ЗМІСТ
Питання № 1 Класичний детермінізм та ймовірнісно-статистичний детермінізм. 2
Питання № 2 Закони збереження макросвіту і мікросвіту. Закони симетрії мікросвіту і макросвіту. Зв'язки законів збереження і законів симетрії. 3
Питання № 3 Основні властивості речовини, поля і вакууму в класичній фізиці і квантовій механіці. 3
Питання № 4 Уявлення про час і простір в класичній механіці в теорії відносності. 6
Питання № 5 Відмінність живих систем від неживих. 10
Питання № 6 Біосфера та її межі. Техносфера. Ноосфера. 12
Питання № 7 Екологічні проблеми сучасності. 14
Питання № 8 Біосфера і космос. Людина і космос. 18
Питання № 9 Питання антропогенезу в сучасній антропології. 19
Питання № 10 Біологічне і соціальне в онтогенезі людини. 20
Питання № 11 Несвідоме і свідоме в людині. 22
Питання № 1 Класичний детермінізм та ймовірнісно-статистичний детермінізм.
Термін "детермінація" походить від латинського determine (визначаю) і може бути розшифрований як обов'язкова определяемости всіх речей і явищ у світі іншими речами і явищами. Найчастіше замість предиката "определяемости" у це формулювання підставляють предикат "обумовленість", що надає самому формулюванні двозначність, бо створюється враження, що детермінують фактори таким чином зводяться тільки до умов, хоча останні при усій своїй значимості є лише одним з цих факторів.
Спираючись на праці своїх попередників і на основоположні ідеї природознавства И. Ньютона і К. Ліннея, французький астроном і математик П. Лаплас у роботі "Досвід філософії теорії ймовірностей" (1814) довів ідеї механістичного детермінізму до логічного кінця: він виходить із постулату, згідно якому зі знання початкових причин можна завжди однозначно вивести слідства.
Цікаво відзначити, що вже до початку того ж самого XIX століття під впливом розвитку теорії імовірностей (якою займався П. Лаплас), соціальної статистики і т.д. виник цілий ряд питань, не розв'язаних з позицій лапласовского детермінізму:
1. Як поєднати його концепцію з емпіричними спостереженнями, що виявляють відхилення від необхідності, відсутність "чистого" прояву закону у всіх його конкретних втіленнях?
2. Як поєднати механізм лапласовского детермінізму з теорією вірогідності, що оперує поняттям "випадковість"?
У працях Лапласа тут протиріччя не було, бо він тлумачив суб'єктивістською і випадковість, ототожнюючи її з незнанням причин, і ймовірність, відносячи її до нашого знання про процес (об'єкті), але не до самого процесу (об'єкту). У дійсності ж імовірність, як уже говорилося, визначає ступінь можливості прояву об'єктивного по своїй природі випадкового явища.
Макросвіт - світ макрооб'єктів, розмірність яких співвідносна з масштабами людського досвіду: просторові величини виражаються в міліметрах, сантиметрах і кілометрах, а час - у секундах, хвилинах, годинах, роках.
Мікросвіт - світ гранично малих, безпосередньо не спостерігаються мікрооб'єктів, просторова разномерность яких обчислюється від
10 -8 до 10 -6 см, а час життя - від нескінченності до 10 -24 сек.
Мегасвіт - світ величезних космічних масштабів і швидкостей, відстань в якому вимірюється світловими роками, а час існування космічних об'єктів - мільйонами і мільярдами років.
Речовина
Поле
Фізичний вакуум (експериментально виявлений в прискорювачах в 50-х рр.. XX)
Речовина - це будь-які матеріальні об'єкти, що мають масу. Крім маси може бути електричний заряд. Елементарні частинки (нейтрино мають масу, 2002 рік). У речовини є чотири агрегатних стани:
Тверде
Рідке
Газоподібне
Плазма
Стан матеріального об'єкта характеризується фізичними величинами, або параметрами стану: координати, енергія, температура, маса, спін, ентропія, склад. Перехід від одного стану до іншого є рух матерії. Види руху: Механічне Коливальне і хвильове Теплове Процеси переносу (дифузія, теплопровідність) Фазові переходи Радіоактивний розпад Хімічні та ядерні реакцііЕволюція живих організмів Метаболізм Поле - особливий стан середовища, в кожній точці якої задані параметри, які характеризують стан речовини і які безперервно і плавно змінюються від точки до точки. Поле є матеріальним чинником, який призводить до взаємодії тел. У макросвіті полі протилежно речовині (не має маси, безперервно і т.п.). У мікросвіті немає роздільно поля і речовини, там присутня корпускулярно-хвильовий дуалізм. Фізичний вакуум - найнижче енергетичний стан квантового поля. Середнє число частинок у вакуумі дорівнює нулю. Там існують віртуальні частинки з часом життя 10-18 с. Вакуум «кипить» цими частками, але вони мають низьку енергією. Доповнення від автора конспекту: Однією з особливостей вакууму є наявність в ньому полів з енергією, що дорівнює нулю і без реальних часток. Це електромагнітне поле без фотонів, це півоній поле без пі-мезонів, електронно-позитронної поле без електронів і позитронів.
Але раз є поле, то воно повинно коливатися. Такі коливання у вакуумі часто називають нульовими тому, що там немає часток. Дивовижна річ: коливання поля неможливі без руху частинок, але в даному випадку коливання є, а часток немає! Як це можна пояснити? Фізики вважають, що при коливаннях народжуються і зникають кванти. Коливається електромагнітне поле - народжуються і зникають фотони, коливається півоній полі - з'являються і зникають пі-мезони і т.п. Фізика зуміла знайти компроміс між присутністю і відсутністю часток у вакуумі. Компроміс такий: частинки народжуються при нульових коливаннях, живуть дуже недовго і зникають. Однак, виходить, що частинки, народжуючись з «нічого» і набуваючи при цьому масу й енергію, порушують тим самим невблаганний закон збереження маси і енергії. Тут вся суть в тому «терміні життя», який відпущений часткам: він настільки короткий, що «порушення» законів можна лише обчислити теоретично, але експериментально це спостерігати не можна. Народилася частка з «нічого» і тут же померла. Наприклад, час «життя» миттєвого електрона, приблизно, 10-21 секунди, а миттєвого нейтрона 10-24 секунди. Звичайний же вільний нейтрон живе хвилини, а в складі атомного ядра навіть невизначено довго, як і електрон, якщо його не чіпати. Тому частинки, що живуть так мало, що цього в кожному конкретному випадку і помітити не можна, назвали, на відміну від звичайних, реальних, - віртуальними. У точному перекладі з латини - можливими. Але вважати, що дані частинки тільки можливі - невірно. Ці «можливі» частинки у вакуумі цілком реально впливають, як це спостерігається в точних експериментах, на цілком реальні освіти із безумовно реальних частинок і навіть на мікроскопічні тіла. І якщо окрему віртуальну частку фізика виявити не може, то сумарний їх вплив на звичайні частинки фіксується відмінно.
Спостерігати вплив вакуумних віртуальних частинок виявилося можливо не тільки в дослідах, де вивчаються взаємодії елементарних частинок, але і в експерименті з макротела. Дві пластини, поміщені у вакуум і наближені один до одного, під ударами віртуальних частинок починають притягуватися. Цей факт відкритий в 1965 році голландським теоретиком і експериментатором Гендрік Казимиром. По суті, абсолютно всі реакції, всі взаємодії між реальними елементарними частинками відбуваються при неодмінної участі вакуумного віртуального фону, на який елементарні частинки, у свою чергу, теж впливають. Виявилося також, що віртуальні частинки виникають не тільки в вакуумі. Їх породжують і звичайні частинки. Електрони, наприклад, постійно випускають і тут же поглинають віртуальні фотони.
Фізичний вакуум виявляється тільки при достатньо великої енергії - віртуальні частинки починають взаємодіяти з реальними частками. e-+ - 2 + Q Сучасний теза: Фізичний вакуум є основою Всесвіту (1990-і рр..)
Вперше цей принцип був встановлений Галілеєм, але остаточне формулювання отримав лише в механіці Ньютона. Для його розуміння нам потрібно ввести поняття системи відліку, або координат. Як відомо, положення рухомого тіла в кожен момент часу визначається по відношенню до деякого іншого тіла, яке називається системою відліку. З цим тілом пов'язана відповідна система координат, наприклад, знайома нам декартова система координат. На площині рух тіла або матеріальної точки визначається двома координатами: абсцисою х, що показує відстань точки від початку координат по горизонтальній осі, і ординатою у, що вимірює відстань точки від початку координат по вертикальній осі. У просторі до цих координатах додається третя координата z.
Серед систем відліку особливо виділяють інерціальні системи, які знаходяться один щодо одного або в спокої, або в рівномірному і прямолінійному русі. Особлива роль інерціальних систем полягає в тому, що для них виконується принцип відносності.
