Міністерство сільського господарства
ФГТУ ВПО Ульяновська державна сільськогосподарська академія
Кафедра біології, ветеринарної генетики, паразитології та екології
Контрольна робота
З ДИСЦИПЛІНИ "Концепції сучасного природознавства"
студента 1 курсу
заочного відділення "Економічного факультету"
за спеціальністю "Фінанси та кредит"
із скороченим терміном навчання
Антонова Леоніда Володимировича
Шифр: 08066
УЛЬЯНІВСЬК, 2008р.
Контрольні питання
1. Наскільки різноманітний світ галактик? Який зміст і значення закону Хаббла?
2. Опишіть еволюцію наука як перехід від однієї наукової картини світу до іншої
3. Поясніть основні гіпотези походження живого
1. Наскільки різноманітний світ галактик? Який зміст і значення закону Хаббла?
Світ галактик настільки ж різноманітний, як і світ зірок. Довгий час туманні цятки, які спостерігаються в телескопи, вважали туманностями, що відносяться до Галактиці (яку вважають весь Всесвіт). Це - величезні обертаються системи зірок різноманітні за зовнішнім виглядом та фізичним характеристикам, розміром 1-100 кпк. У них перебуває від 10 7 до 10 12 зірок. Невеликі галактики часто є супутниками великих галактик. Неозброєним оком можна побачити найближчі до галактики - Магелланові Хмари (у Південній півкулі) і туманність Андромеди (у Північній півкулі), вони входять в місцеву групу галактик (рис. 1). Решта галактики видно тільки в телескоп як цятки. Класифікація галактик в каталогах - М з номером. Так, М31 - туманність Андромеди. У каталозі, складеному в СРСР в 60-і рр.. XX ст., Більше 30 000 галактик.
SHAPE \ * MERGEFORMAT
Рис.1. Місцева група галактик
Вид галактики на фотопапері дещо відмінний від її виду на негативі і залежить від того, в яких променях був знятий. Колектив Астрономічного інституту при Московському університеті на чолі з Б.А. Воронцовим - Вельяміновим склав "Морфологічний каталог галактик" (MGC) з 30000 галактик яскравіше 17-ї зоряної величини і атлас взаємодіючих галактик. Виявилося, що деякі галактики відрізняються потужним радіовипромінюванням, яке більше оптичного. Їх назвали радіогалактиками (наприклад, Лебідь А). Пізніше стало ясно, що галактики не спочивають щодо розширюється недеформируемой фону, а мають власні рухи, вивчення яких дозволить визначити протяжність неоднорідностей в розподілі маси, а ці неоднорідності дуже великі і відображають складні процеси початку розширення.
Розподіл галактик на спіральні, еліптичні й неправильні, засноване на зовнішньому вигляді, було введено в 1925 р. американським астрономом Е. Хабблом, вивчив більше тисячі галактик (рис.1). Його класифікація відбиває й істотні фізичні відмінності між галактиками.
Спіральні галактики складаються з двох підсистем - дискової і сферичної. Сферична частина нагадує еліптичну галактику, дискова - стиснута і містить багато міжзоряного пилу, газу і молодих зірок. Більш молоді і яскраві зірки згруповані в спіральні рукави. Виявилося, що майже половина галактик мають спіральну форму. У центрі таких галактик - красиве і яскраве ядро, велике і тісне скупчення зірок. З ядра виходять закручуються навколо нього гілки, що складаються з молодих зірок і хмар нейтрального газу. Такі галактики Чумацький Шлях і туманність Андромеди. Еліптичні галактики дещо схожі на них, але з меншими рукавами. Серед найбільш яскравих галактик вони становлять 25%; вважають, що вони складаються з більш старих зірок (віку Сонця або старіше), так як мають червонуватий відтінок. Вони майже не містять міжзоряного газу, і там не формуються нові зірки. Обертання в них відбувається з невеликими швидкостями (менше 100 км / с), а рівновага підтримується за рахунок хаотичних пересувань зірок за радіально витягнутих орбітах. Таку галактику спостерігають в сузір'ї Діви, вона має майже кулясту форму і дуже активна. У ядрі еліптичної радіогалактики Кентавра А вдалося виявити на відстані в 10 6 св. років окремі деталі розміром в 100 св. років, що відображають бурхливу активність. Неправильні галактики мають невелику масу і розмір, у них багато міжзоряного газу. Помітні як осередки зореутворення якісь клаптики. Прикладом таких галактик є найбільш близькі до Землі дві невеликі галактики Магелланової Хмари, які навіть називають супутниками Чумацького Шляху. До Великого Хмари близько 200 тис. св. років, до Малого - всього 170 тис. св. років. У Великому Хмарі в 1987 р. Спостерігалась спалах Наднової зірки, а за допомогою обсерваторії "Кванта" орбітального комплексу "Мир" в 1999 р. було зареєстровано жорстке рентгенівське випромінювання. Спостереження за допомогою "Гранат" дозволили підтвердити гіпотезу про те, що в центрі нашої Галактики - чорна діра, маса якої в мільйони разів більше сонячної.
Окремі зірки в галактиках стали розрізняти тільки в 30-і рр.. У 1923 р. Хаббл за допомогою 2,5-метрового рефлектора відкрив у спіральної туманності сузір'я Андромеди кілька змінних зірок (тобто з мінливим блиском) та цефеїди. За періодом коливань блиску цефеїди він визначив її зоряну величину і відстань до неї - 900 тис. св. років. Туманність М31 знаходиться поза нашої Галактики. Поправка на поглинання випромінювання міжзоряним газом збільшила цю відстань до 2,2 млн. св. років, що перевищує більш ніж у 20 разів розміри нашої Галактики. Хаббл підрахував кількість галактик до 20-ї зоряної величини на 1283 ділянках неба. Він знайшов, що на один квадратний градус на небесній сфері припадає в середньому 130 галактик. Небесна сфера містить 41 253 квадратних градуси, тому загальне число галактик до 20-ї зоряної величини становить 5,4 млн. (зірки до 20-ї величини можна спостерігати в 2,5-метровий телескоп Хаббла).
Галактики розподілені майже рівномірно в усіх напрямках, хоча утворюють скупчення і групи. Тісним є скупчення з 40 тисяч галактик в сузір'ї Волосся Вероніки (Північна півкуля), що знаходиться на відстані близько 400 млн. св. років і займає майже 12 °. Іноді групи настільки тісні, що галактики як би проникають один в одного. Так, в нашу Галактику частково заходить галактика Мала Магелланова Хмара. Радіуси великих скупчень (близько тисячі галактик) складають до 1 - 4 Мпк або навіть 10 Мпк. Таке скупчення спостерігається в сузір'ї Діви, що знаходиться на відстані 15 Мпк від нас - воно і є центр Місцевого сверхскопленія галактик, куди входить і Місцева група галактик. Розміри таких скупчень зростають у зв'язку з загальним розширенням Всесвіту.
Променеві швидкості галактик першим визначив Слайфер (1912). До 1925 р. він виміряв швидкості 41 галактики, з них 36 віддалялися від нас зі швидкостями до 1000 км / с, і лише кілька наближалися. Хаббл виміряв відстані до галактик за цефеїдам і яскравих зірок і встановив, що швидкості "розбігання" галактик ростуть пропорційно відстані до них. Закон Хаббла: V = Hr, де Н - постійна, що отримала назву постійної Хаббла.
Спочатку Хаббл вважав, що Н = 500 км / (с Мпк). В даний час вважають від 50 до 100 км / (с Мпк). За допомогою червоного зміщення Хаббла оцінювали відстань до галактик і до краю видимого Всесвіту - Метагалактики. Оскільки збільшення червоного зсуву супроводжується зменшенням яскравості галактики, то дійшли висновку, що закон V = Hr дійсно відображає розширення Метагалактики.
