем этого понятия сужен до совокупности хромосомных ДНК организма, а совокупность всех генов называют геномом.

Под генотипом следует понимать только наследственную структуру организма. Понятие же фенотипа обозначает совокупность доступных наблюдений индивидуальных признаков особи. Один из создателей современной генетики академик Н.П. Дубинин сравнивает соотношение генотипа и фенотипа с соотношением сущности и явления, подчеркивая большую устойчивость генотипа и подвижность, текучесть фенотипа. Фенотип является результатом взаимодействия генотипа и среды, поэтому он может быть сложнее и многообразнее генотипа.

То, что на основе одного и того же генотипа в разных условиях развиваются разные фенотипы, означает, что по своим возможностям (потенциям) генотип богаче фенотипа. Наследственных молекул ДНК значительно больше, чем требуется для формирования нормального фенотипа. Новорожденный ребенок по своим возможностям богаче взрослого человека, хотя информационно он беднее. Все признаки развивающегося организма генотипически обусловлены, но не все наследственны. Наследуемость и генотипическая обусловленность — разные явления. Значение наследуемой информации не в том, что она до мельчайших подробностей определяет все детали строения и поведения развивающегося организма. Генотип определяет стратегию поведения. Хорошее пояснение этого дал классик кибернетики У.Р. Эшби: «Генотип передает часть своего контроля над организмом внешней среде. Например, он не определяет в деталях, как котенку следует ловить мышь, но дает ему механизм научения и склонность к игре, так что сама мышь учит котенка всем тонкостям ловли мышей».

Наследуются не признаки, а специфические типы реакций на различные внешние условия. Признаки развиваются на основе взаимодействия генотипа и среды. Наследуется только генотип — тот комплекс генов, который определяет норму реакции организма. Норма реакции каждого вида характеризуется определенным интервалом изменений признаков, соответствующим большему или меньшему спектру колебаний в условиях среды. Мутации как изменения генотипов приводят к изменению самой нормы реакции, отличающей данный вид организмов от других. Изменения же фенотипов (модификационные, флуктуационные изменения) осуществляются в рамках типичной для данного вида нормы реакции.

Индивидуальное развитие живого организма от зарождения до смерти осуществляется под влиянием как генетических программ и подпрограмм, так и внешних условий. Из-за этого одинаковая генетическая основа (генотип) не всегда приводит к формированию организмов с одинаковым фенотипом, одинаковым набором свойств. У организма складываются такие признаки, которые облегчают его существование именно в данных конкретных условиях. Удачные приспособительные изменения (смена сезонной окраски, усиление или ослабление теплого шерстного покрова и т.п.) регулируются естественным отбором, обеспечивая выживание организмов с генотипами, способнымими оптимально реагировать на изменение внешней среды.

Движение генетики от антидарвинизма к союзу с дарвинизмом. Роль генетики популяций

Основатель мутационной теории Гуго де Фриз считал, что каждая мутация ведет к возникновению нового вида и сводил эволюцию к простому накоплению… Генетика на молекулярном уровне представляет прочный фундамент для… Важную роль в объединении генетики и эволюционной теории, в разработке генетики популяций, сыграли С.С. Четвериков,…

Генетическая (генная) и клеточная инженерия

Клеточная инженерия открывает широкие возможности практического использования биомассы культивируемых клеток и создания на их основе промышленных… Генная и клеточная инженерия обратили внимание человечества на необходимость…  

ГЛАВА 21

ЭКОЛОГИЯ КАК НАУКА. СТРУКТУРА И ЭВОЛЮЦИЯ БИОСФЕРЫ В ЦЕЛОМ

Дарвинизм и экология. Структура биосферы и закономерности эволюционного процесса. Современная синтетическая теория эволюции.

