Концепции современного естествознания

Вопросы для экзамена по дисциплине «Концепции современного естествознания» 1. Предмет, задачи и функции учебной дисциплины «Концепции современного естествознания». Задачи: Понимание специфики гуманитарного и естественно-научного типов познавательной деятельности, необходимости их глубокого внутреннего согласования, интеграции на основе целостного взгляда на окружающий мир; более глубокое понимание отличия и единства научно-рационального и художественно-образного способов духовного освоения мира; осознание исторического характера развития научного познания, исторической необходимости в периодической смене научных картин мира, научных революций, существа социокультурной детерминации познавательной деятельности; Функции: формирование ясного представления о содержании современных физической, астрономической и биологической картин мира как о системе фундаментальных знаний об основаниях целостности и многообразия природы; осознание содержания современных глобальных экологических проблем в их связи с основными законами естествознания; формирование представлений о принципах универсального эволюционизма и синергетики; ознакомление с методологией естественно-научного познания, принципами теоретического моделирования объекта в естествознании, возможностями перенесения методологического опыта естествознания в гуманитарные науки; формирование представлений о радикальном качественном отличии науки от разного рода форм квазинаучного мифотворчества, эзотеризма, оккультизма, мистицизма и т.п 2. Специфика аристотелевской картины мира. Под научной картиной мира классики естествоиспытатели понимают систематизированные, исторически полные образы и модели природы и общества. Огромен и разнообразен окружающий нас мир природы. Но каждый человек должен пытаться познать этот мир и осознать свое место в нем. Чтобы познать мир, мы из частных знаний о явлениях и закономерностях природы пытаемся создать общее - научную картину мира. Содержанием ее являются основные идеи наук о природе, принципы, закономерности, не оторванные друг от друга, а составляющие единство знаний о природе, определяющие стиль научного мышления на данном этапе развития науки и культуры человечества. В каждый период развития человечества формируется научная картина мира, которая отражает объективный мир с той точностью, адекватностью, которую позволяют достижения науки и практики. Кроме того, картина мира содержит и нечто такое, что на данном этапе наукой еще не доказано, т. е. некоторые гипотезы, предвидения, которые в будущем могут прийти в противоречие с опытом и достижениями науки. Научная картина мира уточняется и развивается на протяжении многих веков - проникновение в сущность явлений природы - бесконечный, неограниченный процесс, поскольку материя неисчерпаема. Картина мира, как и любой познавательный образ, упрощает и схематизирует действительность. Мир как бесконечно сложная, развивающаяся действительность всегда значительно богаче, нежели представления о нем, сложившиеся на определенном этапе общественно-исторической практики. Вместе с тем, за счет упрощений и схематизаций картина мира выделяет из бесконечного многообразия реального мира именно те его сущностные связи, познание которых и составляет основную цель науки на том или ином этапе ее исторического развития. Наиболее общее понятие «научная картина мира» можно определить как систематизированные, исторически полные образы и модели природы и общества. Поскольку картина мира это системное образование, ее изменение нельзя свести ни к какому единичному, пусть и самому крупному и радикальному открытию. Как правило, речь идет о целой серии взаимосвязанных открытий, в главных фундаментальных науках. Эти открытия почти всегда сопровождаются радикальной перестройкой метода исследования, а так же значительными изменениями в самих нормах и идеалах научности. Смена картины мира называется научной революцией. Считается, что таких картин, и соответственно революций, было три. Первая научная революция произошла приблизительно в V в. до н. э. в Древней Греции. Тогда же сложилась первая научная картина мира, которая называется древнегреческой, или античной, или аристотелевской (по имени ее основного представителя - знаменитого греческого философа и ученого Аристотеля). В результате этой научной революции возникла сама наука, произошло отделение науки от других форм познания и освоения мира, созданы определенные нормы и образцы научного знания. Наиболее полно эта революция отражена в трудах Аристотеля. Он создал формальную логику, т.