У 1963 р. голландський астрофізик М. Шмідт досліджував спектр досить яскравої зірки тринадцятий величини, ототожнення з радіоджерел ЗС 273. Лінії водню були зміщені на величезну величину, відповідну швидкості 42000 км / с, а за законом Хаббла відстань до джерела повинно бути близько 600 Мпк, або 2 млрд. св. років. Дві інші лінії збігалися з лініями двічі іонізованого кисню і ионизованного магнію. Потім знайшли джерело з червоним зміщенням ліній, тобто він віддалявся від нас. Якщо це зміщення пов'язано з ефектом Доплера, то перше джерело ЗС 273 наближався зі швидкістю світла, що дорівнює 48 000 км / с, а другий - віддалявся зі швидкістю світла 0,8 с = 240000 км / с. При цьому виявили, що поруч знаходиться дуже багато об'єктів, які рухаються разом, тобто це далекі галактики. Тоді звідки така яскравість? Астрономи А. С. Шаров і Ю. Н. Ефремов вивчили старі фотографії цього об'єкта і виявилося, що об'єкт сильно змінив свій блиск. Виходило, що галактика, що складається з трильйонів зірок, організовує зірки, щоб вони синхронно змінювали свій блиск?! Значить, випромінювали не зірки, а щось інше, потужність якого відповідала потужності ядер сейфертовських галактик. Знаючи відстань до них і видиму зоряну величину, можна підрахувати світність - вона фантастично велика: жовтень 1953 Дж / с. Ці космічні об'єкти нового типу отримали назву квазізвезд, або квазарів.
Квазарів зараз відомо вже близько тисячі. Зовні схожі на зірку, вони випромінювали в сотні разів більше енергії, ніж наша Галактика з її майже 200 млрд. зірок. Квазари занесені в каталоги, є статистика їх властивостей. Схоже, що в ранню епоху Всесвіту квазарів було більше. Майже всі вони випромінюють і в рентгенівському діапазоні, і теж змінно. Змінність потоків потужного випромінювання свідчить про те, що квазари повинні бути невеликі - близько 10 13 м. Вони розподілені майже рівномірно по напрямках, але знаходяться на різних відстанях. Світло від найближчого до нас квазара йде 1 млрд. років, а від самого віддаленого - 12 млрд. років, значить, ми бачимо їх такими, якими вони були від 1 до 12 млрд. років тому, тим самим, простежуючи час утворення цих незвичайних об'єктів до утворення Сонячної системи.
Спектр квазарів з розподілу енергії відповідає синхротронного випромінювання: багато випромінюють в ультрафіолеті і потужне інфрачервоне випромінювання в широкій смузі близько 70 мкм. Випромінювання в рентгенівському діапазоні велике; для квазара ЗС 273, наприклад, воно за потужністю в 50 разів більше в радіодіапазоні і вдвічі перевищує оптичне. За час життя квазар випромінює близько жовтня 1967 Дж. Для обгрунтування джерела такої величезної енергії запропоновано багато варіантів, але поки що жоден не може бути прийнятий. Якщо це анігіляція, то зі зв'язку енергії з масою така енергія еквівалентна втраті 5 млн сонячних мас (Мс), але відомо, що стан зірок з масою 100 Мс нестійкий (тяжіння верхніх шарів не врівноважується зростанням тиску з глибиною). Термоядерний джерело в 140 разів менш ефективний анігіляційного. Може, рівновага підтримується швидким обертанням масивної зірки навколо осі, магнітними полями і вихровими рухами в оболонці. У квазарах майже немає легких елементів. Вважають, що вони походять від величезного вибуху в минулому. Якщо це - утворення типу "сверхзвездой", то рівновагу в них підтримується швидким обертанням навколо осі, магнітними полями і вихровими рухами в оболонці.
"Первинним джерелом енергії квазарів і активних ядер галактик повинна бути енергія гравітаційної взаємодії центрального, компактного тіла і падає на нього плазми", - вважав Шкловський. На знімках видно викиди згустків гарячої плазми, що рухаються з величезною швидкістю (0,27 с, як в об'єкта 55433) в протилежних напрямках від сплощеного газового диска, який утворюється навколо компактного об'єкта, можливо, нейтронної зірки.
Чорні діри повинні бути в ядрах гігантських еліптичних галактик, вони з'явилися в центрі галактик в процесі еволюції. Так вважають багато дослідників слідом за Зельдовичем і Новіковим. У 2000 р. було повідомлено про відкриття трьох гігантських чорних дір (в 50-100 разів масивніше Сонця) в сузір'ях Овен і Діва. Одна розташована на відстані в 25 млн св. років, а дві інші видалені приблизно на 100 млн св. років. До цього були відомі лише 20 чорних дір, які масивніше Сонця в кілька разів. Саму чорну діру не можна бачити, але був отриманий знімок "дії" чорної діри в галактиці Кентавр А - вона заковтувала шлейф гарячого газу.
2. Опишіть еволюцію наука як перехід від однієї наукової картини світу до іншої
Наукова картина світу (НКМ) - загальна система уявлень і понять в процесі формування природничо-наукових теорій. Наука античності особливо цінувала математику, але вважала її придатною тільки до "ідеальним" небесним сферам, а для опису земних явищ використовувала якісні "правдоподібні" опису. Звернення до досвіду увазі і інше, більш активне ставлення до природи. Всесвіт класичної науки стала об'єднуватися єдиними законами руху, до механіки зводилися всі процеси у світі.
Перехід до експериментального природознавства і математична обробка результатів експериментів дозволили Г. Галілею відкрити закони падіння тіл, відмінні від аристотелева. Опора на отримані зі спостережень результати змінила уявлення про рух і на небі - І. Кеплер відкрив нові закони руху планет. Створення математичного аналізу дозволило Ньютону сформулювати закони механіки й закон всесвітнього тяжіння. Він писав: "Як в математиці, так і в натуральній філософії дослідження важких предметів методом аналізу завжди повинно передувати методу з'єднання. Такий аналіз складається у виробництві дослідів і спостережень, отриманні загальних висновків з них за допомогою індукції та недопущення інших заперечень проти висновків, крім отриманих з досвіду або інших достовірних істин. Бо гіпотези не повинні розглядатися в експериментальній філософії ... Шляхом такого аналізу ми можемо переходити від рухів - до сил, їх виробляють, і взагалі від дій - до їх причин, від приватних причин - до більш загальних, поки аргумент не закінчиться найбільш загальною причиною ". І механіка стала домінантою природознавства.
Механічна картина світу (МКМ) створена працями Галілея, Кеплера, Гюйгенса, Ньютона. Головним завданням Ньютона і був "синтез системи світу". Покладена в основу його праці механіка давала наукове пояснення природи. Для Ньютона було важливо не тільки довести, як Гюйгенс і Кеплер, правдоподібність ідей Коперника на основі спостережень, але і математично обгрунтувати передумови всієї системи, що робило її "абсолютно достовірної". У "Математичних засадах натуральної філософії", як видно вже з назви, Ньютон орієнтувався на аксіоматичний метод Евкліда, тільки в нього замість аксіом - принципи, керуючі явищами природи. Ньютон йшов від причин тяжіння, від гіпотез "про приховані якості", замінюючи ці натурфілософські роздуми результатами експерименту. І опис руху було зведено до математичного: знання координат і швидкостей тіл в початковий момент по рівняннях руху визначало динаміку в наступні моменти.