Дарвинизм и экология

Экология раскрывает структуру и закономерности эволюции биосферы в целом, изучая взаимосвязи по цепочке: особь → популяция → вид →… Экологию разделяют на аутэкологию и синэкологию. Первая изучает… Под биоценозом понимается совокупность популяций разных видов, обитающих совместно на одной территории и поэтому…

Структура биосферы и закономерности эволюционного процесса

Таким образом, на континентах преобладают растения, а в океане - животные. Бросается в глаза незначительная доля (0,13%) биомассы организмов океана…  

Количество биомассы на Земле

Действие естественного отбора разнообразно. Все живое постоянно как бы стремится освободиться от подчинения ему. Но меняются лишь формы и степень… Вымирание определенных видов и более крупных таксонов (классификационных… М.М. Камшилов выделяет следующие необходимые условия для успеха формообразования:

Современная синтетическая теория эволюции

При изменяющихся условиях среды организмы отвечают на них адаптивными модификациями при сохранении их генотипа. Если новые условия сохраняются… Синтетическая теория эволюции более доказательна, опирается на широкое…

РАЗДЕЛ IV

СОВРЕМЕННАЯ НАУКА О ПРИРОДНЫХ НАЧАЛАХ БЫТИЯ ЧЕЛОВЕКА

ГЛАВА 22

ЕСТЕСТВЕННОЕ ПРОИСХОЖДЕНИЕ ЧЕЛОВЕКА. СТУПЕНИ АНТРОПОСОЦИОГЕНЕЗА

Место человека в научной классификации живых существ. Отличительные признаки человека. Отряд приматов и человек как его

высший представитель. Этапы становления и эволюции человека. Роль естественного отбора и социальных, факторов в эволюции человека как комплексном процессе антропосоциогенеза.

Место человека в научной классификации живых существ. Отличительные признаки человека

По современной биологической, конкретнее — зоологической - классификации человек - представитель типа хордовых, подтипа позвоночных, класса млекопитающих, подкласса плацентарных, отряда приматов, семейства людей, рода человека, вида разумного. В этом ряду человека выделяют следующие отличительные свойства.

1. Способность производить орудия труда для сознательного воздействия на окружающий мир.

2. Прямохождение и положение внутренних органов, соответствующее вертикальному положению тела.

3. Высокая степень развития руки, позволяющая изготавливать орудия труда.

4. Членораздельная речь.

5. Высокая степень развития головного мозга и его вместилища — черепа.

6. Кожа, большая часть которой лишена волосяного покрова. По приблизительным данным общую массу человечества можно оценить в 2 10⁸ т (200 млн т). Общая же масса живого вещества нашей планеты принимается равной 2,5—5,5 10¹² т (2,5—5,5 трлн т). Указывают так же, что на человеческий мозг приходится 4 млн т. Это значит, что человечество составляет 1—2·10^-4 (0,0001—0,0002) процента всей биомассы Земли, а масса мозга у человека составляет в среднем 2% массы его тела.

Масса мозга нормальных людей колеблется в пределах 1020— 1970 г, у мужчин - на 100—150 г больше, чем у женщин. Средняя масса мозга у представителей разных рас различается ненамного. Средняя масса мозга африканских негров — 1316 г, европейцев — 1361 г, в том числе у немцев — 1291 г, швейцарцев - 1327 г, русских и украинцев - 1377 г. Масса мозга японцев - 1374 г, бурят - 1508 г. Главным показателем считается не абсолютная масса мозга, а его отношение к массе всего тела. У синего кита, например, масса мозга 6800 г, а общая его масса 30 т. В среднем у кита 1 г мозга управляет пятью килограммами тела (у китов-гигантов это соотношение составляет 1 : 20), а у человека 1 г мозга отвечает лишь за 50 г тела.

Важное значение имеют структура мозга, количество нервных клеток в нем, интенсивность кровоснабжения. Человек по этим показателям существенно превосходит всех животных. Только в коре больших полушарий человеческого мозга содержится 10—20 млрд нейронов, огромное количество их в мозжечке и подкорковых ядрах. У человека увеличены теменные, лобные и височные доли мозга, обеспечивающие жизнь человека именно как общественного существа и регулирующие его животные инстинкты.

