Концепции современного естествознания

Первоначально атмосфера состояла из паров воды, аммиака, метана и углекислого газа.

Одна из попыток  подтвердить гипотезу предпринята  Миллером в 1953 году: через смесь этих газов пропускал большие разряды тока, в результате удалось получить простейший сахар, глутоминовую кислоту, ряд аминокислот, не удалось получить нуклеотиды (фундамент для сохранения информации). 
 

30. Современное представление  об эволюции.

Эволюция –  это процесс развития природы со времени возникновения жизни до настоящего времени.

Первым, кто решил  систематизировать растения, был  Аристотель. Карл Линней описал 8 тыс. видов  растений, ввел их классификацию. «В структуре  живых организмов можно выделить две тенденции: упражнение или неупражнение отдельных организмов, наследственность».

Джордж Кювье  «теория катастроф» - найдя в природе  останки предшествующих видов, сделал вывод: качественные изменения в  природе происходят в следствии  катастроф. В то же время считал, что человек – творение Бога, предков нельзя найти.

Томас Мальтус  «трактат о народонаселении» считал, что основой изменений в природе  является противоречие между быстрым  ростом популяций (в геометрической прогрессии) и ограниченными пищевыми ресурсами (в арифметической прогрессии).

Наиболее полный подход дают Чарльз Дарвин и Уолис, которые считали, что основными  факторами эволюции являются изменчивость (мутации) и естественный отбор. С  развитием генетики оказалось, что  двух факторов недостаточно, кроме  того, на ровне с естественным отбором существует и случайный.

I. Выделяют три вида изменчивости:

1) генотипическая  – изменяется ДНК в результате  мутации.

2) фенотипическая  – изменяются конкретные признаки  развивающихся органов.

3) модификационная  – возникает в результате неоднородных условий развивающихся организмов.

II. Решающую роль в мутации играет генетическая изменчивость. Кроме этого считается, что важную роль играет такой фактор как флуктуации (колебательные изменения/эволюционные волны)

III. Отбор протекает в двух формах:

1) стабилизирующий

2) движущий

2 – закономерные  изменения в определенном направлении.

1 – совершенствует  процессы индивидуального развития.

VI. Изоляция формирует закрепление необходимых признаков в структуре вида.

Современная теория эволюции отражает прерывистость в развитии и сейчас названа «синтетическая теория эволюции» (СТЭ). 
 

31. Открытые системы  и самоорганизации.

Термодинамика неравновесных процессов основана на двух положениях:

1) принцип линейности: если поведение системы можно описать линейным уравнение, то потоки, возникающие в системе, вызываются обобщенными термодинамическими силами, например: концентрация, температура.

2) явление переноса: если в системе имеются флуктуации (колебательные изменения), то линейный закон имеет более общее значение.

Процессам, нарушающим равновесие, противостоит внутреннее взаимодействие. Формально неравновесные  процессы можно разделить на:

1) скалярные  – химические реакции

2) векторные  – теплопроводность и диффузия

3)тензорные – вязкое трение

В соответствии с принципом симметрии: величины разных размерностей не связаны друг с другом. Например: химические реакции  не могут вызывать теплопроводность. Этому препятствуют граничные условия: оказывается, что в неравновесной  системе можно выделить устойчивые элементы.

Илья Романович  Пригожин сформулировал теорему о минимуме производства энтропии в стационарном неравновесном состоянии. Эта теория отражает внутреннюю инерциальность системы. Если граничные условия не позволяют системе прийти в устойчивое равновесие, где нет приращения энтропии, то система переходит в состояние с наименьшим производством энтропии.

Системы можно  разделить (по состоянию устойчивости):

1) стационарные

2) нестационарные

1 – если энтропия  возрастает, и система выходит из стационарного состояния, то за счет внутреннего взаимодействия она вновь возвращается в стационарное состояние (внутр. – с наименьшим производством энтропии)

2 – при возникновении  флуктуаций, они усиливаются и  система уходит из стационарного  состояния. 

Прирост энтропии в единицу времени в единице  объема назван функцией диссипации (энтропия//сек∙V=0), у кот. Этот показатель >0 – диссипативные системы. Оказывается, что любая система осуществляет обмен веществом и энергией с окружающей средой: если этот объем сокращается, то в системе возникают флуктуации, которые нарастают и достигают крупномасштабного уровня (макроскопического), при этом, внутри системы из хаоса возникновение таких структур происходит не за счет внутренней перестройки системы, а за счет внутренней перестройки системы. Такой процесс назван самоорганизацией, описывается нелинейными уравнениями. В 1977 г. И.Р. Пригожин получил нобелевскую премию. Т.о. Хаос (неравновесность) становится главным источником упорядоченности.

Немецкий ученый Хакен вводит понятие «синергетика» (сотрудничество, совместное действие) – наука о самоорганизации. По Хакену, самоорганизация – спонтанное, самопроизвольное образование высокоупорядоченных структур из Хаоса за счет совместного действия. Хаотический процесс описывается с помощью вероятности, а упорядоченность описывается как проявление тенденции/закона. Т.о. упорядоченность возникает через неупорядоченность. 
 

32. Процессы самоорганизации  в живой и неживой  природе.

1) Первый пример в 1900 году (ячейка Бенара): в специальный сосуд налили ртуть и начали нагревать, при определенной скорости нагрева на поверхности образуются призмы на подобие пчелиных сот.

