Концепции современного естествознания

     Изготовление  орудий и использование огня обусловило переход к новой стадии эволюции - появлению древних людей - неандертальцев. Их масса мозга составляла 750 гр. Именно при такой массе мозга ребёнок овладевает речью. Объединение сил отдельных особей во время охоты, защита от врагов, от неблагоприятных природных воздействий привело к появлению вида человека разумный (Ноmо Sарiеns), первыми из которых были кроманьонцы.

     Всё современное человечество принадлежит  к одному виду Ноmо Sарiеns. Внутри этого вида выделяют три большие расы: негроидную (черную), европеоидную (белую), монголоидную (желтую). Для современного этапа эволюции характерно резкое снижение роли биологических факторов; ведущее значение приобрели социальные факторы.

     15.2. Человек: физиология, здоровье, работоспособность, эмоции

     Физиология изучает процессы, протекающие в организме человека. Человек самое высокоорганизованное живое существо и поэтому в его организме протекают сложные физиологические процессы, которые изменяются с возрастом. Каждому возрастному этапу развития человека присущи свои физиологические функции. Сложный организм человека представляет собой одно целое. Целостность организма, находящегося во взаимодействии с окружающей средой, обеспечивается нервной системой и ее ведущим отделом - корой головного мозга. Кора головного мозга весьма тонко и точно улавливает изменения внутренней и внешней среды и своей деятельностью обеспечивает приспособление организма к окружающей среде и его активное влияние на среду.

     Нервная система состоит из нервных клеток — нейронов. Нейроны, число которых составляет 25 млрд., находятся в коре головного мозга, толщиной всего 2,5-З мм. После рождения человека масса мозга составляет 350-390 г. её рост продолжится до 20 лет и составит 1300- 1500 г. (иногда до 2000 г.).

     Нейроны взаимодействуют между собой  посредством электрических импульсов и химических веществ, называемых нейротрансмиттерами. Нейрон имеет сотни или тысячи связей. Каждое внешнее раздражение поступающее от одного из наших органов чувств, вызывает электрические импульсы и выделение малого количества нейротрансмиттеров. Например, формы букв и слов, которые вы видите при чтении этой фразы передаются в кору головного мозга, затем они интерпретируются в мысли. Природа наших мыслей зависит от генетического состава, обучения, опыта и памяти.

     У каждого из нас свои модели мира и поведения в нем. В последние годы выяснилось, что простейшей структурной единицей мозга является не нейрон, а структурный ансамбль клеток со сложными, но фиксированными разветвлениями  взаимосвязей .

     Один  ансамбль обычно управляет одним процессом или одной функцией мозга. Элементы разумного поведения проявляют высшие животные и некоторые птицы. Но полноценное проявление разума присуще только человеку.

     Созданный человеком коллективный аппарат  сбора, накопления, обобщения и хранения знаний Вернадский назвал научной мыслью. Научная мысль в сочетании с трудовой деятельностью является великой движущей силой, способной преобразовать биосферу.

     Эмоция - реакция на случившееся или ожидаемое событие, проявление чувств. Положительные эмоции стимулируют одну часть мозга и выделение одних нейротрансмиттеров, отрицательные эмоции стимулируют другую часть мозга и выделение других нейротрансмиттеров. Необходимо научится управлять своим эмоциональным состоянием, вызывая положительные эмоции. В этом случае улучшается здоровье, работоспособность. Здоровье, а, следовательно, работоспособность человека зависит не только от эмоционального состояния, но и от физической формы, в которой он находится, а также от умения предупреждать болезни.

     15.3. Творчество

     Внешне картина творчества выглядит следующим образом. В процессе трудовой деятельности человек сталкивается с трудностями в реализации своих целей. Когда попытки преодолеть эти затруднения заканчиваются безрезультатно, тогда в его деятельности наступает пауза, которую называют стадией созревания идеи. Заканчивается эта пауза тем, что возникает идея решения сложившейся перед ним проблемы, происходит «озарение». Однако такое классическое представление о природе творчества не учитывает того обстоятельства, что человек для видения условий ситуации использует, хочет он этого или нет, опыт других людей. Необходимым условием для творчества является стремление человека узнать что-то новое для себя. Точно лаконично это внутреннее беспокойство «творческой деятельности» высказал поэт Твардовский: «Так, как я хочу, не умею. Так, как умею, не хочу!».

     Как отмечал известный психолог Нечаев: «Под творчеством понимается самопреодоление своих возможностей через конструирование новых возможностей, отвечающих задачам деятельности, используя опыт других людей». Поэтому учебная деятельности должна быть творческой деятельностью. Хороший учитель не преподносит ученику готовую истину, а побуждает размышлять о ней. В этом случае мозг максимально растет, развивается и повышается способность к решению новых задач.

     15.4. Биоэтика

     Под биологической этикой понимается применение понятий и норм человеческой морали, нравственности к жизни на Земле. Первоочередными проблемами в настоящее время являются: угроза частичного или полного уничтожения тех или иных форм жизни на Земле, забор органов необходимых для трансплантации, клонирование человека, целесообразность поддерживания жизни смертельно больного человека и др.

     15.5. Космические и биологические циклы

     Ритм (цикл) - повторение одного и того же состояния через равные промежутки времени. Он обусловлен колебательными процессами, происходящими в живой и неживой природе. Океанические приливы и отливы, смена дня и ночи, фаз Луны, чередование времен года, периодические изменения солнечной активности - всё это различные формы колебательных процессов. В период солнечной активности происходит увеличение пятен и вспышек на Солнце, его излучение достигает максимальной интенсивности, что вызывает магнитные бури.