Простір тривимірно і евклідів, і траєкторії тіл також підпорядковуються геометрії Евкліда. Час і простір у Ньютона - абсолютні, не роблять впливу на тіла, розміщені в них. Сила тяжіння поширюється в просторі з нескінченною швидкістю і не змінює хід часу. Можна було проаналізувати минуле і передбачити майбутнє динамічний стан системи, так як заміна знака часу в рівняннях Ньютона не робить впливу на рух. Рівняння динаміки Ньютона лінійні, дія дорівнює протидії; інтенсивність слідства визначається інтенсивністю причини. Тому все в світі зумовлено, суворо детерміновано. Коли Ньютон сформулював свою першу в історії наукову картину світу, цього терміну ще не існувало, але він мав його на увазі, називаючи свою працю "натуральної філософією". Це була перша наукова теорія в сучасному розумінні, тому 1687 часто називають роком народження сучасного природознавства.
У рамках МКМ побудована космогонія Сонячної системи, відкриті закони взаємодії електричних зарядів і взаємодії точкових магнітних полюсів. П. Лаплас будував небесну механіку і "молекулярну" механіку, але при побудові останньої йому довелося вводити гіпотези, сили тяжіння і відштовхування. Така універсальна механіка присутня в курсі фізики, написаному П. Лапласом і Ж. Б. Біо, продовжував її будувати і Ампер. М. В. Ломоносов за допомогою кінетичної теорії пояснював пружні властивості газів. До наукового обгрунтування теорії вартості Адам Сміт прийшов під впливом ідей Ньютона. Протягом XVIII ст. механіка Ньютона була приведена в струнку систему, були розроблені методи обчислення (строгі і наближені) завдань руху. Л. Ейлер, Ж. Даламбер, Ж. Л. Лагранж зробили механіку аналітичної (1788), що володіє строгістю математичного аналізу. Поняття МКМ істотно розширилося. Закон збереження і перетворення енергії вийшов далеко за межі механіки. Лаплас і Лавуазьє вважали, що теорія теплоти повинна будуватися на принципі збереження "живих сил". Це була друга стадія наукової картини світу.
Електромагнітна картина світу (ЕКМ) заснована на ідеї динамічного атомізму, континуальному розумінні матерії та пов'язане з ним понятті блізкодействія, яку вніс М. Фаралей. Рівняння Дж.Максвелла відбили ці ідеї і привели до поняття поля без побудови механічних корпускулярних моделей. Спробу поєднати ідеї поля і частинок-електронів зробив Х. А. Лоренц, але виникла проблема збільшення ефіру швидко рухомими частинками. Ця проблема була вирішена тільки створенням спеціальної та загальної теорій відносності (СТО і ЗТВ). Очікували, що загальне охоплення світу природи здатна дати електродинамічна картина світу, яка з'єднувала СТО і ОТО з теорією Максвелла і механікою. Властивості простору-часу почали залежати від розподілу і руху мас, тобто стали відносними, поняття поля - універсальним, структуру поля стали ототожнювати зі структурою Всесвіту. На підставі поняття поля намагалися одноманітно описати всі взаємодії в природі. Поєднанням безперервності і дискретності відрізнялася модель атома Бора (1913).
Квантово-польова картина світу (КПКМ) відобразила відкриття, пов'язані з будовою речовини і взаємозв'язком речовини та енергії. Змінилися уявлення про причинність, ролі спостерігача, самої матерії, часу і просторі. У Всесвіті, підпорядкованої законам квантової гравітації, кривизна простору-часу і його структура мають флуктуіровать, так як квантовий світ ніколи не перебуває у спокої. Тому поняття минулого та майбутнього, послідовність подій у такому світі теж повинні бути іншими. Поки виявлені не всі зміни, так як квантові ефекти виявляються у винятково малих масштабах. Теорія квантової гравітації повинна була з'єднати ОТО і квантову механіку, і хоча такий синтез поки здійснити не вдалося, на цьому шляху було відкрито багато нового і цікавого.
Основна мета картин світу - пояснення і тлумачення фактів і теорій, тоді як однієї з цілей теорій є опис досвідчених фактів. Планк вважав, що НКМ "служить лише засобом зв'язку між реальним світом і чуттєвими сприйняттями натураліста", велике значення їй надавали А. Ейнштейн, Д. І. Менделєєв, В. І. Вернадський та інші вчені. Більш широко НКМ розуміли як світогляд. У цьому випадку НКМ ототожнювали з філософськими вченнями про світі в цілому. До середини XX ст. під картиною світу розумілося уявлення про природу в цілому, складене на підставі досягнень фізики.
Сучасна, еволюційна картина світу відображає появу міждисциплінарних підходів і технічні можливості опису станів і рухів складних систем, що дозволили розглядати одноманітно явища живої та неживої природи. Синергетичний підхід орієнтується на дослідження процесів зміни і розвитку. Принцип самоорганізації дозволив вивчати процеси виникнення та формування нових, більш складно організованих систем. Сучасна картина світу включає природно-наукове і гуманітарне знання.
3. Поясніть основні гіпотези походження живого
Проблема еволюції і походження живого на Землі є загадкою і предметом суперечок не одне століття. Одне подання орієнтувалося на ідеї творення світу, приписуючи всьому живому особливу життєву силу, яка не залежить від матеріального світу (віталізм), інше - на органічний зв'язок живого з неживим, і з'явилася ідея про можливість самозародження життя.
До XVIII ст. не було мови про відмінності і єдності живої і косної речовини. Людина - богонатхненним створення, а інша природа - матерія, керована законами механіки, і розвиток біології і геології йшло роздільно. Теорія епігенеза (У. Гарвей, Р. Декарт) заперечувала зумовленість розвитку організму, що розвивається під визначальним впливом навколишнього середовища. У. Гарвей, як і Арістотель, вважав еволюцію прагненням до досконалості. Звертаючись більше до досвідченого вивчення ембріогенезу, епігенетики відходили від ідей божественного творіння життя. Преформісти (А. Левенгук, Г. Лейбніц та ін) вважали, що в зародковій клітині містяться всі структури дорослого організму, і онтогенез - лише кількісне зростання зачатків органів і тканин. Лейбніц проголосив принцип градації, передбачив існування перехідних форм між тваринами і рослинами. Цей принцип потім був розвинений до уявлення про "драбині істот" та концепції трансформізму.
Проблема походження й еволюції життя відноситься до найбільш цікавим і в той же час найменш дослідженим питань, пов'язаних з філософією і релігією. Практично впродовж майже всієї історії розвитку наукової думки вважалося, що життя - явище самозарождается. Тут було багато чисто умоглядних міркувань, теологічних і наукових. Перелічимо основні теорії, пов'язані з моделлю розвитку Всесвіту:
· Життя була створена Творцем у певний час - креаціонізм (від лат. Creatio - створення);
· Життя виникла спонтанно з неживої речовини;
· Життя існувало завжди;
· Життя була занесена на Землю із Космосу;
· Життя виникла в результаті біохімічної еволюції.
Відповідно до теорії креаціонізму, виникнення життя відноситься до певної події в минулому, яке можна обчислити. У 1650 р. архієпіскоп Ашер з Ірландії обчислив, що Бог створив світ у жовтні 4004 р. до н.е., а о 9 годині ранку 23 жовтня - і людини. Це число він отримав з аналізу віків і родинних зв'язків усіх згадуються в Біблії осіб. Однак до того часу на Близькому Сході вже була розвинена цивілізація, що доведено археологічними дослідженнями. Втім, питання створення світу і людини не закрито, оскільки тлумачити тексти Біблії можна по-різному. Прихильники цієї гіпотези вважали, що живим організмам притаманна особлива сила, незалежна від матеріального світу, яка спрямовує всі життєві процеси (віталізм). В даний час близько 50% жителів США дотримуються цієї гіпотези.