Неотъемлемое от человеческого существования производство орудий труда неизбежно предполагает возникновение обобщенного и опосредованного отражения действительности в абстрактных понятиях. Когда первобытный человек соединял вместе палки или обтачивал камень, он ведь не удовлетворял этими действиями свои непосредственные потребности (например, в пище). Это значит, что человек должен был уже осознавать связь между своим действием по изготовлению орудия труда и последующим использованием его на охоте, при доставании и сборе растительных продуктов. В этом случае уже говорят об опосредованном, обобщенном отражении, которое может быть осуществлено только в форме абстрактных понятий. А эти понятия могли быть выражены только в словах, с помощью которых люди научились обмениваться опытом и накапливать его, передавая от поколения к поколению.

В процессе труда у людей появилась потребность что-то сказать друг другу. «Потребность создала себе свой орган: неразвитая гортань обезьяны медленно, но неуклонно преобразовывалась путем модуляции для все более развитой модуляции, а органы рта постепенно научились произносить один членораздельный звук за другим».

В процессе эволюции у человека сформировалась вторая сигнальная система, которой нет у животных. Первая сигнальная система есть и у животных, и у человека. Она связана с наличием органов чувств, сигналами здесь выступают воздействия от предметов внешнего мира и от внутренних процессов в самом организме. Для человека же сигналами второго рода являются слова, «произносимые, слышимые и видимые» (И.П. Павлов). Слово заменяет непосредственные сигналы — те или иные явления действительности, сигнализирует нам о них. Поэтому слово воспринимается как «сигнал сигналов».

Показательно, что вторая сигнальная система, обеспечиваемая действием наследственно передаваемых структур мозга, функционирует только при нормальном развитии человека именно как общественного существа — при необходимом воспитании человеческого индивида другими людьми, обучении его речи, трудовым навыкам, нормам общения и т.д. Труд, мышление, язык как собственно человеческие качества — непосредственно общественные феномены. Они одновременно и предпосылки, необходимые условия формирования общества, и его продукты. Так же связаны между собой человек и общество.

То, что общество не может быть без людей, понятно. Но и человек как таковой не может существовать вне общества. Человек, общество, труд, мышление, язык не могут быть разделены во времени. Ни одно из них не может существовать друг без друга. До них и вне их существовали только животные предки людей, только животное стадо и только животная психика, обеспечиваемая первой сигнальной системой. До человека и человеческого общества не было и труда, а была приспособительная деятельность животных как особая естественная форма движения материи. И вот именно ее-то развитие, длительное превращение ее сначала в зачатки, а затем во все более полноценные формы творческого, созидательного, преобразующего мир труда (и соответственно сознания, мышления и языка) и послужило средством, способом перехода от животного мира к человеческому. В этом смысле и говорится о решающей роли труда в происхождении человечества и его сознания. Труд, изменение человеком внешней природы, самого себя и отношений людей друг к другу, т.е. самого общества составляет основу человеческого мышления. Причем не только по происхождению и способу существования, но и по своему содержанию человеческое сознание является не чем иным, как отражением, осознанием материальной практики, природы, общества и их взаимодействия.

Отряд приматов и человек как его высший представитель

Еще Аристотель отмечал сходство высших обезьян с человеком, считая при этом, что обезьяна «менее красива, чем лошадь, она более похожа на человека».… Подлинный переворот в приматологии произвел Ч. Дарвин, который в 1781 г.… Первые представители отряда приматов появились на Земле более 70 млн лет назад. Среди ныне живущих приматов…

Этапы становления и эволюции человека

По имеющимся данным складывается следующая картина происхождения и эволюции человека. Она постоянно уточняется, но основа ее сохраняется и… В результате того, что 7—8 млн лет назад климат в Южной Африке стал суше и… Предполагают, что общая масса австралопитека не превышала 50 кг, а средняя масса головного мозга — примерно 500 г.…

Роль естественного отбора и социальных факторов

В эволюции человека как комплексном процессе антропосоциогенеза

Вначале, когда орудия труда и средства выживания человека были еще очень примитивны, естественный отбор продолжал действовать и вызывал существенное… Генетическое наследование морфофизиологических особенностей, врожденных… Созданные кроманьонцами каменные, костяные и роговые орудия труда значительно превосходили приспособления…

ГЛАВА 23

СОВРЕМЕННАЯ НАУКА О СУЩНОСТИ И ИСТОКАХ ЧЕЛОВЕЧЕСКОГО СОЗНАНИЯ

Обострение проблемы сознания в современной науке и философии.