е. учение о доказательстве, главный инструмент выведения и систематизации знания, разработал категориально понятийный аппарат. Он утвердил своеобразный канон организации научного исследования (история вопроса, постановка проблемы, аргументы за и против, обоснование решения), дифференцировал само знание, отделив науки о природе от математики и метафизики. 3. Коперник, Кеплер и Галилей как предшественники Ньютона. Великий польский астроном Николай Коперник (1473 – 1543)пользуясь принципом относительности основал новую астрономическую систему – гелиоцентрическую систему мира – одно из поистине выдающихся научных открытий того времени. В связи с практической задачей усовершенствования календаря возникла необходимость создать новую методику выполнения астрономических расчётов. Будучи широко образованным математиком и астрономом, Коперник понимал, что эту задачу не решить традиционными способами. Знакомство с философией неоплатонизма и пифагореизма, убеждение в том, что Бог создал мир в соответствии с простыми правилами математической гармонии, побудили Коперника предположить, единообразие кругового движения небесных тел и совершенно новый, с точки зрения привычных представлений, порядок их взаимного расположения и движения. Главное и почти единственное сочинение Коперника, плод более чем 40-летней его работы – «О вращении небесных сфер». Гелиоцентрическая система в варианте Коперника может быть сформулирована в семи утверждениях: 1) орбиты и небесные сферы не имеют общего центра; 2) центр Земли — не центр Вселенной, но только центр масс и орбиты Луны;  3) все планеты движутся по орбитам, центром которых является Солнце, и поэтому Солнце является центром мира; 4) расстояние между Землёй и Солнцем очень мало по сравнению с расстоянием между Землёй и неподвижными звёздами; 5) суточное движение Солнца — воображаемо, и вызвано эффектом вращения Земли, которая поворачивается один раз за 24 часа вокруг своей оси, которая всегда остаётся параллельной самой себе; 6) Земля (вместе с Луной, как и другие планеты), обращается вокруг Солнца, и поэтому те перемещения, которые, как кажется, делает Солнце (суточное движение, а также годичное движение, когда Солнце перемещается по Зодиаку) — не более чем эффект движения Земли; 7) это движение Земли и других планет объясняет их расположение и конкретные характеристики движения планет. С принятием этой гипотезы отпадало множество прежних затруднений, картина мира приобрела изящные, стройные и весьма убедительные очертания. Понимая радикальность своего учения, Коперник долго не публиковал его, ссылаясь на пример последователей Пифагора, таивших истину от профанов. Работа всё же была опубликована, скандал не замедлил разразиться, но начало было положено. Началась великая научная революция. Дело Коперника продолжил немецкий учёный Иоганн Кеплер (1571 – 1630). Иоганн Кеплер родился в имперском городе Вайль-дер-Штадте. Его отец служил наёмником в Испанских Нидерландах. Когда юноше было 18 лет, отец отправился в очередной поход и исчез навсегда. Мать Кеплера, Катарина Кеплер, содержала трактир, подрабатывала гаданием и траволечением. Интерес к астрономии появился у Кеплера ещё в детские годы, когда его мать показала впечатлительному мальчику яркую комету (1577),  а позднее – лунное затмение (1580). В 1589 г. Кеплер закончил школу при монастыре Маульбронн, обнаружив выдающиеся способности. Городские власти назначили ему стипендию для помощи в дальнейшем обучении. В 1591 году поступил в университет в Тюбингене – сначала на факультет искусств, к которым тогда причисляли и математику с астрономией, затем переходит на теологический факультет. Первоначально Кеплер планировал стать протестантским священником, но благодаря незаурядным математическим способностям был приглашён в 1594 г. читать лекции по математике в университете города Граца (ныне в Австрии). Основываясь на весьма точных астрономических наблюдениях, Кеплер установил, что движения планет вокруг Солнца, сообразно с предложенной Коперником структурой солнечной системы, не являются строго круговыми. Кеплер показал, что каждая планета движется по эллипсу, в одном из фокусов которого находится Солнце. Таков был первый закон Кеплера. В соответствии со вторым законом Кеплера скорость движения планеты по орбите замедляется по мере удаления от Солнца. Подлинной вершиной виртуозных математических расчётов Кеплера, явилось установление знаменитого третьего закона Кеплера, утверждавшего, что квадрат орбитального периода движения каждой планеты равен кубу среднего расстояния её до Солнца. Эти удивительные и загадочные соотношения блестяще подтверждали мысль о том, что устройство космоса подчинено строгим и простым математическим правилам.  