Теорія спонтанного зародження життя існувала у Вавилоні, Єгипті та Китаї як альтернатива креаціонізму. Вона сходить до Емпедоклу і Аристотеля: певні "частки" речовини містять деякий "активний початок", яке за певних умов може створити живий організм. Аристотель вважав, що активне начало є в заплідненому яйці, сонячному світлі, гниючому м'ясі. У Демокріта початок життя було в мулі, у Фалеса - у воді, у Анаксагора - у повітрі. Аристотель не сумнівався в самозародження жаб, мишей та інших дрібних тварин. Платон говорив про самозародження живих істот із землі в процесі гниття. Різні випадки самозародження описані Цицероном, Плутархом, Сенекою і Апулея.
З поширенням християнства ідеї самозародження були оголошені єретичними, і довгий час про них не згадували. Але Гельмонт придумав рецепт отримання мишей з пшениці і брудної білизни. Бекон вважав, що гниття - зачаток нового народження. Гарвей, як і Бекон, думав, що хробаки і комахи можуть зароджуватися при гнитті. Парацельс намагався розробити рецепти створення штучної людини - гомункулуса шляхом розміщення людської сперми в гарбуз. У XV-XVI ст. вважали, що леви виникли з каменів пустелі. Згідно Декарту, самозародження - природний процес, який відбувається за деяких умов. Ідеї самозародження життя підтримували Коперник, Галілеї, Декарт, Гарвей, Гегель, Гете, Шеллінг. Їх авторитет багато в чому визначив широке розповсюдження цієї ідеї.
Італійський біолог Ф. Реді серією дослідів з відкритими і закритими посудинами довів (1688), що з'являються в гниючому м'ясі білі маленькі хробаки - це личинки мух, і сформулював принцип: все живе - з живого. Так він відкинув доктрину самозародження життя. Але тільки гострі дискусії в середині XIX ст. зажадали експериментальних досліджень. Л. Пастер остаточно показав (1860), що бактерії можуть з'являтися в органічних розчинах лише тоді, якщо вони були туди занесені раніше. Досліди Пастера підтвердили принцип Реді і показали неспроможність ідеї самозародження життя. Але вони не могли відповісти на основне питання про походження життя. І для позбавлення від мікроорганізмів необхідна стерилізація, що отримала назву пастеризації. Звідси зміцнилося уявлення, що новий організм може бути тільки від живого.
Прихильники теорії вічного існування життя і вважають, що на вічно існуючої Землі окремі види змушені були вимерти або різко змінити чисельність в тих чи інших місцях з-за зміни зовнішніх умов. Чіткої концепції на цьому шляху не вироблено, оскільки в палеонтологічного літопису Землі є деякі розриви і неясності. З ідеєю вічного існування життя у Всесвіті пов'язана і наступна група гіпотез.
Теорія панспермії не пропонує механізму для пояснення первинного виникнення життя і переносить проблему в інше місце Всесвіту. Наша планета, що виникла 4,5 млрд. років тому, в перші 500 млн років бомбардувалися потоками метеоритів, які начебто б перешкоджали не тільки появи життя, але навіть і утворення вільної водної поверхні. Але в пластах, що мають вік 4,3 млрд. років, знайдені найпростіші форми життя, а 200 млн років - занадто малий термін не тільки для самовільного освіти органіки, не кажучи про живих клітинах. У всій Всесвіту за 13-15 млрд. років існування такий процес міг би здійснитися. У 1865 р. німецький лікар Г. Ріхтер висунув ідею космічних зачатків - Космозоо, які переносяться з однієї планети на іншу. Зародившись у космосі, життя довго зберігалася в анабіозі майже при Т = 0 К і була занесена на Землю метеоритами. Лібіх вважав, що "атмосфери небесних тіл, а також обертових космічних туманностей можна вважати як віковічні сховища жвавій форми, як вічні плантації органічних зародків", звідки життя розсіюється у Всесвіті. Аналогічно мислили Кельвін, та ін
На початку XX ст з ідеєю радіопансперміі виступив Арреніус. Він описував, як з населених планет йдуть у світовий простір частинки речовини, порошинки і живі спори мікроорганізмів. Вони, зберігаючи життєздатність, літають у Всесвіті за рахунок світлового тиску і, потрапляючи на планету з відповідними умовами, починають нове життя. Цю гіпотезу підтримували багато, в тому числі російські вчені Л.С. Берг, В.І. Вернадський і П.П. Лазарєв.
При вивченні речовини метеоритів і комет були виявлені багато "попередники живого" - органічні сполуки, синильна кислота, вода, формальдегід, ціаногени. Формальдегід, зокрема, виявлено в 60% випадків в 22 досліджених областях, його хмари з концентрацією близько 10 березень мовляв / см 3 заповнюють великі простори. Попередники амінокислот знайдені в місячному грунті та метеоритах (1975). Прихильники цієї гіпотези вважають їх посіяними на Землі. У передмові до російського видання книги С. Фокса і К. Дозі "Молекулярна еволюція і виникнення життя" А. С. Опарін писав: "Земля вже при самому своєму освіту отримала ці речовини, так би мовити," у спадок від Космосу ". Про існування життя за межами Сонячної системи поки сказати не можна, але виявлені в спектрах далекої галактики лінії, відповідні лінії спирту.
В уявленнях про зародження життя в результаті біохімічної еволюції важливу роль відіграє еволюція самої планети. Земля існує майже 4,5 млрд. років, а органічна життя - близько 3,5 млрд. років. У докембрійських породах знайдені ознаки живого. Стан Землі за час її існування весь час змінювалося. Дуже давно Земля була гарячою планетою з температурою (5 ... 8) -10 3 К. У міру остигання тугоплавкі метали та вуглець конденсувалися, утворюючи земну кору. Але вона не була рівною з-за активної вулканічної діяльності та всіляких зрушень формується грунту. Атмосфера первинної Землі сильно відрізнялася від сучасної. Легкі гази - водень, гелій, азот, кисень, аргон та інші - не втримувалися ще недостатньо щільної планетою, а більш важкі з'єднання залишалися (вода, аміак, двоокис вуглецю, метан). Вода залишалася газом, поки температура не впала нижче 100 ° С.
Хімічний склад Землі сформувався в результаті космічної еволюції речовини, виникнення певних пропорцій співвідношень атомів. Космічне велика кількість кисню і водню виразилося у великій кількості води і її численних окислів, а висока поширеність вуглецю - одна з причин, які визначили велику ймовірність виникнення життя. Велика кількість кремнію, магнію і заліза сприяло утворенню в земній корі і метеоритах силікатів.
Наукова постановка проблеми виникнення життя належить Ф. Енгельса, який вважав, що життя сформувалася в ході еволюції матерії. У цьому ж ключі висловився і К. А. Тімірязєв:
"Ми змушені допустити, що жива матерія здійснювалася так само, як і всі інші процеси, шляхом еволюції ... Процес цей, імовірно, мав місце і при переході з неорганічного світу в органічний" (1912). Але остаточної відповіді поки немає.
Список використаної літератури
1. Дубніщева Т.Я. Концепції сучасного природознавства. 5-е вид., Перед. і доп., 2003 -608 с.
2. Горбачов. В.В. Концепції сучасного природознавства. Частина 1: Навчальний посібник. - М.: Изд-во МГУП, 2000
3. Романов О.М., Курс лекцій з дисципліни КСЕ. - К.: УГСХА, 1999.