Отражение и информация в неживой и живой природе. Понятие психики.

От психики животных к сознанию и речи человека.

Обострение проблемы сознания в современной науке

И философии

В первом же случае, когда сознание отождествляется с определенными физическими, энергетическими и информационными процессами именно как с… Современное сведение психологии и гносеологии к физическим теориям вакуумных… Физикалистские представления опираются на успехи в моделировании «искусственного интеллекта», на генетическую…

Отражение и информация в неживой и живой природе. Понятие психики

Мысль, что не чувствительность, не ощущение, а именно отражение (не тождественное, а лишь аналогичное ощущению) является всеобщим свойством материи,… Итак, что же такое отражение? Труднее всего определить его в общей форме и… В основе отражения как всеобщего свойства материальных взаимодействий лежит их причинно-следственный характер,…

От психики животных к сознанию и речи человека

Абстрактное, понятийное мышление и словесный язык качественно отличают человеческое сознание от психики и сигнального общения животных. Правда,… У животных нет сознания и языка, равных человеческому сознанию и языку. «Язык… Человеческое сознание и язык так же отличаются от психики и средств общения животных, как отличается человеческий труд…

ГЛАВА 24

СТРУКТУРА СУБЪЕКТИВНОГО МИРА ЧЕЛОВЕКА,

ЕГО ПСИХИЧЕСКОЙ И МЫСЛИТЕЛЬНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

Эмоции, чувства и интеллект. Сознание и самосознание. Сознательное и бессознательное.

Эмоции, чувства и интеллект

Как видим, Э. Гуссерль все выводит из духа, не объясняя, что такое он сам, каковы его внешние истоки и как он связан с внешним миром. Теория… В различных отношениях сознание человека выступает как его ум, честь и… Дадим теперь краткую характеристику основным компонентам психики и сознания человека. В эмоциональной сфере сознания…

Сознание и самосознание

Самооценка включает оценку своей внешности. Поэтому одним из источников самооценки служит видение своего отражения (в воде, зеркале и т.п.). При… Близко, но не тождественно самосознанию самочувствие - своеобразный настрой… Познание человеком самого себя развивалось вместе с развитием его трудовой деятельности и вместе с познанием ее самой.…

Сознательное и бессознательное

Фрейд разработал эмпирический метод психоанализа, основанный на наблюдении и самонаблюдении, на изучении подсознательных состояний психики путем… Бессознательное не аморфно, оно имеет структуру. Элементом бессознательного… Фрейд выявил психологическую природу конфликтов между «желанием и долгом» и их роль в генезисе неврозов, раскрыл…

МОЗГ И СОЗНАНИЕ, ТЕЛЕСНОЕ И ПСИХИЧЕСКОЕ

Неразрывность мозга (органа мышления) и сознания (функции мозга).

Асимметрия мозга и психические особенности правшей и левшей.

Психическое управление телесными, соматическими процессами.

Смерть мозга и морально-этические и правовые проблемы.

Неразрывность мозга (органа мышления) и сознания (функции мозга)

Достоверные факты свидетельствуют об одном: сознание есть только там и тогда, где есть здоровый, нормально функционирующий головной мозг человека. Можно сколько угодно рассуждать о «космическом разуме» и т.п., но все это в отличие от достоверного человеческого сознания остается таким же неуловимым и абстрактным (в смысле существующим лишь в виде абстракции, созданной заблуждающимся человеческим мышлением), как, скажем, абсолютная идея Гегеля, который безуспешно пытался вывести из нее все существующее, весь мир. Более наивны, но не менее ложны предпринимаемые с прошлого века, но выдаваемые только за самые современные попытки взвесить и измерить в граммах человеческую душу, отлетевшую от тела. Со смертью мозга от сознания, значит, и от души, синонима сознания, ничего не остается.