2) Переход течения  жидкости из ламинарного состояния  движения в турбулентное. Первоначально  жидкость течет спокойно, но, при увеличении скорости, начинают возникать внутренние возмущения, которые первоначально затухают, но, при достижении критической скорости течения, перестаю затухать и жидкость переходит в турбулентное состояние. При увеличении скорости движения  флуктуации внутри жидкости усиливаются, турбулентность растет, но при достижении некоторой критической точки, в

системе возникает  внутренняя упорядоченность и жидкость начинает течь в условиях новой качественной упорядоченности.

3) Реакция Белоусова – Жабатинского. В 1951 г. в раствор серной и малоновой кислот добавили сульфат цезия и бромит калия и индикатор (ферроин): цвет р-ра стал периодически меняться от красного до голубого, после некоторого числа колебаний, установились красные и синие слои, которые поддерживались более 30 минут.

Процессы самоорганизации  можно обнаружить в движении планет, в изучении движения течения океанов, в движении атмосферы, кроме этого, в биологии, в экологии, в радиотехнике.

Процессы самоорганизации  связаны с фазовыми переходами, общая черта – кооперативность.  
 

33. Диалектика хаоса  и порядка.

В 60-х годах XX века «Бунт роботов»: процессы, подчиненные динамическим законам, могут совершать непредсказуемые случайные действия: случайное действие нельзя устранить, увеличив точность изготовления. Парадокс: система, подчиняющаяся законам классической механики, может совершать случайные действия (Хаос). Процессы носят пороговый характер:

1) в допороговом состоянии флуктуации затухают  и система возвращается в исходное состояние.

2) в сверхпороговом состоянии флуктуации усиливаются и системы уходят в неустойчивый режим. Здесь возможно несколько вариантов поведения: в неустойчивом состояния система должна совершить катастрофу, такой процесс описывается нелинейными уравнениями.

Точка катастрофы – точка бифуркации, в ней система скачком переходит в новое состояние с потерей линейности законов и в этой точке поведение системы разветвляется. Оказалось, что в этих процессах можно выделить несколько устойчивых состояний:

1) момент перехода определяется свойствами самой системы;

2) в переходе  можно выделить два основных  принципа:

а) принцип максимального  промедления

б) принцип Максвелла  – «новое состояние системы определяется глобальным энергетическим минимумом»

Глобальные характеристики системы не зависят от микроскопического уровня, поэтому систему нельзя понять, разбивая на чисти, анализ неприменим.

Холизм –  таинство системы. В то же время в  процессе изменения можно выделить некоторые состояния:

1) Фликер - шум

2) белый шум

1 – шум мерцания, система имеет память о предшествующих состояниях.

2 -  нет связи  с предшествующими состояниями.

Теорема КАМ (Колмогоров, Арнольд, Мозер): в точке бифуркации сохраняются системы наиболее симметричной формы. 
 

34. Антропосоциогенез.

Генезис – происхождение

Антропос –  человек

Социум –  простейшая форма совместного существования

Происхождение человека и человеческого общества.

В XIX веке существовала концепция: труд создал человека –  Фридрих Энгельс. В 1974 г. Находка  «Люси» - не только большая часть  черепа, но и 40% скелета – женская особь 3,2 млн лет, принадлежит 25-30 летней женщине. Это гомонид (передвигалась на двух конечностях). Самые ранние находки труда – 2,5 млн. лет. С точки зрения передвижения: прямохождение – один из худших способов (у змей более сложный способ: переставляя ребра):

1) резко уменьшается  S опоры

2) повышается  центр тяжести – неустойчивость

3)прямохождение  несет ряд заболеваний: плоскостопие, скалиозы, варикозное расширение  вен, остохондрозы.

Процесс описан с позиции дуализма (К. Лоренс): в мире существуют 2 агрессии:

1) внутривидовая

2) межвидовая

Под действием  внутривидовой на рубеже 12-15 млн. лет  предки вели прибрежный полуводный образ  жизни, на это указывают многочисленные биологические особенности: появление  прямохождения, брадикардия (автоматическое замедление сердцебиения при погружении в воду), развитые ягодичны подушки, развиты только верхние молочные железы женщин, эротическая реакция мужчин на распущенные женские волосы (крепкие волосы – сохранит потомство)

Под действием  внутривидовой активности предки находились в состоянии стресса, а в момент аффекта возникал жест, указывающий направление отступления или наиболее эффективной атаки. Жест позволяет преодолеть недостатки прямохождения, сплачивает стаю человека. Увеличение разнообразия жестов – язык жестов.

На рубеже 12 млн. лет язык в виде языка жестов. Язык – тождество противоположностей реальных объектов и процессов действительности и его знакового представления  человеком в процессе общения. Язык имеет две структуры:

1) непрерывная, отражает эмоциональное состояние субъекта

2) прерывная,  обозначает конкретные предметы  и процессы.

А – я есть

Б - буквы

В - ведать

Г - глагол

Д - добро

Е - есть

Ж – жизнь

С помощью языка  предки человека занимают главенствующее положение в природе.

На рубеже 5 млн. лет стрессовая ситуация повторяется  и условием выхода из кризиса являетсякамень или дубина в руках предка человека, начинается производство орудий войны  и труда.

Занятые трудом руки не позволяют осуществлять жестовое общение и язык расширяет границы до звукового воспроизведения.

Орудие труда  становится посредником между человеком  и окружающим миром и вызывает появление идеального обобщенного  образа. Появление сознания (первый идеально обобщенный образ).

4 фактора:

1) социум

2) язык

3) труд

4) сознание

Снежный человек  – от 4 до 18 «гнезд» есть язык жестов и свистов, но трудиться не умеет  – нет сознания.