ФГТУ ВПО Ульяновська державна сільськогосподарська академія
Кафедра біології, ветеринарної генетики, паразитології та екології
Контрольна робота
З ДИСЦИПЛІНИ "Концепції сучасного природознавства"
студента 1 курсу
заочного відділення "Економічного факультету"
за спеціальністю "Фінанси та кредит"
із скороченим терміном навчання
Антонова Леоніда Володимировича
Шифр: 08066
УЛЬЯНІВСЬК, 2008р.
Контрольні питання
1. Наскільки різноманітний світ галактик? Який зміст і значення закону Хаббла?
2. Опишіть еволюцію наука як перехід від однієї наукової картини світу до іншої
3. Поясніть основні гіпотези походження живого
1. Наскільки різноманітний світ галактик? Який зміст і значення закону Хаббла?
Світ галактик настільки ж різноманітний, як і світ зірок. Довгий час туманні цятки, які спостерігаються в телескопи, вважали туманностями, що відносяться до Галактиці (яку вважають весь Всесвіт). Це - величезні обертаються системи зірок різноманітні за зовнішнім виглядом та фізичним характеристикам, розміром 1-100 кпк. У них перебуває від 10 7 до 10 12 зірок. Невеликі галактики часто є супутниками великих галактик. Неозброєним оком можна побачити найближчі до галактики - Магелланові Хмари (у Південній півкулі) і туманність Андромеди (у Північній півкулі), вони входять в місцеву групу галактик (рис. 1). Решта галактики видно тільки в телескоп як цятки. Класифікація галактик в каталогах - М з номером. Так, М31 - туманність Андромеди. У каталозі, складеному в СРСР в 60-і рр.. XX ст., Більше 30 000 галактик.
SHAPE \ * MERGEFORMAT
Рис.1. Місцева група галактик
Вид галактики на фотопапері дещо відмінний від її виду на негативі і залежить від того, в яких променях був знятий. Колектив Астрономічного інституту при Московському університеті на чолі з Б.А. Воронцовим - Вельяміновим склав "Морфологічний каталог галактик" (MGC) з 30000 галактик яскравіше 17-ї зоряної величини і атлас взаємодіючих галактик. Виявилося, що деякі галактики відрізняються потужним радіовипромінюванням, яке більше оптичного. Їх назвали радіогалактиками (наприклад, Лебідь А). Пізніше стало ясно, що галактики не спочивають щодо розширюється недеформируемой фону, а мають власні рухи, вивчення яких дозволить визначити протяжність неоднорідностей в розподілі маси, а ці неоднорідності дуже великі і відображають складні процеси початку розширення.
Розподіл галактик на спіральні, еліптичні й неправильні, засноване на зовнішньому вигляді, було введено в 1925 р. американським астрономом Е. Хабблом, вивчив більше тисячі галактик (рис.1). Його класифікація відбиває й істотні фізичні відмінності між галактиками.
Спіральні галактики складаються з двох підсистем - дискової і сферичної. Сферична частина нагадує еліптичну галактику, дискова - стиснута і містить багато міжзоряного пилу, газу і молодих зірок. Більш молоді і яскраві зірки згруповані в спіральні рукави. Виявилося, що майже половина галактик мають спіральну форму. У центрі таких галактик - красиве і яскраве ядро, велике і тісне скупчення зірок. З ядра виходять закручуються навколо нього гілки, що складаються з молодих зірок і хмар нейтрального газу. Такі галактики Чумацький Шлях і туманність Андромеди. Еліптичні галактики дещо схожі на них, але з меншими рукавами. Серед найбільш яскравих галактик вони становлять 25%; вважають, що вони складаються з більш старих зірок (віку Сонця або старіше), так як мають червонуватий відтінок. Вони майже не містять міжзоряного газу, і там не формуються нові зірки. Обертання в них відбувається з невеликими швидкостями (менше 100 км / с), а рівновага підтримується за рахунок хаотичних пересувань зірок за радіально витягнутих орбітах. Таку галактику спостерігають в сузір'ї Діви, вона має майже кулясту форму і дуже активна. У ядрі еліптичної радіогалактики Кентавра А вдалося виявити на відстані в 10 6 св. років окремі деталі розміром в 100 св. років, що відображають бурхливу активність. Неправильні галактики мають невелику масу і розмір, у них багато міжзоряного газу. Помітні як осередки зореутворення якісь клаптики. Прикладом таких галактик є найбільш близькі до Землі дві невеликі галактики Магелланової Хмари, які навіть називають супутниками Чумацького Шляху. До Великого Хмари близько 200 тис. св. років, до Малого - всього 170 тис. св. років. У Великому Хмарі в 1987 р. Спостерігалась спалах Наднової зірки, а за допомогою обсерваторії "Кванта" орбітального комплексу "Мир" в 1999 р. було зареєстровано жорстке рентгенівське випромінювання. Спостереження за допомогою "Гранат" дозволили підтвердити гіпотезу про те, що в центрі нашої Галактики - чорна діра, маса якої в мільйони разів більше сонячної.
Окремі зірки в галактиках стали розрізняти тільки в 30-і рр.. У 1923 р. Хаббл за допомогою 2,5-метрового рефлектора відкрив у спіральної туманності сузір'я Андромеди кілька змінних зірок (тобто з мінливим блиском) та цефеїди. За періодом коливань блиску цефеїди він визначив її зоряну величину і відстань до неї - 900 тис. св. років. Туманність М31 знаходиться поза нашої Галактики. Поправка на поглинання випромінювання міжзоряним газом збільшила цю відстань до 2,2 млн. св. років, що перевищує більш ніж у 20 разів розміри нашої Галактики. Хаббл підрахував кількість галактик до 20-ї зоряної величини на 1283 ділянках неба. Він знайшов, що на один квадратний градус на небесній сфері припадає в середньому 130 галактик. Небесна сфера містить 41 253 квадратних градуси, тому загальне число галактик до 20-ї зоряної величини становить 5,4 млн. (зірки до 20-ї величини можна спостерігати в 2,5-метровий телескоп Хаббла).
Галактики розподілені майже рівномірно в усіх напрямках, хоча утворюють скупчення і групи. Тісним є скупчення з 40 тисяч галактик в сузір'ї Волосся Вероніки (Північна півкуля), що знаходиться на відстані близько 400 млн. св. років і займає майже 12 °. Іноді групи настільки тісні, що галактики як би проникають один в одного. Так, в нашу Галактику частково заходить галактика Мала Магелланова Хмара. Радіуси великих скупчень (близько тисячі галактик) складають до 1 - 4 Мпк або навіть 10 Мпк. Таке скупчення спостерігається в сузір'ї Діви, що знаходиться на відстані 15 Мпк від нас - воно і є центр Місцевого сверхскопленія галактик, куди входить і Місцева група галактик. Розміри таких скупчень зростають у зв'язку з загальним розширенням Всесвіту.
Променеві швидкості галактик першим визначив Слайфер (1912). До 1925 р. він виміряв швидкості 41 галактики, з них 36 віддалялися від нас зі швидкостями до 1000 км / с, і лише кілька наближалися. Хаббл виміряв відстані до галактик за цефеїдам і яскравих зірок і встановив, що швидкості "розбігання" галактик ростуть пропорційно відстані до них. Закон Хаббла: V = Hr, де Н - постійна, що отримала назву постійної Хаббла.
Спочатку Хаббл вважав, що Н = 500 км / (с Мпк). В даний час вважають від 50 до 100 км / (с Мпк). За допомогою червоного зміщення Хаббла оцінювали відстань до галактик і до краю видимого Всесвіту - Метагалактики. Оскільки збільшення червоного зсуву супроводжується зменшенням яскравості галактики, то дійшли висновку, що закон V = Hr дійсно відображає розширення Метагалактики.