Принцип відносності означає, що у всіх інерційних системах всі механічні процеси описуються однаковим чином.
Точніше кажучи, в таких системах закони руху тіл описуються тими ж самими математичними рівняннями або формулами. Ілюструючи цей принцип, Галілей наводив приклад рівномірного прямолінійного руху корабля, всередині якого всі явища відбуваються також як на березі.
2.Понятие простору-часу в спеціальній теорії відносності.
У ході розробки своєї теорії Ейнштейну довелося переглянути колишні уявлення класичної механіки про простір і час. Перш за все, він відмовився від ньютонівського поняття абсолютного простору і часу, а також від визначення руху тіла відносно цього абсолютного простору.
Кожен рух тіла відбувається відносно певного тіла відліку, і тому всі фізичні процеси і закони повинні формулюватися по відношенню до точно зазначеній системі відліку або координат. Отже, не існує ніякого абсолютного відстані, довжини або протяжності, так само як не може бути ніякого абсолютного часу.
Звідси стає також ясним, що для Ейнштейна основні фізичні поняття, такі, як простір і час, набувають ясний сенс тільки після вказівки тих експериментальних процедур, за допомогою яких можна їх перевірити. «Поняття, - пише він, - існує для фізики остільки, оскільки є можливість у конкретному випадку знайти, вірно воно чи ні». Замість абстрактних міркувань про абсолютному русі в теорії відносності розглядають конкретні руху тіл по відношенню до конкретних систем відліку, пов'язаних з конкретними тілами.
Інший важливий результат теорії відносності:
Зв'язок відокремлених в класичній механіці понять простору і часу в єдине поняття просторово-часової безперервності (континууму).
Як ми вже знаємо, положення тіла в просторі визначається трьома його координатами х, у, z, але для опису його руху необхідно ввести ще четверту координату - час. Таким чином, замість роз'єднаних координат простору і часу теорія відносності розглядає взаємопов'язаний світ фізичних подій, який часто називають чотиривимірним світом Германа Мінковського (1864-1909), на ім'я німецького математика і фізика, вперше запропонував таке трактування. Головна заслуга Маньківського, на думку Ейнштейна, полягає в тому, що він вперше вказав на формальну спільність просторово-часової безперервності спеціальної теорії відносності з безперервністю геометричного просторів Евкліда.
Нові поняття і принципи теорії відносності істотно змінили не тільки фізичні, але і загальнонаукові уявлення про простір, час і рух, які панували в науці понад двохсот років. Особливо різкий опір вони зустріли з боку людей, які дотримуються так званого здорового глузду, який у кінцевому підсумку також орієнтується на домінуючі в суспільстві наукові погляди, почерпнуті з класичної науки. Дійсно, кожен, хто вперше знайомиться з теорією відносності, нелегко погоджується з цими висновками. Спираючись на повсякденний досвід, важко уявити, що довжина лінійки або твердого тіла в рухомому інерціальній системі скорочується в напрямку їх руху, а часовий інтервал збільшується.
У зв'язку з цим становить інтерес парадокс близнюків, який нерідко приводять для ілюстрації теорії відносності. Нехай один з близнят вирушає в космічну подорож, а інший - залишається на Землі. Оскільки в рівномірно рухається з величезною швидкістю космічному кораблі темп часу сповільнюється, і всі процеси відбуваються повільніше, ніж на Землі, то космонавт, повернувшись на неї, виявиться молодше свого брата. Такий результат здається парадоксальним з точки зору звичних уявлень, але цілком зрозумілою з позицій теорії відносності.
Незвичайні результати, які дає теорія відносності, відразу ж поставили питання про їх дослідної перевірки. Сама ця теорія виникла з електродинаміки, і тому всі експерименти, які підтверджують електродинаміку, побічно підтверджують також теорію відносності. Але окрім подібних непрямих свідчень, існують експерименти, які безпосередньо підтверджують висновки теорії відносності. Одним з таких експериментів є досвід, поставлений французьким фізиком Арманом Фізо (1819-1896) ще до відкриття теорії відносності. Він задався метою визначити, з якою швидкістю поширюється світло в нерухомій рідини і рідини, що протікає по трубці з деякою швидкістю. Якщо в спочиваючої рідини швидкість світла дорівнює w, то швидкість v у рухомої рідини можна визначити тим же способом, яким ми визначали швидкість рухомого людини у вагоні по відношенню до полотна дороги. Трубка грає тут роль полотна дороги, рідина - роль вагона, а світло - біжить по вагону людини. За допомогою ретельних вимірів, багаторазово повторених різними дослідниками, було встановлено, що результат складання швидкостей відповідає тут перетворенню Лоренца і, отже, підтверджує висновки спеціальної теорії відносності. Найбільш видатним підтвердженням цієї теорії був негативний результат досвіду американського фізика Альберта Майкельсона (1852-1931), зроблений для перевірки гіпотези про світловий ефірі. Згідно панували в той час поглядам, весь світовий простір заповнено ефіром - гіпотетичним речовиною, що є джерелом світлових хвиль. Спочатку ефір уподібнювався пружною механічної середовищі, а світлові хвилі розглядалися як результат коливань цього середовища, тобто, як хвилі, подібні з з'являються на поверхні рідини, викликані коливаннями частинок рідини. Але ця механічна модель ефіру надалі зустрілася з серйозними труднощами, так як, будучи твердої пружної середовищем, ефір повинен був чинити опір руху небесних тіл, але нічого цього насправді не спостерігалося. У зв'язку з цим довелося відмовитися від механічної моделі, але існування ефіру як особливої всепроніцающей середовища як і раніше визнавалося.
Для того щоб виявити рух Землі відносно нерухомого ефіру, Майкельсон вирішив виміряти час проходження світлового променя по горизонтальному напрямку руху Землі і напрямку, перпендикулярному до цього руху. Якщо існує ефір, то час проходження світлового променя з горизонтального і перпендикулярному напрямках має бути неоднаковим, але ніякої різниці Майкельсон не виявив. Тоді для порятунку гіпотези про ефір Лоренц припустив, що в горизонтальному напрямку відбувається скорочення тіла в напрямку руху.
Повністю негативний результат досвіду Майкельсона став для Ейнштейна 18 років пізніше вирішальним експериментом для доказу того, що ніякого ефіру як абсолютної системи відліку не існує.
Питання № 1 Класичний детермінізм та ймовірнісно-статистичний детермінізм. 2
Питання № 2 Закони збереження макросвіту і мікросвіту. Закони симетрії мікросвіту і макросвіту. Зв'язки законів збереження і законів симетрії. 3
Питання № 3 Основні властивості речовини, поля і вакууму в класичній фізиці і квантовій механіці. 3
Питання № 4 Уявлення про час і простір в класичній механіці в теорії відносності. 6
Питання № 5 Відмінність живих систем від неживих. 10
Питання № 6 Біосфера та її межі. Техносфера. Ноосфера. 12
Питання № 7 Екологічні проблеми сучасності. 14
Питання № 8 Біосфера і космос. Людина і космос. 18
Питання № 9 Питання антропогенезу в сучасній антропології. 19
Питання № 10 Біологічне і соціальне в онтогенезі людини. 20
Питання № 11 Несвідоме і свідоме в людині. 22
Питання № 1 Класичний детермінізм та ймовірнісно-статистичний детермінізм.
Термін "детермінація" походить від латинського determine (визначаю) і може бути розшифрований як обов'язкова определяемости всіх речей і явищ у світі іншими речами і явищами. Найчастіше замість предиката "определяемости" у це формулювання підставляють предикат "обумовленість", що надає самому формулюванні двозначність, бо створюється враження, що детермінують фактори таким чином зводяться тільки до умов, хоча останні при усій своїй значимості є лише одним з цих факторів.
Спираючись на праці своїх попередників і на основоположні ідеї природознавства И. Ньютона і К. Ліннея, французький астроном і математик П. Лаплас у роботі "Досвід філософії теорії ймовірностей" (1814) довів ідеї механістичного детермінізму до логічного кінця: він виходить із постулату, згідно якому зі знання початкових причин можна завжди однозначно вивести слідства.
Цікаво відзначити, що вже до початку того ж самого XIX століття під впливом розвитку теорії імовірностей (якою займався П. Лаплас), соціальної статистики і т.д. виник цілий ряд питань, не розв'язаних з позицій лапласовского детермінізму:
1. Як поєднати його концепцію з емпіричними спостереженнями, що виявляють відхилення від необхідності, відсутність "чистого" прояву закону у всіх його конкретних втіленнях?
2. Як поєднати механізм лапласовского детермінізму з теорією вірогідності, що оперує поняттям "випадковість"?
У працях Лапласа тут протиріччя не було, бо він тлумачив суб'єктивістською і випадковість, ототожнюючи її з незнанням причин, і ймовірність, відносячи її до нашого знання про процес (об'єкті), але не до самого процесу (об'єкту). У дійсності ж імовірність, як уже говорилося, визначає ступінь можливості прояву об'єктивного по своїй природі випадкового явища.