Выдающийся итальянский исследователь Галилео Галилей (1564 – 1642), как и многие его предшественники, считал, что книга природы написана языком математики, и для объяснения природных явлений необходимо установить их свойства, поддающиеся точным измерениям. Отправным пунктом научного познания признавался опыт, осуществляемый путём планомерного экспериментирования с использованием приборов и инструментов, расширяющих возможности наших органов чувств. Основные научные открытия Галилея: Ø В 1609 г. Галилей самостоятельно построил свой первый телескоп. Труба давала приблизительно трёхкратное увеличение. Вскоре ему удалось построить телескоп, дающий увеличение в 32 раза. Ø С помощью телескопа увидел, что Луна, подобно Земле, имеет сложный рельеф – покрыта горами и кратерами. Галилей открыл также солнечные пятна. Существование пятен и их постоянная изменчивость опровергали тезис Аристотеля о совершенстве небес. По результатам их наблюдений Галилей сделал вывод, что Солнце вращается вокруг своей оси, оценил период этого вращения и положение оси Солнца. Ø Галилей установил, что Венера меняет фазы. Это доказывало, что она светит отражённым светом Солнца. Ø Подтвердил вращение планет вокруг Солнца, а не вокруг Земли. Ø Открыл спутники Юпитера и кольца Сатурна. Ø Млечный путь, который невооружённым глазом выглядит как сплошное сияние, на самом деле представляет собой громадное скопление звёзд. 4. Особенности ньютоновской картины мира. Механическая научная картина мира складывалась постепенно, в ходе научной революции 17-18 веков. Развитие ее строилось на основании работ Г. Галилея и П. Гассенди. Ученые восстановили атомизм, отраженный в трудах древних философов, на основании исследований Ньютона и Декарта. Последние сформулировали основные принципы, идеи и понятия, которые легли в основы механической картины мира, завершив при этом построение новой картины мира. Основой механической картины мира явился атомизм. Он превратил понимание мира и самого человека в совокупность огромного числа неделимых частиц, называемых атомами, которые перемещаются в пространстве и времени. Основным понятием механической картины мира Ньютона стало понятие движения. Законы движения Ньютон утвердил как фундаментальные законы всего мироздания. По его теории все тела имеют внутреннее врожденное свойство равномерного и прямолинейного движения. Любые отклонения от этого движения имеют причиной действие на тело инерции - внешней силы. Масса является мерой инертности, другого, очень важного понятия механики классической. Ньютон предложил принцип дальнодействия, который возник в результате решения проблемы взаимодействия тел. В основе этого принципа лежит взаимодействие между телами, которое происходит мгновенно при разном расстоянии и при отсутствии материальных посредников. Концепция дальнодействия тесно связана с пониманием пространства и времени как особых сред, вмещающих взаимодействующие тела. В рамках механической картины мира Ньютон предложил концепцию абсолютного времени и пространства. Пространство при этом представлялось неким «черным ящиком», который вмещает тела всего мира. Исчезни все тела, пространство все равно продолжало бы существовать. Аналогично, в образе текущей реки, представлялось и время, также существующее абсолютно независимо от материи. Механическая научная картина мира породила законы механики, которые жестко предопределяли любые события. Из них совершенно исключалась случайность. Присутствие человека в действующем мире ничего не меняло. Согласно теории механической картины мира Ньютона, исчезновение человека с лица земли никак не повлияло бы на существование мира: он продолжил бы свое существование, как прежде. Такая теория стала приниматься как универсальная. В физике, тем не менее, уже накапливались эмпирические данные, которые серьезно противоречили существующей механической картине мира. Параллельно системе материальных точек существовало понятие сплошной среды, которое было связано уже не с корпускулярными представлениями о материи, а с континуальными. 5. Развитие представлений о свойствах света, электричества и магнетизма в истории физики. Электромагнитная теория света позволила объяснить многие оптические явления, такие как интерференция, дифракция, поляризация и т. д. Однако, эта теория не завершила понимание природы света. Уже в начале XX века выяснилось, что эта теория недостаточна для истолкования явлений атомного масштаба, возникающих при взаимодействии света с веществом. Для объяснения таких явлений, как излучение черного тела, фотоэффект, эффект Комптона и др. потребовалось введение квантовых представлений. Наука вновь вернулась к идее корпускул – световых квантов. Тот факт, что свет в одних опытах обнаруживает волновые свойства, а в других – корпускулярные, означает, что он имеет сложную двойственную природу, которую принято характеризовать термином корпускулярно-волновой дуализм. Возникли мощные электростатические машины, которые могли накапливать заряд. Статическим электричеством пытались лечить болезни. В 1729 Грэй открыл явление электропроводности. Он же поделил материал на проводники и непроводники. 