У 1963 р. голландський астрофізик М. Шмідт досліджував спектр досить яскравої зірки тринадцятий величини, ототожнення з радіоджерел ЗС 273. Лінії водню були зміщені на величезну величину, відповідну швидкості 42000 км / с, а за законом Хаббла відстань до джерела повинно бути близько 600 Мпк, або 2 млрд. св. років. Дві інші лінії збігалися з лініями двічі іонізованого кисню і ионизованного магнію. Потім знайшли джерело з червоним зміщенням ліній, тобто він віддалявся від нас. Якщо це зміщення пов'язано з ефектом Доплера, то перше джерело ЗС 273 наближався зі швидкістю світла, що дорівнює 48 000 км / с, а другий - віддалявся зі швидкістю світла 0,8 с = 240000 км / с. При цьому виявили, що поруч знаходиться дуже багато об'єктів, які рухаються разом, тобто це далекі галактики. Тоді звідки така яскравість? Астрономи А. С. Шаров і Ю. Н. Ефремов вивчили старі фотографії цього об'єкта і виявилося, що об'єкт сильно змінив свій блиск. Виходило, що галактика, що складається з трильйонів зірок, організовує зірки, щоб вони синхронно змінювали свій блиск?! Значить, випромінювали не зірки, а щось інше, потужність якого відповідала потужності ядер сейфертовських галактик. Знаючи відстань до них і видиму зоряну величину, можна підрахувати світність - вона фантастично велика: жовтень 1953 Дж / с. Ці космічні об'єкти нового типу отримали назву квазізвезд, або квазарів.
Квазарів зараз відомо вже близько тисячі. Зовні схожі на зірку, вони випромінювали в сотні разів більше енергії, ніж наша Галактика з її майже 200 млрд. зірок. Квазари занесені в каталоги, є статистика їх властивостей. Схоже, що в ранню епоху Всесвіту квазарів було більше. Майже всі вони випромінюють і в рентгенівському діапазоні, і теж змінно. Змінність потоків потужного випромінювання свідчить про те, що квазари повинні бути невеликі - близько 10 13 м. Вони розподілені майже рівномірно по напрямках, але знаходяться на різних відстанях. Світло від найближчого до нас квазара йде 1 млрд. років, а від самого віддаленого - 12 млрд. років, значить, ми бачимо їх такими, якими вони були від 1 до 12 млрд. років тому, тим самим, простежуючи час утворення цих незвичайних об'єктів до утворення Сонячної системи.
Спектр квазарів з розподілу енергії відповідає синхротронного випромінювання: багато випромінюють в ультрафіолеті і потужне інфрачервоне випромінювання в широкій смузі близько 70 мкм. Випромінювання в рентгенівському діапазоні велике; для квазара ЗС 273, наприклад, воно за потужністю в 50 разів більше в радіодіапазоні і вдвічі перевищує оптичне. За час життя квазар випромінює близько жовтня 1967 Дж. Для обгрунтування джерела такої величезної енергії запропоновано багато варіантів, але поки що жоден не може бути прийнятий. Якщо це анігіляція, то зі зв'язку енергії з масою така енергія еквівалентна втраті 5 млн сонячних мас (Мс), але відомо, що стан зірок з масою 100 Мс нестійкий (тяжіння верхніх шарів не врівноважується зростанням тиску з глибиною). Термоядерний джерело в 140 разів менш ефективний анігіляційного. Може, рівновага підтримується швидким обертанням масивної зірки навколо осі, магнітними полями і вихровими рухами в оболонці. У квазарах майже немає легких елементів. Вважають, що вони походять від величезного вибуху в минулому. Якщо це - утворення типу "сверхзвездой", то рівновагу в них підтримується швидким обертанням навколо осі, магнітними полями і вихровими рухами в оболонці.
"Первинним джерелом енергії квазарів і активних ядер галактик повинна бути енергія гравітаційної взаємодії центрального, компактного тіла і падає на нього плазми", - вважав Шкловський. На знімках видно викиди згустків гарячої плазми, що рухаються з величезною швидкістю (0,27 с, як в об'єкта 55433) в протилежних напрямках від сплощеного газового диска, який утворюється навколо компактного об'єкта, можливо, нейтронної зірки.
Чорні діри повинні бути в ядрах гігантських еліптичних галактик, вони з'явилися в центрі галактик в процесі еволюції. Так вважають багато дослідників слідом за Зельдовичем і Новіковим. У 2000 р. було повідомлено про відкриття трьох гігантських чорних дір (в 50-100 разів масивніше Сонця) в сузір'ях Овен і Діва. Одна розташована на відстані в 25 млн св. років, а дві інші видалені приблизно на 100 млн св. років. До цього були відомі лише 20 чорних дір, які масивніше Сонця в кілька разів. Саму чорну діру не можна бачити, але був отриманий знімок "дії" чорної діри в галактиці Кентавр А - вона заковтувала шлейф гарячого газу.
2. Опишіть еволюцію наука як перехід від однієї наукової картини світу до іншої
Наукова картина світу (НКМ) - загальна система уявлень і понять в процесі формування природничо-наукових теорій. Наука античності особливо цінувала математику, але вважала її придатною тільки до "ідеальним" небесним сферам, а для опису земних явищ використовувала якісні "правдоподібні" опису. Звернення до досвіду увазі і інше, більш активне ставлення до природи. Всесвіт класичної науки стала об'єднуватися єдиними законами руху, до механіки зводилися всі процеси у світі.
Перехід до експериментального природознавства і математична обробка результатів експериментів дозволили Г. Галілею відкрити закони падіння тіл, відмінні від аристотелева. Опора на отримані зі спостережень результати змінила уявлення про рух і на небі - І. Кеплер відкрив нові закони руху планет. Створення математичного аналізу дозволило Ньютону сформулювати закони механіки й закон всесвітнього тяжіння. Він писав: "Як в математиці, так і в натуральній філософії дослідження важких предметів методом аналізу завжди повинно передувати методу з'єднання. Такий аналіз складається у виробництві дослідів і спостережень, отриманні загальних висновків з них за допомогою індукції та недопущення інших заперечень проти висновків, крім отриманих з досвіду або інших достовірних істин. Бо гіпотези не повинні розглядатися в експериментальній філософії ... Шляхом такого аналізу ми можемо переходити від рухів - до сил, їх виробляють, і взагалі від дій - до їх причин, від приватних причин - до більш загальних, поки аргумент не закінчиться найбільш загальною причиною ". І механіка стала домінантою природознавства.
Механічна картина світу (МКМ) створена працями Галілея, Кеплера, Гюйгенса, Ньютона. Головним завданням Ньютона і був "синтез системи світу". Покладена в основу його праці механіка давала наукове пояснення природи. Для Ньютона було важливо не тільки довести, як Гюйгенс і Кеплер, правдоподібність ідей Коперника на основі спостережень, але і математично обгрунтувати передумови всієї системи, що робило її "абсолютно достовірної". У "Математичних засадах натуральної філософії", як видно вже з назви, Ньютон орієнтувався на аксіоматичний метод Евкліда, тільки в нього замість аксіом - принципи, керуючі явищами природи. Ньютон йшов від причин тяжіння, від гіпотез "про приховані якості", замінюючи ці натурфілософські роздуми результатами експерименту. І опис руху було зведено до математичного: знання координат і швидкостей тіл в початковий момент по рівняннях руху визначало динаміку в наступні моменти.