Питання № 2 Закони збереження макросвіту і мікросвіту. Закони симетрії мікросвіту і макросвіту. Зв'язки законів збереження і законів симетрії.
У науці виділяються три рівні будови матерії:Макросвіт - світ макрооб'єктів, розмірність яких співвідносна з масштабами людського досвіду: просторові величини виражаються в міліметрах, сантиметрах і кілометрах, а час - у секундах, хвилинах, годинах, роках.
Мікросвіт - світ гранично малих, безпосередньо не спостерігаються мікрооб'єктів, просторова разномерность яких обчислюється від
10 -8 до 10 -6 см, а час життя - від нескінченності до 10 -24 сек.
Мегасвіт - світ величезних космічних масштабів і швидкостей, відстань в якому вимірюється світловими роками, а час існування космічних об'єктів - мільйонами і мільярдами років.
Питання № 3 Основні властивості речовини, поля і вакууму в класичній фізиці і квантовій механіці.
У сучасній фізиці розрізняють три види матерії:Речовина
Поле
Фізичний вакуум (експериментально виявлений в прискорювачах в 50-х рр.. XX)
Речовина - це будь-які матеріальні об'єкти, що мають масу. Крім маси може бути електричний заряд. Елементарні частинки (нейтрино мають масу, 2002 рік). У речовини є чотири агрегатних стани:
Тверде
Рідке
Газоподібне
Плазма
Стан матеріального об'єкта характеризується фізичними величинами, або параметрами стану: координати, енергія, температура, маса, спін, ентропія, склад. Перехід від одного стану до іншого є рух матерії. Види руху: Механічне Коливальне і хвильове Теплове Процеси переносу (дифузія, теплопровідність) Фазові переходи Радіоактивний розпад Хімічні та ядерні реакцііЕволюція живих організмів Метаболізм Поле - особливий стан середовища, в кожній точці якої задані параметри, які характеризують стан речовини і які безперервно і плавно змінюються від точки до точки. Поле є матеріальним чинником, який призводить до взаємодії тел. У макросвіті полі протилежно речовині (не має маси, безперервно і т.п.). У мікросвіті немає роздільно поля і речовини, там присутня корпускулярно-хвильовий дуалізм. Фізичний вакуум - найнижче енергетичний стан квантового поля. Середнє число частинок у вакуумі дорівнює нулю. Там існують віртуальні частинки з часом життя 10-18 с. Вакуум «кипить» цими частками, але вони мають низьку енергією. Доповнення від автора конспекту: Однією з особливостей вакууму є наявність в ньому полів з енергією, що дорівнює нулю і без реальних часток. Це електромагнітне поле без фотонів, це півоній поле без пі-мезонів, електронно-позитронної поле без електронів і позитронів.
Але раз є поле, то воно повинно коливатися. Такі коливання у вакуумі часто називають нульовими тому, що там немає часток. Дивовижна річ: коливання поля неможливі без руху частинок, але в даному випадку коливання є, а часток немає! Як це можна пояснити? Фізики вважають, що при коливаннях народжуються і зникають кванти. Коливається електромагнітне поле - народжуються і зникають фотони, коливається півоній полі - з'являються і зникають пі-мезони і т.п. Фізика зуміла знайти компроміс між присутністю і відсутністю часток у вакуумі. Компроміс такий: частинки народжуються при нульових коливаннях, живуть дуже недовго і зникають. Однак, виходить, що частинки, народжуючись з «нічого» і набуваючи при цьому масу й енергію, порушують тим самим невблаганний закон збереження маси і енергії. Тут вся суть в тому «терміні життя», який відпущений часткам: він настільки короткий, що «порушення» законів можна лише обчислити теоретично, але експериментально це спостерігати не можна. Народилася частка з «нічого» і тут же померла. Наприклад, час «життя» миттєвого електрона, приблизно, 10-21 секунди, а миттєвого нейтрона 10-24 секунди. Звичайний же вільний нейтрон живе хвилини, а в складі атомного ядра навіть невизначено довго, як і електрон, якщо його не чіпати. Тому частинки, що живуть так мало, що цього в кожному конкретному випадку і помітити не можна, назвали, на відміну від звичайних, реальних, - віртуальними. У точному перекладі з латини - можливими. Але вважати, що дані частинки тільки можливі - невірно. Ці «можливі» частинки у вакуумі цілком реально впливають, як це спостерігається в точних експериментах, на цілком реальні освіти із безумовно реальних частинок і навіть на мікроскопічні тіла. І якщо окрему віртуальну частку фізика виявити не може, то сумарний їх вплив на звичайні частинки фіксується відмінно.
Спостерігати вплив вакуумних віртуальних частинок виявилося можливо не тільки в дослідах, де вивчаються взаємодії елементарних частинок, але і в експерименті з макротела. Дві пластини, поміщені у вакуум і наближені один до одного, під ударами віртуальних частинок починають притягуватися. Цей факт відкритий в 1965 році голландським теоретиком і експериментатором Гендрік Казимиром. По суті, абсолютно всі реакції, всі взаємодії між реальними елементарними частинками відбуваються при неодмінної участі вакуумного віртуального фону, на який елементарні частинки, у свою чергу, теж впливають. Виявилося також, що віртуальні частинки виникають не тільки в вакуумі. Їх породжують і звичайні частинки. Електрони, наприклад, постійно випускають і тут же поглинають віртуальні фотони.
Фізичний вакуум виявляється тільки при достатньо великої енергії - віртуальні частинки починають взаємодіяти з реальними частками. e-+ - 2 + Q Сучасний теза: Фізичний вакуум є основою Всесвіту (1990-і рр..)
Питання № 4 Уявлення про час і простір в класичній механіці в теорії відносності.
1. Принцип відносності в класичній механіці.Вперше цей принцип був встановлений Галілеєм, але остаточне формулювання отримав лише в механіці Ньютона. Для його розуміння нам потрібно ввести поняття системи відліку, або координат. Як відомо, положення рухомого тіла в кожен момент часу визначається по відношенню до деякого іншого тіла, яке називається системою відліку. З цим тілом пов'язана відповідна система координат, наприклад, знайома нам декартова система координат. На площині рух тіла або матеріальної точки визначається двома координатами: абсцисою х, що показує відстань точки від початку координат по горизонтальній осі, і ординатою у, що вимірює відстань точки від початку координат по вертикальній осі. У просторі до цих координатах додається третя координата z.
Серед систем відліку особливо виділяють інерціальні системи, які знаходяться один щодо одного або в спокої, або в рівномірному і прямолінійному русі. Особлива роль інерціальних систем полягає в тому, що для них виконується принцип відносності.
Принцип відносності означає, що у всіх інерційних системах всі механічні процеси описуються однаковим чином.
Точніше кажучи, в таких системах закони руху тіл описуються тими ж самими математичними рівняннями або формулами. Ілюструючи цей принцип, Галілей наводив приклад рівномірного прямолінійного руху корабля, всередині якого всі явища відбуваються також як на березі.
2.Понятие простору-часу в спеціальній теорії відносності.
У ході розробки своєї теорії Ейнштейну довелося переглянути колишні уявлення класичної механіки про простір і час. Перш за все, він відмовився від ньютонівського поняття абсолютного простору і часу, а також від визначення руху тіла відносно цього абсолютного простору.
Кожен рух тіла відбувається відносно певного тіла відліку, і тому всі фізичні процеси і закони повинні формулюватися по відношенню до точно зазначеній системі відліку або координат. Отже, не існує ніякого абсолютного відстані, довжини або протяжності, так само як не може бути ніякого абсолютного часу.
Звідси стає також ясним, що для Ейнштейна основні фізичні поняття, такі, як простір і час, набувають ясний сенс тільки після вказівки тих експериментальних процедур, за допомогою яких можна їх перевірити. «Поняття, - пише він, - існує для фізики остільки, оскільки є можливість у конкретному випадку знайти, вірно воно чи ні». Замість абстрактних міркувань про абсолютному русі в теорії відносності розглядають конкретні руху тіл по відношенню до конкретних систем відліку, пов'язаних з конкретними тілами.
Інший важливий результат теорії відносності:
Зв'язок відокремлених в класичній механіці понять простору і часу в єдине поняття просторово-часової безперервності (континууму).
Як ми вже знаємо, положення тіла в просторі визначається трьома його координатами х, у, z, але для опису його руху необхідно ввести ще четверту координату - час. Таким чином, замість роз'єднаних координат простору і часу теорія відносності розглядає взаємопов'язаний світ фізичних подій, який часто називають чотиривимірним світом Германа Мінковського (1864-1909), на ім'я німецького математика і фізика, вперше запропонував таке трактування. Головна заслуга Маньківського, на думку Ейнштейна, полягає в тому, що він вперше вказав на формальну спільність просторово-часової безперервності спеціальної теорії відносності з безперервністю геометричного просторів Евкліда.