Медицина вынуждена подчиниться указанному факту. Смерть мозга, даже когда искусственно продолжается кровообращение в теле и дыхание легких, отождествляется специалистами с биологической смертью человека, после которой остается только его труп. Остановка сердца и прекращение дыхания как критерии смерти стали весьма относительными. Вопрос о наступлении смерти связывается с вопросами о времени и механизмах возникновения необратимых изменений в организме в целом и головном мозгу в частности. Нарушения метаболизма мозга, в первую очередь кислородное голодание приводят к нарушениям сознания от небольших отклонений до глубокой комы, т.е. полного прекращения контакта с окружающим миром.

Современная наука конкретизирует представления о прямых и обратных связях сознания и мозга. Все больше раскрывается физиологический механизм сознательных, избирательных и бессознательных, автоматизированных психических актов (выше об этом уже говорилось).

В последние десятилетия усиленно развивались нейрокибернетические модели мозговой деятельности, психофармакологические исследования измененных состояний сознания, представления о локализации психических функций, изучение функциональной асимметрии мозга и психофизиология чувственного отображения. Все эти исследования существенно обогатили наши представления о функциях головного мозга.

Успехи исследования головного мозга, все более глубокое понимание переработки информации в мозгу и способов ее кодирования открывают новые возможности самосовершенствования человека. Но эти завоевания науки могут быть использованы для создания средств психического контроля над личностью и обращены во вред людям. Ведь расшифровка нейродинамического кода приведет к повышению степени «открытости» субъективного мира личности.

Асимметрия мозга и психические особенности правшей и левшей

Опознание голосов животных и птиц, музыкальный слух и музыкальные способности — дело правого полушария. Больные с повреждением левого полушария,… Не только теоретически, но и практически важно учитывать психические… У правшей правое полушарие функционирует в настоящем-прошлом (обращено в прошлое), левое — в настоящем-будущем…

Психическое управление телесными, соматическими процессами

Известно влияние на состояние организма таких психических явлений и состояний личности, которые отражаются в понятиях «вера», «надежда», «воля»,… Установка на здоровье и вера в выздоровление могут быть частично… Наряду с общим имеется и локальное психическое управление соматическими процессами. Такая саморегуляция широко…

Смерть мозга и морально-этические и правовые проблемы

При длительном умирании развитие необратимых нарушений в плохо снабжающихся кровью областях мозга происходит еще до наступления остановки сердца.… Но и при умирании от внезапной остановки сердца, когда примерно в течение часа… Насколько лишены сознания умиравшие и пережившие оживление больные? Опросы больных, переживших клиническую смерть и…

ГЛАВА 26

ГЕНЕТИКА ЧЕЛОВЕКА. БИОЛОГИЧЕСКОЕ И СОЦИАЛЬНОЕ В ЧЕЛОВЕКЕ

Генетика человека. Соотношение биологического и социального

в человеке.

Генетика человека

Кратковременные культуры тканей (чаще всего лейкоцитов и клеток костного мозга) применяются обычно для определения чисел хромосом. При помощи этого… Метод статистического анализа распространения отдельных наследственных… Метод близнецов применяется для изучения влияния внешней среды на проявление признаков, контролируемых отдельными…

Сотношение биологического и социального в человеке

Биологически, генетически запрограммирована определенная средняя продолжительность жизни человека (примерно около 100 лет, возможно и несколько… Не менее ярко выражена и социальная специфика человеческой жизни,… Все человеческие существа наделены определенными свойствами:

ПРОБЛЕМА ЗДОРОВЬЯ, ЗДОРОВОГО ОБРАЗА ЖИЗНИ

ЛЮДЕЙ В РЯДУ ГЛОБАЛЬНЫХ ПРОБЛЕМ СОВРЕМЕННОСТИ

Здоровье. Здоровый образ жизни. Демографические и другие глобальные проблемы современности.