     Биологическая ритмичность направлена на согласование функций организма с окружающей средой, т.е. на приспособление к постоянно меняющимся условиям существования. Хорошо известны суточные ритмы сна и бодрствования у человека, сезонные ритмы активности у некоторых млекопитающих и многие другие. Русский биолог Чижевский установил зависимость биологических процессов и общественной жизни от солнечной активности. Так в период солнечной активности изменяется скорость' роста растений, ухудшается здоровье у человека, социальная активность в обществе возрастает до 60%. Последний пик солнечной активности был в 2002 году, а его цикл составляет примерно 11 лет.

     16.Самоорганизация в природе

     16.1. Синергетика - новая  междисциплинарная  наука

     Термин  «синергетика» происходит от греческого – согласованное действие, содействие, сотрудничество. Этот термин ввел немецкий физик Хакен. Синергетика - это наука о самоорганизации. Самоорганизация по Хакену - «спонтанное образование высокоупорядоченных структур из зародышей или даже из хаоса». Спонтанный переход из неупорядоченных состояний к упорядоченному происходит за счет совместного (синхронного) действия многих подсистем.

     Синергетика - междисциплинарная наука, так как  она позволяет объяснить процессы самоорганизации в живой и  неживой природе, в обществе. Приведем примеры из разных  областей знания.

     Примером  самоорганизации в живой природе  может служить теория эволюционизма - самопроизвольного формирования биологических  систем из неживых химических элементов. Это нашло подтверждение в  фактах обнаружения аминокислот  в кометах и  метеоритах.

     Эволюция  привела к появлению современного человека, которая является самым  высокоорганизованным живым существом.

     Примеры самоорганизации в неживой природе  приведены в п. 16.3.

     16.2. Порядок из хаоса

     Самоорганизация - это процесс движения от хаоса к порядку, возникновение нового. Под хаосом понимается отсутствие корреляции (взаимосвязи) процесса, его неупорядоченность. Примером хаоса является броуновское движение. Мера неорганизованности, хаоса называется энтропией.

     Приведем  пример самоорганизации в физической системе. Если охлаждать водяной пар при постоянном объеме, то тепловое движение молекул становится все менее интенсивным и упорядоченность системы молекул повышается; когда водяной пар конденсируется в жидкость, происходит скачкообразное уменьшение энтропии и выделяется теплота. При дальнейшем снижении температуры тепловое движение молекул становится все менее интенсивным и происходит дальнейшее уменьшение энтропии. Когда жидкость отвердевает, молекулы в кристалле льда занимают строго определенные положения, энтропия скачком уменьшается  и выделяется теплота.

     16.3. Диссипативные структуры

     Из  рассмотренного в п.16.2 примера видно, что переходу водяного пара в воду, воды в лед предшествуют случайные  отклонения от положения равновесия, называемые флуктуациями. В особой точке, называемой точкой бифуркации, флуктуации достигают такой силы, что организация системы не выдерживает и разрушается.

     В этой точке система находится  одновременно как бы в двух состояниях (например, при гололедице под ногами находится и вода и лед) и точно предсказать ее поведение не возможно. Затем при достижении параметром внешней среды некоторого критического значения система скачком переходит в устойчивое состояние. Новые структуры, полученные таким образом называются диссипативными, потому что для их поддержания требуется больше энергии. Это, например, вода, образованная из водяного пара, лед – из воды.

     Рассмотрим  другие примеры диссипативных структур: ячейки Бенара, турбулентность, колебательные  химические реакции, лазер.

     При нагревании ртути, налитой в широкий плоский сосуд, слой ртути, после того, как температура достигнет некоторого критического значения, распадается на одинаковые шестигранные призмы – ячейки Бенара.

     В качестве другого примера возникновения  самоорганизации рассмотрим переход послойного (ламинарного) течения жидкости в вихревое (турбулентное). Этот переход возникает, если на пути движения жидкости поместить какое-то тело (например, шар) и увеличивать давление и соответственно скорость потока. При увеличении скорости потока выше критической за телом образуются завихрения, т.е. вместо спокойного ламинарного движения возникает турбулентное движение жидкости.

     Одним из наиболее-впечатляющих примеров возникновения  самоорганизации является химическая реакция Белоусова-Жаботинского, в результате которой специальный раствор начинает периодически менять цвет с красного на голубой. Поэтому такую реакцию называют «химическими часами».

     Наиболее  значительным примером самоорганизации, нашедшим широкое применение в науке  и технике, является лазер. В твердотельном лазере атомы, возбужденные накачкой энергией от внешнего источника, испускают световые электромагнитные волны несогласованно (не когерентно). Если увеличить мощность накачки выше определенного значения, то атомы начинают испускать свет в одинаковой фазе, с одной частотой, с одинаковым направлением поляризации (когерентные волны). Этот когерентный свет усиливается за счет многократного прохождения по активной среде и вовлечения в этот индуцированный процесс новых атомов активированной среды. Лазер переходит в режим генерации, испуская усиленное, направленное, монохроматическое, когерентное излучение.

     Во  всех самоорганизующихся системах происходят коллективные процессы: коллективно  выстраиваются молекулы в узлах  кристаллической системы; вихри внутри жидкости; коллективно и согласованно атомы испускают когерентное излучение в лазере.

     16.4. Концепции самоорганизации

     Для того чтобы происходил процесс самоорганизации, должны быть выполнены следующие  условия:

     - система должна находится вдали от равновесия, т.е. быть нелинейной;