Нові поняття і принципи теорії відносності істотно змінили не тільки фізичні, але і загальнонаукові уявлення про простір, час і рух, які панували в науці понад двохсот років. Особливо різкий опір вони зустріли з боку людей, які дотримуються так званого здорового глузду, який у кінцевому підсумку також орієнтується на домінуючі в суспільстві наукові погляди, почерпнуті з класичної науки. Дійсно, кожен, хто вперше знайомиться з теорією відносності, нелегко погоджується з цими висновками. Спираючись на повсякденний досвід, важко уявити, що довжина лінійки або твердого тіла в рухомому інерціальній системі скорочується в напрямку їх руху, а часовий інтервал збільшується.
У зв'язку з цим становить інтерес парадокс близнюків, який нерідко приводять для ілюстрації теорії відносності. Нехай один з близнят вирушає в космічну подорож, а інший - залишається на Землі. Оскільки в рівномірно рухається з величезною швидкістю космічному кораблі темп часу сповільнюється, і всі процеси відбуваються повільніше, ніж на Землі, то космонавт, повернувшись на неї, виявиться молодше свого брата. Такий результат здається парадоксальним з точки зору звичних уявлень, але цілком зрозумілою з позицій теорії відносності.
Незвичайні результати, які дає теорія відносності, відразу ж поставили питання про їх дослідної перевірки. Сама ця теорія виникла з електродинаміки, і тому всі експерименти, які підтверджують електродинаміку, побічно підтверджують також теорію відносності. Але окрім подібних непрямих свідчень, існують експерименти, які безпосередньо підтверджують висновки теорії відносності. Одним з таких експериментів є досвід, поставлений французьким фізиком Арманом Фізо (1819-1896) ще до відкриття теорії відносності. Він задався метою визначити, з якою швидкістю поширюється світло в нерухомій рідини і рідини, що протікає по трубці з деякою швидкістю. Якщо в спочиваючої рідини швидкість світла дорівнює w, то швидкість v у рухомої рідини можна визначити тим же способом, яким ми визначали швидкість рухомого людини у вагоні по відношенню до полотна дороги. Трубка грає тут роль полотна дороги, рідина - роль вагона, а світло - біжить по вагону людини. За допомогою ретельних вимірів, багаторазово повторених різними дослідниками, було встановлено, що результат складання швидкостей відповідає тут перетворенню Лоренца і, отже, підтверджує висновки спеціальної теорії відносності. Найбільш видатним підтвердженням цієї теорії був негативний результат досвіду американського фізика Альберта Майкельсона (1852-1931), зроблений для перевірки гіпотези про світловий ефірі. Згідно панували в той час поглядам, весь світовий простір заповнено ефіром - гіпотетичним речовиною, що є джерелом світлових хвиль. Спочатку ефір уподібнювався пружною механічної середовищі, а світлові хвилі розглядалися як результат коливань цього середовища, тобто, як хвилі, подібні з з'являються на поверхні рідини, викликані коливаннями частинок рідини. Але ця механічна модель ефіру надалі зустрілася з серйозними труднощами, так як, будучи твердої пружної середовищем, ефір повинен був чинити опір руху небесних тіл, але нічого цього насправді не спостерігалося. У зв'язку з цим довелося відмовитися від механічної моделі, але існування ефіру як особливої всепроніцающей середовища як і раніше визнавалося.
Для того щоб виявити рух Землі відносно нерухомого ефіру, Майкельсон вирішив виміряти час проходження світлового променя по горизонтальному напрямку руху Землі і напрямку, перпендикулярному до цього руху. Якщо існує ефір, то час проходження світлового променя з горизонтального і перпендикулярному напрямках має бути неоднаковим, але ніякої різниці Майкельсон не виявив. Тоді для порятунку гіпотези про ефір Лоренц припустив, що в горизонтальному напрямку відбувається скорочення тіла в напрямку руху.
Повністю негативний результат досвіду Майкельсона став для Ейнштейна 18 років пізніше вирішальним експериментом для доказу того, що ніякого ефіру як абсолютної системи відліку не існує.
Питання № 5 Відмінність живих систем від неживих.
Перші живі істоти з'явилися на нашій планеті близько 3 млрд. років тому. Від цих ранніх форм виникло безліч видів живих організмів, які, з'явившись, процвітали протягом більш-менш тривалого часу, а потім вимирали. Від раніше існували форм походять і сучасні організми, утворюючі чотири царства живої природи: більше 1,5 млн. видів тварин, 500 тис. видів рослин, значну кількість різноманітних грибів, а також безліч прокаріотів. До властивостей живого зазвичай відносять такі:
¨ Живі організми характеризуються складною, впорядкованою структурою. Рівень їх організації значно вище, ніж в неживих системах.
¨ Живі організми отримують енергію з навколишнього середовища, використовуючи її на підтримку своєї високої впорядкованості. Велика частина організмів прямо або побічно використовує сонячну енергію.
¨ Живі організми активно реагують на навколишнє середовище. Якщо штовхнути камінь, то він пасивно зрушується з місця. Якщо штовхнути тварина, воно відреагує активно: втече, нападе або змінить форму. Здатність реагувати на зовнішні подразнення - універсальна властивість всіх живих істот, як рослин, так і тварин.
¨ Живі організми як змінюються, а й ускладнюються. Так у рослини або тварини з'являються нові гілки або нові органи, які відрізняються за своїм хімічним складом від породили їх структур.
¨ Все живе розмножується. Ця здатність до самовідтворення, мабуть, сама вражаюча здатність живих організмів. Причому потомство і схоже, і в той же час чимось відрізняється від батьків. У цьому виявляється дія механізмів спадковості і мінливості, що визначають еволюцію всіх видів живої природи.
¨ Подібність потомства з батьками обумовлено ще однією чудовою особливістю живих організмів - передавати нащадкам закладену в них інформацію, необхідну для життя, розвитку і розмноження. Ця інформація міститься в генах - одиницях спадковості, найдрібніших внутрішньоклітинних структурах. Генетичний матеріал визначає напрям розвитку організму. Ось чому нащадки схожі на батьків. Однак ця інформація у процесі передачі трохи видозмінюється, спотворюється. У зв'язку з цим нащадки не тільки схожі на батьків, але і відрізняються від них.
¨ Живі організми добре пристосовані до середовища проживання і відповідають свого способу життя. Будова крота, риби, жаби, дощового хробака повністю відповідає умовам, в яких вони живуть.
Є кілька фундаментальних відмінностей в матеріальному, структурному і функціональному планах. У матеріальному плані до складу живого обов'язково входять високоупорядоченние макромолекулярні органічні сполуки, звані биополимерами, - білки і нуклеїнові кислоти (ДНК і РНК). У структурному плані живе відрізняється від неживого клітинною будовою. У функціональному плані для живих тіл характерно відтворення самих себе. Стійкість і відтворення є і в неживих системах. Але в живих тілах має місце процес самовідтворення. Не щось відтворює їх, а вони самі. Це принципово новий момент.
Також живі тіла відрізняються від неживих наявністю обміну речовин, здатністю до росту і розвитку, активної регуляції свого складу та функцій, здатністю до руху, подразливістю, пристосованістю до середовища і т.д. Невід'ємною властивістю живого є діяльність, активність. «Всі живі істоти мають або діяти, або загинути. Миша повинна перебувати в постійному русі, птах літати, риба плавати і навіть рослина повинна рости ».
Два головних компоненти біосфери - живі організми і середовище їхнього помешкання - безперервно взаємодіють між собою та знаходяться в тісній, органічній єдності, утворюючи цілісну динамічну систему.
Говорячи про принципи існування біосфери, В.І. Вернадський насамперед уточнював поняття і способи функціонування живої речовини. Живий організм є невід'ємною частиною земної кори і змінює її агентом, а жива речовина - це сукупність організмів, що беруть участь в геохімічних процесах. Організми беруть з навколишнього середовища хімічні елементи, що будують їх тіла, і повертають їх після смерті і в процесі життя в ту ж саму середовище. Тим самим і життя, і відстале речовина знаходиться в безперервному тісній взаємодії, у кругообігу хімічних елементів. При цьому живе речовина служить основним с і с т е м о о б р о з у ю щ і м фактором і пов'язує біосферу в єдине ціле.
Володіючи значно більшою активністю, ніж неорганічна природа, живі організми прагнуть до постійного вдосконалення і розмноженню відповідних систем, включаючи біоценози. Останні в свою чергу неминуче входять у взаємодії між собою, що в кінцевому рахунку врівноважує живі системи різного рівня. У результаті досягається динамічна гармонія всієї суперсистеми життя - біосфери.