1734, Дюфе открыл, что электричество бывает двух видов - смоляное и стеклянное. Были одножидкостная (Эпинус) и двухжидкостная теории. 1745 - Лейденская банка — первый электрический конденсатор, изобретённый голландским учёным Питером ван Мушенбруком и его учеником Кюнеусом. Б. Франклин - открыл, что молния имеет электрическую природу. Он извлёк электричество из облака с помощью воздушного змея и предложил громоотвод. Открытие закона Кулона - в 80е годы 18 века. До него был ещё Кавендиш (но тот не опубликовал). Кулон создал крутильные весы, измеряющие силу точно. Ожидал увидеть закон подобный закону всемирного тяготения. Установил, что сила эл взд-я обратно пропорциональна квадрату расстояния между зарядами. Он верил в закон равноразделения заряда. Сторонник двухжидкостной теории. Экспериментировал с магнитами- сила взд-я между полюсами магнита обр пропорциональна расстоянию между ними. Конец 18 века. Гальвани исследовал влияние электричества на мышцы лягушки. Пришёл к выводу, что открыл животное электричество. Вольта открыл контактную разность потенциалов. Создаёт первый источник постоянного тока - вольтов столб. 6. Особенности электромагнитной картины мира. В процессе длительных размышлений о сущности электрических и магнитных явлений М. Фарадей пришел к мысли о необходимости замены корпускулярных представлений о материи континуальными, непрерывными. Он сделал вывод, что электромагнитное поле сплошь непрерывно, заряды в нем являются точечными силовыми центрами. Тем самым отпал вопрос о построении механической модели эфира, несовпадении механических представлений об эфире с реальными опытными данными о свойствах света, электричества и магнетизма. Основная трудность в объяснении света при помощи понятия эфира состояла в следующем: если эфир - сплошная среда, то он не должен препятствовать движению в нем тел и, следовательно, должен быть подобен очень легкому газу. В опытах со светом были установлены два фундаментальных факта: световые и электромагнитные колебания являются не продольными, а поперечными, и скорость распространения этих колебаний очень велика. В механике же было показано, что поперечные колебания возможны только в твердых телах, причем скорость их зависит от плотности тела.  С конца XIX в. обнаруживалось все больше непримиримых противоречий между электромагнитной теорией и фактами. В 1897 г. было открыто явление радиоактивности и установлено, что оно связано с превращением одних химических элементов в другие и сопровождается испусканием альфа- и бета-лучей. На этой основе появились эмпирические модели атома, противоречащие электромагнитной картине мира. А в 1900 г. М. Планк в процессе многочисленных попыток построить теорию излучения был вынужден высказать предположение о прерывности процессов излучения. 7. Классический (лапласовский) детерминизм и его сущность. Лапласовский (классический) детерминизм – это учение, основывающееся на представлении, согласно которому весь окружающий нас мир – это огромная механическая система, начальное состояние которой является точно заданным. Пьер – Симон Лаплас был приверженцем абсолютного детерминизма. Он постулировал, что если бы какое – либо разумное существо смогло бы узнать положения и скорости всех частиц в мире в некий момент, оно могло бы совершенно точно предсказать все события Вселенной. Такое гипотетическое существо впоследствии было названо демоном Лапласа. Наиболее ясная и точная формулировка сущности классического детерминизма принадлежит П. Лапласу, вследствие чего такой детерминизм часто называют также лапласовским детерминизмом.  Главный недостаток лапласовского, как и любого другого механистического детерминизма, состоит прежде всего в том, что он представляет мир, Вселенную как систему, полностью детерминированную исключительно законами механики. В таком мире не было бы ничего неопределенного и случайного. В связи с этим сама случайность по существу исключается из природы и общества. Начиная с Демокрита и особенно английского философа Томаса Гоббса (1588-1679), случайное прежние материалисты определяли как "необходимую причину, чего нельзя разглядеть". Итак, детерминизм исторически выступает в двух формах: • лапласовского, или механистического, детерминизма, в основе которого лежат универсальные законы классической физики; • вероятностного детерминизма, опирающегося на статистические законы. Поэтому вряд ли целесообразно называть такой детерминизм индетерминизмом. Когда сравнивают эти формы выражения регулярностей в мире, то обычно