Простір тривимірно і евклідів, і траєкторії тіл також підпорядковуються геометрії Евкліда. Час і простір у Ньютона - абсолютні, не роблять впливу на тіла, розміщені в них. Сила тяжіння поширюється в просторі з нескінченною швидкістю і не змінює хід часу. Можна було проаналізувати минуле і передбачити майбутнє динамічний стан системи, так як заміна знака часу в рівняннях Ньютона не робить впливу на рух. Рівняння динаміки Ньютона лінійні, дія дорівнює протидії; інтенсивність слідства визначається інтенсивністю причини. Тому все в світі зумовлено, суворо детерміновано. Коли Ньютон сформулював свою першу в історії наукову картину світу, цього терміну ще не існувало, але він мав його на увазі, називаючи свою працю "натуральної філософією". Це була перша наукова теорія в сучасному розумінні, тому 1687 часто називають роком народження сучасного природознавства.
У рамках МКМ побудована космогонія Сонячної системи, відкриті закони взаємодії електричних зарядів і взаємодії точкових магнітних полюсів. П. Лаплас будував небесну механіку і "молекулярну" механіку, але при побудові останньої йому довелося вводити гіпотези, сили тяжіння і відштовхування. Така універсальна механіка присутня в курсі фізики, написаному П. Лапласом і Ж. Б. Біо, продовжував її будувати і Ампер. М. В. Ломоносов за допомогою кінетичної теорії пояснював пружні властивості газів. До наукового обгрунтування теорії вартості Адам Сміт прийшов під впливом ідей Ньютона. Протягом XVIII ст. механіка Ньютона була приведена в струнку систему, були розроблені методи обчислення (строгі і наближені) завдань руху. Л. Ейлер, Ж. Даламбер, Ж. Л. Лагранж зробили механіку аналітичної (1788), що володіє строгістю математичного аналізу. Поняття МКМ істотно розширилося. Закон збереження і перетворення енергії вийшов далеко за межі механіки. Лаплас і Лавуазьє вважали, що теорія теплоти повинна будуватися на принципі збереження "живих сил". Це була друга стадія наукової картини світу.
Електромагнітна картина світу (ЕКМ) заснована на ідеї динамічного атомізму, континуальному розумінні матерії та пов'язане з ним понятті блізкодействія, яку вніс М. Фаралей. Рівняння Дж.Максвелла відбили ці ідеї і привели до поняття поля без побудови механічних корпускулярних моделей. Спробу поєднати ідеї поля і частинок-електронів зробив Х. А. Лоренц, але виникла проблема збільшення ефіру швидко рухомими частинками. Ця проблема була вирішена тільки створенням спеціальної та загальної теорій відносності (СТО і ЗТВ). Очікували, що загальне охоплення світу природи здатна дати електродинамічна картина світу, яка з'єднувала СТО і ОТО з теорією Максвелла і механікою. Властивості простору-часу почали залежати від розподілу і руху мас, тобто стали відносними, поняття поля - універсальним, структуру поля стали ототожнювати зі структурою Всесвіту. На підставі поняття поля намагалися одноманітно описати всі взаємодії в природі. Поєднанням безперервності і дискретності відрізнялася модель атома Бора (1913).
Квантово-польова картина світу (КПКМ) відобразила відкриття, пов'язані з будовою речовини і взаємозв'язком речовини та енергії. Змінилися уявлення про причинність, ролі спостерігача, самої матерії, часу і просторі. У Всесвіті, підпорядкованої законам квантової гравітації, кривизна простору-часу і його структура мають флуктуіровать, так як квантовий світ ніколи не перебуває у спокої. Тому поняття минулого та майбутнього, послідовність подій у такому світі теж повинні бути іншими. Поки виявлені не всі зміни, так як квантові ефекти виявляються у винятково малих масштабах. Теорія квантової гравітації повинна була з'єднати ОТО і квантову механіку, і хоча такий синтез поки здійснити не вдалося, на цьому шляху було відкрито багато нового і цікавого.
Основна мета картин світу - пояснення і тлумачення фактів і теорій, тоді як однієї з цілей теорій є опис досвідчених фактів. Планк вважав, що НКМ "служить лише засобом зв'язку між реальним світом і чуттєвими сприйняттями натураліста", велике значення їй надавали А. Ейнштейн, Д. І. Менделєєв, В. І. Вернадський та інші вчені. Більш широко НКМ розуміли як світогляд. У цьому випадку НКМ ототожнювали з філософськими вченнями про світі в цілому. До середини XX ст. під картиною світу розумілося уявлення про природу в цілому, складене на підставі досягнень фізики.
Сучасна, еволюційна картина світу відображає появу міждисциплінарних підходів і технічні можливості опису станів і рухів складних систем, що дозволили розглядати одноманітно явища живої та неживої природи. Синергетичний підхід орієнтується на дослідження процесів зміни і розвитку. Принцип самоорганізації дозволив вивчати процеси виникнення та формування нових, більш складно організованих систем. Сучасна картина світу включає природно-наукове і гуманітарне знання.
3. Поясніть основні гіпотези походження живого
Проблема еволюції і походження живого на Землі є загадкою і предметом суперечок не одне століття. Одне подання орієнтувалося на ідеї творення світу, приписуючи всьому живому особливу життєву силу, яка не залежить від матеріального світу (віталізм), інше - на органічний зв'язок живого з неживим, і з'явилася ідея про можливість самозародження життя.
До XVIII ст. не було мови про відмінності і єдності живої і косної речовини. Людина - богонатхненним створення, а інша природа - матерія, керована законами механіки, і розвиток біології і геології йшло роздільно. Теорія епігенеза (У. Гарвей, Р. Декарт) заперечувала зумовленість розвитку організму, що розвивається під визначальним впливом навколишнього середовища. У. Гарвей, як і Арістотель, вважав еволюцію прагненням до досконалості. Звертаючись більше до досвідченого вивчення ембріогенезу, епігенетики відходили від ідей божественного творіння життя. Преформісти (А. Левенгук, Г. Лейбніц та ін) вважали, що в зародковій клітині містяться всі структури дорослого організму, і онтогенез - лише кількісне зростання зачатків органів і тканин. Лейбніц проголосив принцип градації, передбачив існування перехідних форм між тваринами і рослинами. Цей принцип потім був розвинений до уявлення про "драбині істот" та концепції трансформізму.
Проблема походження й еволюції життя відноситься до найбільш цікавим і в той же час найменш дослідженим питань, пов'язаних з філософією і релігією. Практично впродовж майже всієї історії розвитку наукової думки вважалося, що життя - явище самозарождается. Тут було багато чисто умоглядних міркувань, теологічних і наукових. Перелічимо основні теорії, пов'язані з моделлю розвитку Всесвіту:
· Життя була створена Творцем у певний час - креаціонізм (від лат. Creatio - створення);
· Життя виникла спонтанно з неживої речовини;
· Життя існувало завжди;
· Життя була занесена на Землю із Космосу;
· Життя виникла в результаті біохімічної еволюції.
Відповідно до теорії креаціонізму, виникнення життя відноситься до певної події в минулому, яке можна обчислити. У 1650 р. архієпіскоп Ашер з Ірландії обчислив, що Бог створив світ у жовтні 4004 р. до н.е., а о 9 годині ранку 23 жовтня - і людини. Це число він отримав з аналізу віків і родинних зв'язків усіх згадуються в Біблії осіб. Однак до того часу на Близькому Сході вже була розвинена цивілізація, що доведено археологічними дослідженнями. Втім, питання створення світу і людини не закрито, оскільки тлумачити тексти Біблії можна по-різному. Прихильники цієї гіпотези вважали, що живим організмам притаманна особлива сила, незалежна від матеріального світу, яка спрямовує всі життєві процеси (віталізм). В даний час близько 50% жителів США дотримуються цієї гіпотези.