Виникнення життя і біосфери представляють собою проблему сучасного природознавства. Поступовий розвиток живої речовини в межах біосфери, до переходу її в ноосферу (від грецького "ноос"-розум). Під ноосферою розуміють сферу взаємодії природи і суспільства.
Ноосфера ("ноос" - по-грецьки означає розум, дух.) - Нове емоційний стан біосфери, при якому розумна діяльність людини стає вирішальним фактором її розвитку. Для ноосфери характерно взаємодія людини і природи: зв'язок законів природи із законами мислення і соціально-економічними законами.
Рівень впливу людини на навколишнє середовище залежить в першу чергу від технічної озброєності суспільства. Вона була вкрай мала на початкових етапах розвитку людства. Однак з розвитком суспільства, зростанням його продуктивних сил ситуація змінилася кардинальним чином. XX століття - століття науково-технічного прогресу. Пов'язаний з якісно новим взаємовідношенням науки, техніки і технології, він колосально збільшив масштаби впливу суспільства на природу і поставив перед людиною цілий ряд нових, надзвичайно гострих проблем.
Вивчення впливу техніки на біосферу і природу в цілому потребує не тільки в прикладному, але і в глибокому теоретичному осмисленні. Техніка все менш залишається тільки допоміжною силою для людини. Все більше проявляється її автономність.
У результаті перетворення людиною природного місця існування можна говорити вже про реальне існування нового її стану - про техносфери. Поняття "техносфера" висловлює сукупність технічних пристроїв і систем разом з областю технічної діяльності людини. Її структура досить складна, тому що включає в себе техногенний речовина, технічні системи, жива речовина, верхню частину земної кори, атмосферу, гідросферу. Більш того, з початком ери космічних польотів техносфера вийшла далеко за межі біосфери і охоплює вже навколоземний космос.
Техносфера все більше перетворює природу, змінюючи колишні і створюючи нові ландшафти, активно впливаючи на інші сфери і оболонки Землі, і перш за все знову-таки на біосферу.
За масштабами поширення екологічні проблеми можна підрозділити на:
- Локальні: забруднення підземних вод токсичними речовинами,
- Регіональні: пошкодження лісів і деградація озер в результаті атмосферних випадань забруднювачів,
- Глобальні: можливі кліматичні зміни внаслідок збільшення вмісту вуглекислого газу та інших газоподібних речовин в атмосфері, а також виснаження озонового шару.
Сукупний вплив інтенсивного сільського господарства, збільшеною видобутку корисних копалин і урбанізації значно посилило деградацію потенційно відновлюваних ресурсів - верхнього грунтового шару, лісів, пасовищ, а також популяцій диких тварин і рослин.
Індустріалізація значно збільшила владу людей над природою, і у той же час зменшила чисельність населення, що живе в безпосередньому контакті з нею. У результаті люди, особливо в промислово розвинених країнах, ще сильніше впевнилися в тому, що їх призначення полягає у підкоренні природи. Багато серйозних вчені переконані, що, поки буде зберігатися подібне світовідчуття, будуть продовжувати руйнуватися і системи життєзабезпечення Землі.
Охорона грунтів від людини є однією з найважливіших завдань людини, так як будь-які шкідливі сполуки, що знаходяться в грунті, рано чи пізно потрапляють в організм людини.
По-перше, відбувається постійне вимивання забруднень у відкриті водойми і грунтові води, які можуть використовуватися людиною для пиття та інших потреб.
По-друге, ці забруднення з грунтової вологи, грунтових вод і відкритих водойм потрапляють в організми тварин і рослин, які вживають цю воду, а потім по харчових ланцюжках знову-таки потрапляють в організм людини.
По-третє, багато шкідливі для людського організму сполуки мають здатність акумулюватися в тканинах, і, перш за все, в кістках.
За оцінками дослідників, в біосферу надходить щорічно близько 20-30 млрд. т. твердих відходів, з них 50-60% органічних сполук, а у вигляді кислотних агентів газового або аерозольного характеру - близько 1 млрд. т. І все це менше ніж на 6 млрд. людей!
Існують природні ресурси, необхідні людству, як повітря. Але ні, мабуть, такого ресурсу, крім самого повітря, відсутність якого ставало б нерозв'язною проблемою для людини вже менш ніж через хвилину.
Відомо, що забруднення атмосфери відбувається в основному в результаті роботи промисловості, транспорту і т. п., які в сукупності викидають щорічно викидають «на вітер» більше мільярда твердих і газоподібних частинок.
Основними забруднювачами атмосфери на сьогоднішній день є окис вуглецю та сірчистий газ. Але, звичайно, не можна забувати і про фреонах, або хлорфторуглеводородов. Саме їх більшість вчених вважають причиною утворення так званих озонових дір у атмосфері. Фреони широко використовуються у виробництві і в побуті як хладореагентов, піноутворювачів, розчинників, а також в аерозольних упаковках. А саме з пониженням вмісту озону у верхніх шарах атмосфери медики пов'язують зростання кількості ракових захворювань шкіри.
Третій, не менш важливий, ніж небо над головою і земля під ногами, фактор існування цивілізації - водні ресурси планети.
На свої потреби людство використовує головним чином прісні води. Їх обсяг складає трохи більше 2% гідросфери, причому розподіл водних ресурсів по земній кулі вкрай нерівномірно. У Європі та Азії, де проживає 70% населення світу, зосереджено лише 39% річкових вод. Загальне ж споживання річкових вод зростає з року в рік у всіх районах світу. Відомо, наприклад, що з початку нинішнього століття споживання прісних вод зросла у 6 разів, а в найближчі кілька десятиліть зросте ще, щонайменше, в 1,5 рази.
Нестача води посилюється погіршенням її якості. Використовувані в промисловості, сільському господарстві і в побуті води надходять назад у водойми у вигляді погано очищених або взагалі неочищених стоків.
Таким чином, забруднення гідросфери відбувається, перш за все, в результаті скидання в річки, озера і моря промислових, сільськогосподарських і побутових стічних вод. Згідно з розрахунками вчених, в кінці ХХ століття для розведення цих самих стічних вод може знадобитися 25 тис. кубічних км. прісної води, або практично все реально доступні ресурси такого стоку! Неважко здогадатися, що саме в цьому, а не в зростанні безпосереднього водозабору - головна причина загострення проблеми прісної води.
Змінюючи свій світ, людина, хоче він того чи ні, істотно втручається в життя своїх сусідів по планеті. За даними Міжнародного союзу охорони природи, з 1600 р. на Землі вимерло 94 види птахів і 63 види ссавців. Крім того, зменшуються в кількості і зникають рідкісні комахи, що пов'язано як з реакцією на застосування різного роду пестицидів, так і з знищенням їх корінних місць проживання.
Механізм загибелі виду набагато простіше, ніж його можна собі уявити. Зоологи зрозуміли це, коли їм вдалося проаналізувати велику кількість невдалих випадків акліматизації тварин в угіддях, безумовно, підходять для завезених видів. Виявилося, що невдачами кінчався завезення малих груп тварин. З'ясувалося, що 2-3 пари тварин при відсутності постійних, нехай навіть порівняно рідкісних контактів із собі подібними, не можуть обжити територію. У більшості випадків у них пригнічується здатність до розмноження або вони гинуть від так званого «стресу», або хвороби напруги. Подібне ж положення виникає при великому розрядженні природної популяції. Зовсім необов'язково знищувати всіх до одного тварин, щоб приректи вид на зникнення, досить сильно скоротити його чисельність, зменшити або розрізнені ділянки проживання, в чому людство, особливо в останні століття, помітно процвітає.
Біосфера реагує також на космічні впливу. Найближчими до біосфери космічними агентами є Місяць і Сонце, а також потоки космічних променів несолнечного походження. Всі ці агенти впливають на біосферу, але безумовно, найбільш істотним космічним фактором є Сонце, активність якого має циклічний характер.
Ритміка Сонця як би дублюється в ритміці біогеосфери. В разі відсутності такої підстроювання навряд чи взагалі могла б відбудеться біосфера. Ритміка космічних агентів є найважливішим адаптаційним чинником. Щоб жити в злагоді з абіотичним природою, все живе змушене адаптуватися до космічних ритмів. Останні виступає в якості глобального синхронізатора процесів біосфери, і тим самим у значній мірі забезпечується їх узгодженість.
Біосфера реагує на космічні чинники вельми вибірково. Очевидно, що вони складають необхідну основу її існування. Численні дані свідчать про єдність біосфери і космосу та їх взаємовплив, де переважаючим абіотичних чинником є космос, перш за все Сонце. Саме від сонячної активності залежать погодні і кліматичні умови, продуктивність сільського господарства і навіть піки творчої активності діячів науки і мистецтва.
Аналіз біологічної еволюції підвів вплотнуюк світу людини. Для нас, людей, людина - центр усього сущого. Ясно, що це центр звертає на себе пильну увагу вчених.