обращают внимание на степень достоверности их предсказаний. Строго детерминистские законы дают точные предсказания в тех областях, где можно абстрагироваться от сложного характера взаимодействия между телами, отвлекаться от случайностей и тем самым значительно упрощать действительность. Однако такое упрощение и схематизация возможны лишь при изучении простейших форм движения. Когда же переходят к исследованию сложных систем, состоящих из большого числа элементов, индивидуальное поведение которых трудно поддается описанию, тогда обращаются к статистическим законам, опирающимся на вероятностные предсказания. Таким образом, в современной концепции детерминизма органически сочетаются необходимость и случайность. Поэтому мир и события в нем не оказываются ни фаталистически предопределенными, ни чисто случайными, ничем не обусловленными. Классический детерминизм лапласовского типа чрезмерно подчеркивал роль необходимости за счет отрицания случайности в природе и поэтому давал искаженное представление о картине мира. В противовес этому некоторые ученые, ошибочно истолковывая принцип неопределенности в квантовой механике, провозгласили господство случайности, отрицая какую-либо роль необходимости. Признание самостоятельности статистических, или вероятностных, законов, отображающих существование случайных событий в мире, дополняет прежнюю картину строго детерминистского мира. В результате этого в новой картине мира необходимость и случайность выступают как взаимосвязанные и дополняющие друг друга его аспекты. 8. Развитие представлений о строении атома: модели Томсона, Резерфорда и Бора. Различные предположения о строении атома долгое время не подтверждались какими-либо экспериментальными данными. Лишь в конце XIX в. были сделаны открытия, показавшие сложность строения атома и возможность превращения при определенных условиях одних атомов в другие. На основе этих открытий начало быстро развиваться учение о строении атома. Первые косвенные подтверждения о сложной структуре атомов были получены при изучении катодных лучей, возникающих при электрическом разряде в сильно разреженных газах. Изучение свойств этих лучей привело к заключению, что они представляют собой поток мельчайших частиц, несущих отрицательный электрический заряд и летящих со скоростью, близкой к скорости света. Особыми приемами удалось определить массу катодных частиц и величину их заряда, выяснить, что они не зависят ни от природы газа, остающегося в трубке, ни от вещества, из которого сделаны электроды, ни от прочих условий опыта. Кроме того, катодные частицы известны только в заряженном состоянии и не могут быть лишены своих зарядов и превращены в электронейтральные частицы: электрический заряд составляет сущность их природы. Эти частицы, получившие название электронов, были открыты в 1897 г. английским физиком Дж. Томсоном. Изучение строения атома практически началось в 1897–1898 гг., после того как была окончательно установлена природа катодных лучей как потока электронов и были определены величина заряда и масса электрона. Томсон предложилпервую модель атома, представив атом как сгусток материи, обладающий положительным электрическим зарядом, в который вкраплено столько электронов, что превращает его в электрически нейтральное образование. В этой модели предполагалось, что под влиянием внешних воздействий электроны могли совершать колебания, т. е. двигаться ускоренно. Казалось бы, это позволяло ответить на вопросы об излучении света атомами вещества и гамма-лучей атомами радиоактивных веществ. Положительно заряженных частиц внутри атома модель атома Томсона не предполагала. В 1911 г. английским физиком Э. Резерфордом при исследовании движения альфа-частиц в газах и других веществах была обнаружена положительно заряженная часть атома. Дальнейшие более тщательные исследования показали, что при прохождении пучка параллельных лучей сквозь слои газа или тонкую металлическую пластинку выходят уже не параллельные лучи, а несколько расходящиеся: происходит рассеяние альфа-частиц, т. е. отклонение их от первоначального пути. Углы отклонения невелики, но всегда имеется небольшое число частиц (примерно одна из нескольких тысяч), которые отклоняются очень сильно. Некоторые частицы отбрасываются назад, как если бы на пути встретилась непроницаемая преграда. Это не электроны – их масса гораздо меньше массы альфа-частиц. Отклонение может происходить при столкновении с положительными частицами, масса которых того же порядка, что и масса альфа-частиц. Исходя из этих соображений, Резерфорд предложил следующую схему строения атома. В центре атома находится положительно заряженное ядро, вокруг которого по разным орбитам вращаются электроны. Возникающая при их вращении центробежная