Теорія спонтанного зародження життя існувала у Вавилоні, Єгипті та Китаї як альтернатива креаціонізму. Вона сходить до Емпедоклу і Аристотеля: певні "частки" речовини містять деякий "активний початок", яке за певних умов може створити живий організм. Аристотель вважав, що активне начало є в заплідненому яйці, сонячному світлі, гниючому м'ясі. У Демокріта початок життя було в мулі, у Фалеса - у воді, у Анаксагора - у повітрі. Аристотель не сумнівався в самозародження жаб, мишей та інших дрібних тварин. Платон говорив про самозародження живих істот із землі в процесі гниття. Різні випадки самозародження описані Цицероном, Плутархом, Сенекою і Апулея.
З поширенням християнства ідеї самозародження були оголошені єретичними, і довгий час про них не згадували. Але Гельмонт придумав рецепт отримання мишей з пшениці і брудної білизни. Бекон вважав, що гниття - зачаток нового народження. Гарвей, як і Бекон, думав, що хробаки і комахи можуть зароджуватися при гнитті. Парацельс намагався розробити рецепти створення штучної людини - гомункулуса шляхом розміщення людської сперми в гарбуз. У XV-XVI ст. вважали, що леви виникли з каменів пустелі. Згідно Декарту, самозародження - природний процес, який відбувається за деяких умов. Ідеї самозародження життя підтримували Коперник, Галілеї, Декарт, Гарвей, Гегель, Гете, Шеллінг. Їх авторитет багато в чому визначив широке розповсюдження цієї ідеї.
Італійський біолог Ф. Реді серією дослідів з відкритими і закритими посудинами довів (1688), що з'являються в гниючому м'ясі білі маленькі хробаки - це личинки мух, і сформулював принцип: все живе - з живого. Так він відкинув доктрину самозародження життя. Але тільки гострі дискусії в середині XIX ст. зажадали експериментальних досліджень. Л. Пастер остаточно показав (1860), що бактерії можуть з'являтися в органічних розчинах лише тоді, якщо вони були туди занесені раніше. Досліди Пастера підтвердили принцип Реді і показали неспроможність ідеї самозародження життя. Але вони не могли відповісти на основне питання про походження життя. І для позбавлення від мікроорганізмів необхідна стерилізація, що отримала назву пастеризації. Звідси зміцнилося уявлення, що новий організм може бути тільки від живого.
Прихильники теорії вічного існування життя і вважають, що на вічно існуючої Землі окремі види змушені були вимерти або різко змінити чисельність в тих чи інших місцях з-за зміни зовнішніх умов. Чіткої концепції на цьому шляху не вироблено, оскільки в палеонтологічного літопису Землі є деякі розриви і неясності. З ідеєю вічного існування життя у Всесвіті пов'язана і наступна група гіпотез.
Теорія панспермії не пропонує механізму для пояснення первинного виникнення життя і переносить проблему в інше місце Всесвіту. Наша планета, що виникла 4,5 млрд. років тому, в перші 500 млн років бомбардувалися потоками метеоритів, які начебто б перешкоджали не тільки появи життя, але навіть і утворення вільної водної поверхні. Але в пластах, що мають вік 4,3 млрд. років, знайдені найпростіші форми життя, а 200 млн років - занадто малий термін не тільки для самовільного освіти органіки, не кажучи про живих клітинах. У всій Всесвіту за 13-15 млрд. років існування такий процес міг би здійснитися. У 1865 р. німецький лікар Г. Ріхтер висунув ідею космічних зачатків - Космозоо, які переносяться з однієї планети на іншу. Зародившись у космосі, життя довго зберігалася в анабіозі майже при Т = 0 К і була занесена на Землю метеоритами. Лібіх вважав, що "атмосфери небесних тіл, а також обертових космічних туманностей можна вважати як віковічні сховища жвавій форми, як вічні плантації органічних зародків", звідки життя розсіюється у Всесвіті. Аналогічно мислили Кельвін, та ін
На початку XX ст з ідеєю радіопансперміі виступив Арреніус. Він описував, як з населених планет йдуть у світовий простір частинки речовини, порошинки і живі спори мікроорганізмів. Вони, зберігаючи життєздатність, літають у Всесвіті за рахунок світлового тиску і, потрапляючи на планету з відповідними умовами, починають нове життя. Цю гіпотезу підтримували багато, в тому числі російські вчені Л.С. Берг, В.І. Вернадський і П.П. Лазарєв.
При вивченні речовини метеоритів і комет були виявлені багато "попередники живого" - органічні сполуки, синильна кислота, вода, формальдегід, ціаногени. Формальдегід, зокрема, виявлено в 60% випадків в 22 досліджених областях, його хмари з концентрацією близько 10 березень мовляв / см 3 заповнюють великі простори. Попередники амінокислот знайдені в місячному грунті та метеоритах (1975). Прихильники цієї гіпотези вважають їх посіяними на Землі. У передмові до російського видання книги С. Фокса і К. Дозі "Молекулярна еволюція і виникнення життя" А. С. Опарін писав: "Земля вже при самому своєму освіту отримала ці речовини, так би мовити," у спадок від Космосу ". Про існування життя за межами Сонячної системи поки сказати не можна, але виявлені в спектрах далекої галактики лінії, відповідні лінії спирту.
В уявленнях про зародження життя в результаті біохімічної еволюції важливу роль відіграє еволюція самої планети. Земля існує майже 4,5 млрд. років, а органічна життя - близько 3,5 млрд. років. У докембрійських породах знайдені ознаки живого. Стан Землі за час її існування весь час змінювалося. Дуже давно Земля була гарячою планетою з температурою (5 ... 8) -10 3 К. У міру остигання тугоплавкі метали та вуглець конденсувалися, утворюючи земну кору. Але вона не була рівною з-за активної вулканічної діяльності та всіляких зрушень формується грунту. Атмосфера первинної Землі сильно відрізнялася від сучасної. Легкі гази - водень, гелій, азот, кисень, аргон та інші - не втримувалися ще недостатньо щільної планетою, а більш важкі з'єднання залишалися (вода, аміак, двоокис вуглецю, метан). Вода залишалася газом, поки температура не впала нижче 100 ° С.
Хімічний склад Землі сформувався в результаті космічної еволюції речовини, виникнення певних пропорцій співвідношень атомів. Космічне велика кількість кисню і водню виразилося у великій кількості води і її численних окислів, а висока поширеність вуглецю - одна з причин, які визначили велику ймовірність виникнення життя. Велика кількість кремнію, магнію і заліза сприяло утворенню в земній корі і метеоритах силікатів.
Наукова постановка проблеми виникнення життя належить Ф. Енгельса, який вважав, що життя сформувалася в ході еволюції матерії. У цьому ж ключі висловився і К. А. Тімірязєв:
"Ми змушені допустити, що жива матерія здійснювалася так само, як і всі інші процеси, шляхом еволюції ... Процес цей, імовірно, мав місце і при переході з неорганічного світу в органічний" (1912). Але остаточної відповіді поки немає.
Список використаної літератури
1. Дубніщева Т.Я. Концепції сучасного природознавства. 5-е вид., Перед. і доп., 2003 -608 с.
2. Горбачов. В.В. Концепції сучасного природознавства. Частина 1: Навчальний посібник. - М.: Изд-во МГУП, 2000
3. Романов О.М., Курс лекцій з дисципліни КСЕ. - К.: УГСХА, 1999.