За критеріями зоологічної систематики людини становить вид Homo sapiens і відноситься до царства тварин, типу хордових, класу ссавців, загону приматів, підряду вузьконосих, надродини гоминоида, сімейству гомінідів, роду Homo.
За своїм генотипом людина найбільш близький до понгид, великим людиноподібним мавпам.
Тривалість існування виду Homo sapiensa від появи людини умілої до пізнього неоантропа і далі становить близько 2 млн. років. За сучасними науковими даними дуже правдоподібною виглідіт гіпотеза про виникнення примітивного Homo sapiensa близько 200 тис. років тому в Африці і поступове розселення його по планеті.
Кожна людина є носієм специфічного, індивідуального набору генів, внаслідок чого він, як вже говорилося, генетично унікальний. Властивості людини, як і інших живих істот, багато в чому детерміновані генотипом, а їх передача від покоління до покоління відбувається на основі законів спадковості. Індивід успадковує від батьків такі властивості, як статура, зріст, масу, особливості скелета, колір шкіри, очей і волосся, хімічну активність клітин. Багато хто також говорять про спадкування здатності до обчислення в розумі, схильності до тих чи інших наук і т.д.
Для розуміння ролі спадковості і середовища в онтогенезі людини важливе значення мають такі поняття, як «генотип» і «фенотип». Генотип - це спадкова основа організму, сукупність генів, локалізованих в його хромосомах. Іншими словами, це та генетична конституція, яку організм одержує від своїх батьків. Фенотип - сукупність всіх властивостей і ознак організму, що сформувалися в процесі його індивідуального розвитку.
Фенотип визначається взаємодією організму з умовами середовища, в яких протікає його розвиток. На відміну від генотипу фенотип змінюється протягом всього життя організму. Таким чином, фенотип залежить від генотипу і середовища. Однакові генотипи (у однояйцевих близнят), опинившись у різних середовищах, можуть давати різні фенотипи. З урахуванням усіх чинників впливу фенотип людини можна представити що складається з кількох елементів:
- Біологічні задатки, які кодуються в генах;
- Середа (соціальна та природна);
- Діяльність індивіда;
- Розум (свідомість, мислення).
Виходячи зі складної структури фенотипу людини, можна сказати, що предметом євгеніки, про яку йшла мова вище, є тільки один - перший із зазначених елементів. Представники євгеніки абсолютизують саме його. У той же час соціальні елементи фенотипу людини залишаються поза їх увагою. У цьому полягає обмеженість позиції послідовників цієї теорії.
Взаємодія спадковості і середовища у розвитку людини має місце на всьому протязі його життя. Але особливу важливість воно набуває в періоди формування організму: ембріонального, грудного, дитячого, підліткового і юнацького. Саме в цей час спостерігається інтенсивний процес розвитку організму і формування особистості.
Спадковість визначає те, яким може стати організм, але розвивається людина під одночасним впливом обох чинників - і спадковості, і середовища. Сьогодні стає загальновизнаним, що адаптація людини здійснюється під впливом двох програм спадковості: біологічної та соціальної. Всі ознаки і властивості будь-якого індивіда є, таким чином, результатом взаємодії його генотипу і середовища. Тому кожна людина є і частина природи, і продукт суспільного розвитку.
Найбільш повне розмежування психіки людини на свідоме і несвідоме вів австрійський вчений Зігмунд Фрейд. Він назвав свідоме і несвідоме співвідносних понять, що виражають особливості роботи людської психіки.
У сучасній термінології уявлення про рівні будови психіки за Фрейдом можна описати таким чином:
несвідоме - принципово недоступне свідомості зміст, що включає ціннісні установки, орієнтації, мотиви і що становить енергетичне ядро особистості;
підсвідоме - емоційно навантажені спогади, які можуть бути усвідомлені за допомогою техніки психоаналізу;
досознательное - зміст, яке при необхідності може легко стати усвідомленим, наприклад підпорогове сприйняття і схема реалізації автоматичних дій;
свідомість - рефлексивне зміст свідомості, що піддається довільній регуляції.
Бути свідомим - це, перш за все, чисто описовий термін, який спирається на саме безпосереднє і надійне сприйняття. Досвід показує нам далі, що психічний елемент, наприклад представлення, звичайно не буває довгостроково свідомим. Навпаки, характерним є те, що стан свідомості швидко проходить; уявлення в цей момент свідоме, у наступну мить перестає бути таким, однак може знову стати свідомим при відомих, легко досяжних умовах. Яким воно було в проміжний період - ми не знаємо; можна сказати, що воно було прихованим (latent), маючи на увазі під цим те, що воно в будь-який момент здатне було стати свідомим. Якщо ми скажемо, що воно було несвідомим, ми також дамо правильний опис. Це несвідоме в такому випадку збігається з приховано або потенційно свідомим.
Під несвідомим ми можемо розуміти дві різні речі. По-перше, - це дія, що здійснюється автоматично, рефлекторно, коли причина його не встигла дійти до свідомості або при природному відключенні свідомості (уві сні, при гіпнозі, в стані сильного сп'яніння, при лунатизм та ін.) По-друге, - це активні психічні процеси, безпосередньо не беруть участь у свідомому відношенні суб'єкта до дійсності, а тому й самі в даний момент не усвідомлювані.
Якими різними не здавалися б свідоме і несвідоме, їх ні в якому разі не можна відокремлювати один від одного. Їх можна розглядати тільки як єдине ціле, як сказав про це Зигмунд Фрейд: "У нас немає і не може бути ніякого уявлення про форму існування несвідомого, про те, яким воно є саме по собі, незалежно від свідомості".
¨ Живі організми характеризуються складною, впорядкованою структурою. Рівень їх організації значно вище, ніж в неживих системах.
¨ Живі організми отримують енергію з навколишнього середовища, використовуючи її на підтримку своєї високої впорядкованості. Велика частина організмів прямо або побічно використовує сонячну енергію.
¨ Живі організми активно реагують на навколишнє середовище. Якщо штовхнути камінь, то він пасивно зрушується з місця. Якщо штовхнути тварина, воно відреагує активно: втече, нападе або змінить форму. Здатність реагувати на зовнішні подразнення - універсальна властивість всіх живих істот, як рослин, так і тварин.
¨ Живі організми як змінюються, а й ускладнюються. Так у рослини або тварини з'являються нові гілки або нові органи, які відрізняються за своїм хімічним складом від породили їх структур.
¨ Все живе розмножується. Ця здатність до самовідтворення, мабуть, сама вражаюча здатність живих організмів. Причому потомство і схоже, і в той же час чимось відрізняється від батьків. У цьому виявляється дія механізмів спадковості і мінливості, що визначають еволюцію всіх видів живої природи.
¨ Подібність потомства з батьками обумовлено ще однією чудовою особливістю живих організмів - передавати нащадкам закладену в них інформацію, необхідну для життя, розвитку і розмноження. Ця інформація міститься в генах - одиницях спадковості, найдрібніших внутрішньоклітинних структурах. Генетичний матеріал визначає напрям розвитку організму. Ось чому нащадки схожі на батьків. Однак ця інформація у процесі передачі трохи видозмінюється, спотворюється. У зв'язку з цим нащадки не тільки схожі на батьків, але і відрізняються від них.
¨ Живі організми добре пристосовані до середовища проживання і відповідають свого способу життя. Будова крота, риби, жаби, дощового хробака повністю відповідає умовам, в яких вони живуть.
Є кілька фундаментальних відмінностей в матеріальному, структурному і функціональному планах. У матеріальному плані до складу живого обов'язково входять високоупорядоченние макромолекулярні органічні сполуки, звані биополимерами, - білки і нуклеїнові кислоти (ДНК і РНК). У структурному плані живе відрізняється від неживого клітинною будовою. У функціональному плані для живих тіл характерно відтворення самих себе. Стійкість і відтворення є і в неживих системах. Але в живих тілах має місце процес самовідтворення. Не щось відтворює їх, а вони самі. Це принципово новий момент.
Також живі тіла відрізняються від неживих наявністю обміну речовин, здатністю до росту і розвитку, активної регуляції свого складу та функцій, здатністю до руху, подразливістю, пристосованістю до середовища і т.д. Невід'ємною властивістю живого є діяльність, активність. «Всі живі істоти мають або діяти, або загинути. Миша повинна перебувати в постійному русі, птах літати, риба плавати і навіть рослина повинна рости ».
Питання № 6 Біосфера та її межі. Техносфера. Ноосфера.
Термін "біосфера" вперше був використаний в 1875 р. Австрійським геологом Е. Зюссом. Під біосферою розуміється вся сукупність всіх живих організмів разом із середовищем їхнього проживання, в яку входять: вода, нижня частина атмосфери і верхня частина земної кори, населена мікроорганізмами.Два головних компоненти біосфери - живі організми і середовище їхнього помешкання - безперервно взаємодіють між собою та знаходяться в тісній, органічній єдності, утворюючи цілісну динамічну систему.