Здоровье

Здоровье — индивидуальное психосоматическое (душевно-телесное) состояние, выражающееся в способности человека оптимально удовлетворять основные… Подавляющее большинство людей с детства настолько привыкает к состоянию,… В современной литературе существует более 100 определений понятия здоровья; исходным для них является определение,…

Здоровый образ жизни

Здоровый образ жизни — это результирующая действий многих внутренних и внешних факторов, объективных и субъективных условий. Основные принципы здорового образа жизни 1. Творцом здорового образа жизни является человек как существо деятельное в биологическом и социальном отношении…

Демографические и другие глобальные проблемы современности

В последние годы среди ученых-гуманистов начинает устанавливаться и распространяться понимание того, что все проблемы, волнующие человечество,… Но что такое народонаселение и демография? Известный специалист A.B. Сахно… С конца XVIII в. широко известно заключение Т. Мальтуса о том, что население растет в геометрической прогрессии, а…

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Вторая половина XX в. - это время научно-технической революции, характеризующейся лидирующей ролью науки по отношению к технике и материальному… Обязательно надо иметь в виду сложный, опосредованный характер взаимосвязи… Что же говорит современное естествознание о самом объективном мире? То, что он одновременно и един, и удивительно…

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение.

РАЗДЕЛ I ЕСТЕСТВОЗНАНИЕ В СИСТЕМЕ НАУКИ И КУЛЬТУРЫ

Глава 1.Наука как форма знания и как социальный институт

Литература к главе 1

Глава 2. Формы и методы научного познания

Литература к главе 2

Глава 3. Происхождение науки

Литература к главе 3

Глава 4.Развитие естествознания от античности до начала XX в. Революции в науке

Литература к главе 4

Глава5. Естествознание и научная картина мира

Литература к главе 5

Глава 6.Общая панорама современного естествознания

Литература к главе 6

Глава 7. Естествознание в системе материальной и духовной культуры человечества

Литература к главе 7

Глава 8.Современная наука и мистицизм

Литература к главе 8

РАЗДЕЛ II

СОВРЕМЕННОЕ ЕСТЕСТВОЗНАНИЕ О МИКРО-, МАКРО- И МЕГАМИРАХ

Глава 9.Научное познание мира «вглубь» и «вширь». Специальная и общая теории относительности

Литература к главе 9

Глава 10.Квантовая физика: становление, эволюция, принципы

Литература к главе 10

Глава 11. Отмикро- к макромиру. От физики и химии к геологии и биологии

Литература к главе 11

Глава 12.Мегамир в его многообразии и единстве

Литература к главе 12

Глава 13.Проблема «начала» и «конца» Вселенной

Литература к главе 13

Глава 14.Влияние космоса на земные процессы. Человек во Вселенной

Литература к главе 14

Глава 15.Кибернетика и синергетика как общие науки о процессах управления и самоорганизации систем

Литература к главе 15

РАЗДЕЛ III СОВРЕМЕННОЕ ЕСТЕСТВОЗНАНИЕ О ЖИВОЙ ПРИРОДЕ

Глава 16.Проблема сущности жизни

Литература к главе 16

Глава 17.Проблема происхождения жизни на Земле

Литература к главе 17

Глава 18.Эволюция жизни и ее отражение

в учениях Ж.Б. Ламарка и Ч. Дарвина

Литература к главе 18

Глава 19.Проблема прогресса в живой природе

Литература к главе 19

Глава 20.Генетика и эволюционное учение

Литература к главе 20

Глава 21. Экология как наука. Структура и эволюция биосферы в целом

Литература к главе 21

РАЗДЕЛ IV

СОВРЕМЕННАЯ НАУКА О ПРИРОДНЫХ НАЧАЛАХ БЫТИЯ ЧЕЛОВЕКА

Глава 22. Естественное происхождение человека. Ступени антропосоциогенеза

Литература к главе 22

Глава 23. Современная наука о сущности и истоках человеческого сознания

Литература к главе 23

Глава 24. Структура субъективного мира человека, его психической и мыслительной деятельности

Литература к главе 24,

Глава 25. Мозг и сознание, телесное и психическое

Литература к главе 25

Глава 26.Генетика человека. Биологическое и социальное в человеке

Литература к главе 26

Глава 27. Проблема здоровья, здорового образа жизни людей в ряду глобальных проблем современности

Литература к главе 27

Заключение