сила уравновешивается притяжением между ядром и электронами, вследствие чего они остаются на определенных расстояниях от ядра. Поскольку масса электрона ничтожна мала, то почти вся масса атома сосредоточена в его ядре. На долю ядра и электронов, число которых сравнительно невелико, приходится лишь ничтожная часть всего пространства, занятого атомной системой. Предложенная Резерфордом схема строения атома или, как обыкновенно говорят, планетарная модель атома, легко объясняет явления отклонения альфа-частиц. Планетарная модель атома позволила объяснить результаты опытов по рассеянию альфа-частиц вещества, однако возникли принципиальные трудности при обосновании устойчивости атомов. Первая попытка построить качественно новую – квантовую – теорию атома была предпринята в 1913 г. Нильсом Бором. Он поставил цель связать в единое целое эмпирические закономерности линейчатых спектров, ядерную модель атома Резерфорда и квантовый характер излучения и поглощения света. В основу своей теории Бор положил ядерную модель Резерфорда. 9. Основания классификации элементарных частиц. Разделение элементарных частиц по различным группам, или их классификацию, можно проводить по разным основаниям деления. Например, подобную классификацию можно проводить по массе, электрическому заряду, времени жизни частиц и т.д. Однако научная классификация в качестве такого основания выбирает существенный признак, каким, несомненно, служит характер фундаментального взаимодействия частиц. По типу взаимодействия, в котором участвуют элементарные частицы, все они могут быть отнесены к двум основным группам. К первой группе относятся адроны (от греч. — сильный, большой), которые особенно активно участвуют в сильном взаимодействии, но могут участвовать также в электромагнитном и слабом взаимодействиях. Адроны, в свою очередь, делятся на барионы и мезоны. К барионам (от греч. — тяжелый) относятся элементарные частицы, обладающие полуцелым спином, масса которых не меньше массы протона. С этим связано само название этих частиц, поскольку самая легкая из них— протон — в 1836 раз тяжелее электрона. Протон и нейтрон являются наиболее известными барионами. Кроме них к ним принадлежат гипероны, часть резонанеов и «очарованных» частиц, но единственно стабильной частицей среди них является протон. Нейтроны стабильны только во взаимодействии с протонами внутри ядра, в свободном же состоянии они распадаются. Остальные барионы также нестабильны и быстро распадаются, превращаясь в конечном итоге в протон и легкие частицы. Характерным свойством барионов является сохранение разности между числом барионов и антибарионов, которое нередко формулируют в виде закона сохранения барионного заряда, если приписать бариону особый заряд. К мезонам (от греч. — средний, промежуточный) относят нестабильные адроны, обладающие целочисленным или нулевым спином. Как показывает название этих частиц, большинство из них обладают массами, которые являются промежуточными межпу массой электрона и массой протона. Первыми частицами с такой промежуточной массой были π-мезоны и K-мезоны с разными зарядами. В дальнейшем были обнаружены другие частицы, масса которых превышает массу протона. Ко второй группе элементарных частиц принадлежат лептоны (от греч. — легкий, тонкий), участвующие только в электромагнитном и слабом взаимодействиях. К этой группе относится электрон, мюон, фотон, нейтрино и открытый в 1975 г. тяжелый τ-лептон. Помимо общих групповых характеристик элементарные частицы обладают также специфическими, индивидуальными признаками, которые характеризуются их квантовыми числами. К ним относят массу частицы, время ее жизни, спин и электрический заряд. Основываясь на этих признаках, можно провести дальнейшую классификацию элементарных частиц. По массе они делятся на тяжелые, промежуточные и легкие. По времени жизни различают стабильные, квазистабильные и нестабильные частицы. К стабильным частицам относят электрон, протон, фотон и нейтрино. Квазистабильные частицы распадаются вследствие электромагнитного и слабого взаимодействия. Нестабильные частицы распадаются за счет сильного взаимодействия. Спин характеризует собственный момент количества движения частицы и измеряется целым или полуцелым значением, кратным постоянной Планка. Так, у протона и электрона он равен 1/2, а у фотона 0. Электрические заряды элементарных частиц являются кратными наименьшего заряда, присущего электрону. 