Говорячи про принципи існування біосфери, В.І. Вернадський насамперед уточнював поняття і способи функціонування живої речовини. Живий організм є невід'ємною частиною земної кори і змінює її агентом, а жива речовина - це сукупність організмів, що беруть участь в геохімічних процесах. Організми беруть з навколишнього середовища хімічні елементи, що будують їх тіла, і повертають їх після смерті і в процесі життя в ту ж саму середовище. Тим самим і життя, і відстале речовина знаходиться в безперервному тісній взаємодії, у кругообігу хімічних елементів. При цьому живе речовина служить основним с і с т е м о о б р о з у ю щ і м фактором і пов'язує біосферу в єдине ціле.
Володіючи значно більшою активністю, ніж неорганічна природа, живі організми прагнуть до постійного вдосконалення і розмноженню відповідних систем, включаючи біоценози. Останні в свою чергу неминуче входять у взаємодії між собою, що в кінцевому рахунку врівноважує живі системи різного рівня. У результаті досягається динамічна гармонія всієї суперсистеми життя - біосфери.
Виникнення життя і біосфери представляють собою проблему сучасного природознавства. Поступовий розвиток живої речовини в межах біосфери, до переходу її в ноосферу (від грецького "ноос"-розум). Під ноосферою розуміють сферу взаємодії природи і суспільства.
Ноосфера ("ноос" - по-грецьки означає розум, дух.) - Нове емоційний стан біосфери, при якому розумна діяльність людини стає вирішальним фактором її розвитку. Для ноосфери характерно взаємодія людини і природи: зв'язок законів природи із законами мислення і соціально-економічними законами.
Рівень впливу людини на навколишнє середовище залежить в першу чергу від технічної озброєності суспільства. Вона була вкрай мала на початкових етапах розвитку людства. Однак з розвитком суспільства, зростанням його продуктивних сил ситуація змінилася кардинальним чином. XX століття - століття науково-технічного прогресу. Пов'язаний з якісно новим взаємовідношенням науки, техніки і технології, він колосально збільшив масштаби впливу суспільства на природу і поставив перед людиною цілий ряд нових, надзвичайно гострих проблем.
Вивчення впливу техніки на біосферу і природу в цілому потребує не тільки в прикладному, але і в глибокому теоретичному осмисленні. Техніка все менш залишається тільки допоміжною силою для людини. Все більше проявляється її автономність.
У результаті перетворення людиною природного місця існування можна говорити вже про реальне існування нового її стану - про техносфери. Поняття "техносфера" висловлює сукупність технічних пристроїв і систем разом з областю технічної діяльності людини. Її структура досить складна, тому що включає в себе техногенний речовина, технічні системи, жива речовина, верхню частину земної кори, атмосферу, гідросферу. Більш того, з початком ери космічних польотів техносфера вийшла далеко за межі біосфери і охоплює вже навколоземний космос.
Техносфера все більше перетворює природу, змінюючи колишні і створюючи нові ландшафти, активно впливаючи на інші сфери і оболонки Землі, і перш за все знову-таки на біосферу.
Питання № 7 Екологічні проблеми сучасності.
Людство надто повільно підходить до розуміння масштабів небезпеки, яку створює легковажне ставлення до навколишнього середовища. Тим часом рішення (якщо воно ще можливо) таких грізних глобальних проблем, як екологічні, вимагає невідкладних енергійних спільних зусиль міжнародних організацій, держав, регіонів, громадськості.За масштабами поширення екологічні проблеми можна підрозділити на:
- Локальні: забруднення підземних вод токсичними речовинами,
- Регіональні: пошкодження лісів і деградація озер в результаті атмосферних випадань забруднювачів,
- Глобальні: можливі кліматичні зміни внаслідок збільшення вмісту вуглекислого газу та інших газоподібних речовин в атмосфері, а також виснаження озонового шару.
Сукупний вплив інтенсивного сільського господарства, збільшеною видобутку корисних копалин і урбанізації значно посилило деградацію потенційно відновлюваних ресурсів - верхнього грунтового шару, лісів, пасовищ, а також популяцій диких тварин і рослин.
Індустріалізація значно збільшила владу людей над природою, і у той же час зменшила чисельність населення, що живе в безпосередньому контакті з нею. У результаті люди, особливо в промислово розвинених країнах, ще сильніше впевнилися в тому, що їх призначення полягає у підкоренні природи. Багато серйозних вчені переконані, що, поки буде зберігатися подібне світовідчуття, будуть продовжувати руйнуватися і системи життєзабезпечення Землі.
Охорона грунтів від людини є однією з найважливіших завдань людини, так як будь-які шкідливі сполуки, що знаходяться в грунті, рано чи пізно потрапляють в організм людини.
По-перше, відбувається постійне вимивання забруднень у відкриті водойми і грунтові води, які можуть використовуватися людиною для пиття та інших потреб.
По-друге, ці забруднення з грунтової вологи, грунтових вод і відкритих водойм потрапляють в організми тварин і рослин, які вживають цю воду, а потім по харчових ланцюжках знову-таки потрапляють в організм людини.
По-третє, багато шкідливі для людського організму сполуки мають здатність акумулюватися в тканинах, і, перш за все, в кістках.
За оцінками дослідників, в біосферу надходить щорічно близько 20-30 млрд. т. твердих відходів, з них 50-60% органічних сполук, а у вигляді кислотних агентів газового або аерозольного характеру - близько 1 млрд. т. І все це менше ніж на 6 млрд. людей!
Існують природні ресурси, необхідні людству, як повітря. Але ні, мабуть, такого ресурсу, крім самого повітря, відсутність якого ставало б нерозв'язною проблемою для людини вже менш ніж через хвилину.
Відомо, що забруднення атмосфери відбувається в основному в результаті роботи промисловості, транспорту і т. п., які в сукупності викидають щорічно викидають «на вітер» більше мільярда твердих і газоподібних частинок.
Основними забруднювачами атмосфери на сьогоднішній день є окис вуглецю та сірчистий газ. Але, звичайно, не можна забувати і про фреонах, або хлорфторуглеводородов. Саме їх більшість вчених вважають причиною утворення так званих озонових дір у атмосфері. Фреони широко використовуються у виробництві і в побуті як хладореагентов, піноутворювачів, розчинників, а також в аерозольних упаковках. А саме з пониженням вмісту озону у верхніх шарах атмосфери медики пов'язують зростання кількості ракових захворювань шкіри.
Третій, не менш важливий, ніж небо над головою і земля під ногами, фактор існування цивілізації - водні ресурси планети.
На свої потреби людство використовує головним чином прісні води. Їх обсяг складає трохи більше 2% гідросфери, причому розподіл водних ресурсів по земній кулі вкрай нерівномірно. У Європі та Азії, де проживає 70% населення світу, зосереджено лише 39% річкових вод. Загальне ж споживання річкових вод зростає з року в рік у всіх районах світу. Відомо, наприклад, що з початку нинішнього століття споживання прісних вод зросла у 6 разів, а в найближчі кілька десятиліть зросте ще, щонайменше, в 1,5 рази.
Нестача води посилюється погіршенням її якості. Використовувані в промисловості, сільському господарстві і в побуті води надходять назад у водойми у вигляді погано очищених або взагалі неочищених стоків.
Таким чином, забруднення гідросфери відбувається, перш за все, в результаті скидання в річки, озера і моря промислових, сільськогосподарських і побутових стічних вод. Згідно з розрахунками вчених, в кінці ХХ століття для розведення цих самих стічних вод може знадобитися 25 тис. кубічних км. прісної води, або практично все реально доступні ресурси такого стоку! Неважко здогадатися, що саме в цьому, а не в зростанні безпосереднього водозабору - головна причина загострення проблеми прісної води.
Змінюючи свій світ, людина, хоче він того чи ні, істотно втручається в життя своїх сусідів по планеті. За даними Міжнародного союзу охорони природи, з 1600 р. на Землі вимерло 94 види птахів і 63 види ссавців. Крім того, зменшуються в кількості і зникають рідкісні комахи, що пов'язано як з реакцією на застосування різного роду пестицидів, так і з знищенням їх корінних місць проживання.
Механізм загибелі виду набагато простіше, ніж його можна собі уявити. Зоологи зрозуміли це, коли їм вдалося проаналізувати велику кількість невдалих випадків акліматизації тварин в угіддях, безумовно, підходять для завезених видів. Виявилося, що невдачами кінчався завезення малих груп тварин. З'ясувалося, що 2-3 пари тварин при відсутності постійних, нехай навіть порівняно рідкісних контактів із собі подібними, не можуть обжити територію. У більшості випадків у них пригнічується здатність до розмноження або вони гинуть від так званого «стресу», або хвороби напруги. Подібне ж положення виникає при великому розрядженні природної популяції. Зовсім необов'язково знищувати всіх до одного тварин, щоб приректи вид на зникнення, досить сильно скоротити його чисельність, зменшити або розрізнені ділянки проживання, в чому людство, особливо в останні століття, помітно процвітає.
Питання № 8 Біосфера і космос. Людина і космос.
Біосфера і космос - це два різних мегауровня організації універсуму, між якими існує тісна єдність. Ставши щодо самостійною силою, біосфера сама визначає геологічний лик Землі, зокрема вона сприяла збагаченню атмосфери киснем.Біосфера реагує також на космічні впливу. Найближчими до біосфери космічними агентами є Місяць і Сонце, а також потоки космічних променів несолнечного походження. Всі ці агенти впливають на біосферу, але безумовно, найбільш істотним космічним фактором є Сонце, активність якого має циклічний характер.
Ритміка Сонця як би дублюється в ритміці біогеосфери. В разі відсутності такої підстроювання навряд чи взагалі могла б відбудеться біосфера. Ритміка космічних агентів є найважливішим адаптаційним чинником. Щоб жити в злагоді з абіотичним природою, все живе змушене адаптуватися до космічних ритмів. Останні виступає в якості глобального синхронізатора процесів біосфери, і тим самим у значній мірі забезпечується їх узгодженість.
Біосфера реагує на космічні чинники вельми вибірково. Очевидно, що вони складають необхідну основу її існування. Численні дані свідчать про єдність біосфери і космосу та їх взаємовплив, де переважаючим абіотичних чинником є космос, перш за все Сонце. Саме від сонячної активності залежать погодні і кліматичні умови, продуктивність сільського господарства і навіть піки творчої активності діячів науки і мистецтва.
Питання № 9 Питання антропогенезу в сучасній антропології.
Систему сучасних наук можна уподібнити деякого спектру, в якому присутні моменти дискретності та безперервності. Саме тому при введенні тієї чи іншої жорсткої класифікації відразу ж виявляються прикордонні науки. Якщо природознавство протиставляється гуманітаристиці, то нас цікавить антропологія (від грец. Antropos - людина), вчення про людину, потрапляє в розряд прикордонних наук. Головна особливість антропологічних концепцій полягає в неодмінному спільному розгляді як біологічних, так і соціальних чинників.Аналіз біологічної еволюції підвів вплотнуюк світу людини. Для нас, людей, людина - центр усього сущого. Ясно, що це центр звертає на себе пильну увагу вчених.
За критеріями зоологічної систематики людини становить вид Homo sapiens і відноситься до царства тварин, типу хордових, класу ссавців, загону приматів, підряду вузьконосих, надродини гоминоида, сімейству гомінідів, роду Homo.
За своїм генотипом людина найбільш близький до понгид, великим людиноподібним мавпам.
Тривалість існування виду Homo sapiensa від появи людини умілої до пізнього неоантропа і далі становить близько 2 млн. років. За сучасними науковими даними дуже правдоподібною виглідіт гіпотеза про виникнення примітивного Homo sapiensa близько 200 тис. років тому в Африці і поступове розселення його по планеті.
Питання № 10 Біологічне і соціальне в онтогенезі людини.
У сучасній літературі існує два різних підходи до вирішення проблеми про ролі соціальних і біологічних факторів в індивідуальному розвитку людини. Одні автори стверджують, що воно цілком обумовлено генами, абсолютизуючи, таким чином, біологічний фактор. Цей напрямок називається панбіологізм. Друга точка зору полягає в тому, що всі люди народжуються з однаковими генетичними задатками, а головну роль у розвитку їх здібностей грають виховання і освіту. Дана концепція отримала назву пансоціологізм.Кожна людина є носієм специфічного, індивідуального набору генів, внаслідок чого він, як вже говорилося, генетично унікальний. Властивості людини, як і інших живих істот, багато в чому детерміновані генотипом, а їх передача від покоління до покоління відбувається на основі законів спадковості. Індивід успадковує від батьків такі властивості, як статура, зріст, масу, особливості скелета, колір шкіри, очей і волосся, хімічну активність клітин. Багато хто також говорять про спадкування здатності до обчислення в розумі, схильності до тих чи інших наук і т.д.
Для розуміння ролі спадковості і середовища в онтогенезі людини важливе значення мають такі поняття, як «генотип» і «фенотип». Генотип - це спадкова основа організму, сукупність генів, локалізованих в його хромосомах. Іншими словами, це та генетична конституція, яку організм одержує від своїх батьків. Фенотип - сукупність всіх властивостей і ознак організму, що сформувалися в процесі його індивідуального розвитку.
Фенотип визначається взаємодією організму з умовами середовища, в яких протікає його розвиток. На відміну від генотипу фенотип змінюється протягом всього життя організму. Таким чином, фенотип залежить від генотипу і середовища. Однакові генотипи (у однояйцевих близнят), опинившись у різних середовищах, можуть давати різні фенотипи. З урахуванням усіх чинників впливу фенотип людини можна представити що складається з кількох елементів:
- Біологічні задатки, які кодуються в генах;
- Середа (соціальна та природна);
- Діяльність індивіда;
- Розум (свідомість, мислення).
Виходячи зі складної структури фенотипу людини, можна сказати, що предметом євгеніки, про яку йшла мова вище, є тільки один - перший із зазначених елементів. Представники євгеніки абсолютизують саме його. У той же час соціальні елементи фенотипу людини залишаються поза їх увагою. У цьому полягає обмеженість позиції послідовників цієї теорії.
Взаємодія спадковості і середовища у розвитку людини має місце на всьому протязі його життя. Але особливу важливість воно набуває в періоди формування організму: ембріонального, грудного, дитячого, підліткового і юнацького. Саме в цей час спостерігається інтенсивний процес розвитку організму і формування особистості.
Спадковість визначає те, яким може стати організм, але розвивається людина під одночасним впливом обох чинників - і спадковості, і середовища. Сьогодні стає загальновизнаним, що адаптація людини здійснюється під впливом двох програм спадковості: біологічної та соціальної. Всі ознаки і властивості будь-якого індивіда є, таким чином, результатом взаємодії його генотипу і середовища. Тому кожна людина є і частина природи, і продукт суспільного розвитку.
Питання № 11 Несвідоме і свідоме в людині.
Однією з найбільших загадок, над розгадкою якої вже не одне століття працюють учені мужі всього світу, є таємниця людського розуму. Цього прекрасного дару, яким володіє людина і завдяки якому він володіє польотом у світ мрії та фантазії, в минуле і в прийдешнє, завдяки якому він досяг такого високого рівня розвитку і може втілювати в життя самі сміливі свої задуми.Найбільш повне розмежування психіки людини на свідоме і несвідоме вів австрійський вчений Зігмунд Фрейд. Він назвав свідоме і несвідоме співвідносних понять, що виражають особливості роботи людської психіки.
У сучасній термінології уявлення про рівні будови психіки за Фрейдом можна описати таким чином:
несвідоме - принципово недоступне свідомості зміст, що включає ціннісні установки, орієнтації, мотиви і що становить енергетичне ядро особистості;
підсвідоме - емоційно навантажені спогади, які можуть бути усвідомлені за допомогою техніки психоаналізу;
досознательное - зміст, яке при необхідності може легко стати усвідомленим, наприклад підпорогове сприйняття і схема реалізації автоматичних дій;
свідомість - рефлексивне зміст свідомості, що піддається довільній регуляції.
Бути свідомим - це, перш за все, чисто описовий термін, який спирається на саме безпосереднє і надійне сприйняття. Досвід показує нам далі, що психічний елемент, наприклад представлення, звичайно не буває довгостроково свідомим. Навпаки, характерним є те, що стан свідомості швидко проходить; уявлення в цей момент свідоме, у наступну мить перестає бути таким, однак може знову стати свідомим при відомих, легко досяжних умовах. Яким воно було в проміжний період - ми не знаємо; можна сказати, що воно було прихованим (latent), маючи на увазі під цим те, що воно в будь-який момент здатне було стати свідомим. Якщо ми скажемо, що воно було несвідомим, ми також дамо правильний опис. Це несвідоме в такому випадку збігається з приховано або потенційно свідомим.
Під несвідомим ми можемо розуміти дві різні речі. По-перше, - це дія, що здійснюється автоматично, рефлекторно, коли причина його не встигла дійти до свідомості або при природному відключенні свідомості (уві сні, при гіпнозі, в стані сильного сп'яніння, при лунатизм та ін.) По-друге, - це активні психічні процеси, безпосередньо не беруть участь у свідомому відношенні суб'єкта до дійсності, а тому й самі в даний момент не усвідомлювані.
Якими різними не здавалися б свідоме і несвідоме, їх ні в якому разі не можна відокремлювати один від одного. Їх можна розглядати тільки як єдине ціле, як сказав про це Зигмунд Фрейд: "У нас немає і не може бути ніякого уявлення про форму існування несвідомого, про те, яким воно є саме по собі, незалежно від свідомості".