10. Основные виды физических взаимодействий и барионы-носители этих взаимодействий. В основе каждого фундаментального взаимодействия лежит изначально присущее веществу особое свойство, природу которого удастся выяснить лишь в ходе дальнейших, все более глубоких исследований природы вещества и вакуума. Носителем способности частиц к взаимодействиям, а также количественной мерой самого взаимодействия служит понятие заряда. Каждая частица изначально обладает одним или несколькими зарядами, причем между собой взаимодействуют только однотипные заряды, а заряды разных типов друг друга «не замечают». Наименьшее дискретное значение заряда (квант) называют единичным зарядом. Сила взаимодействия во всех случаях пропорциональна произведению зарядов двух взаимодействующих частиц, более сложно она зависит от расстояния между частицами. По современным представлениям взаимодействие любого вида должно иметь своего физического агента, без посредника оно не протекает. В основе такого требования лежит тот факт, что скорость передачи воздействия ограничена фундаментальным пределом - скоростью света. Поэтому притяжение или отталкивание частиц передается через среду, их разделяющую. Такой средой является вакуум. При создании теории взаимодействия используют определенную модель процесса: зарядфермион создает вокруг частицы поле, порождающее присущие ему частицы-бозоны; по своей природе это поле близко к тому состоянию, которое физики приписывают вакууму. Иначе говоря, заряд частицы возмущает вакуум, и это возмущение с затуханием передается на определенное расстояние; частицы поля являются виртуальными - существуют очень короткое время и в эксперименте не могут быть обнаружены; оказавшись в радиусе действия своих однотипных зарядов, две реальные частицы начинают стабильно обмениваться виртуальными бозонами: одна частица испускает бозон и тут же поглощает идентичный бозон, испущенный частицей-партнером, и наоборот; обмен бозонами создает эффект притяжения или отталкивания частиц-хозяев. Таким образом, каждой частице, участвующей в одном из фундаментальных взаимодействий, соответствует своя бозонная частица - переносчик взаимодействия. Очень важным фактором является наличие массы у частиц, в том числе и у некоторых переносчиков взаимодействия (вопрос о происхождении массы у частиц до сих пор не решен, предполагается, что она появляется в результате особой формы взаимодействия частиц со структурой вакуума) - от этого зависит радиус действия соответствующих сил. Четыре вида взаимодействий в порядке убывания их силы это: • сильное взаимодействие, удерживающее кварки в составе адронов и нуклоны в составе атомного ядра; • электромагнитное взаимодействие между электрическими зарядами и магнитами; • слабое взаимодействие, которым обусловлены некоторые типы реакций радиоактивного распада; и • гравитационное взаимодействие. 11. Принцип неопределенности В. Гейзенберга в квантовой механике. Принцип неопределенности В. Гейзенберга в квантовой механике- фундаментальное соображение (соотношение неопределённостей), устанавливающее предел точности одновременного определения пары характеризующих систему квантовых наблюдаемых, описываемых некоммутирующими операторами (например, координаты и импульса, тока и напряжения, электрического и магнитного поля). более доступно он звучит так: чем точнее измеряется одна характеристика частицы, тем менее точно можно измерить вторую. Соотношение неопределённостей[* 1] задаёт нижний предел для произведения среднеквадратичных отклонений пары квантовых наблюдаемых. Принцип неопределённости, открытый Вернером Гейзенбергом в 1927 г., является одним из краеугольных камней физической квантовой механики. Является следствием принципа корпускулярно-волнового дуализма 12. Концепция дополнительности Н. Бора. В 1927 году Бор сформулировал принципиальное положение квантовой механики –принцип дополнительности, согласно которому получение экспериментальной информации об одних физических величинах, описывающих микрообъект (элементарную частицу, атом, молекулу), неизбежно связано с потерей информации о некоторых других величинах, дополнительных к первым. Такими взаимно дополнительными величинами являются, например, координата частицы и ее импульс (или скорость), потенциальная и кинетическая энергии и др. Рассмотрим простой пример, который хорошо иллюстрирует принцип дополнительности. Бор обратил внимание на очень простой и понятный факт: координату и импульс микрочастицы нельзя измерить не только одновременно, но и с помощью одного и того же прибора. В самом деле, чтобы измерить импульс микрочастицы и при этом не очень сильно его изменить, необходим очень легкий подвижный прибор. Но именно эта подвижность приводит к тому, что при попадании в такой прибор микрочастицы его положение будет весьма неопределенно. Для измерения координаты мы должны взять другой, очень массивный прибор, который не сдвинется с места при попадании в него микрочастицы. Но в этом случае произойдет изменение импульса микрочастицы, которое прибор даже не заметит. Это простейшая экспериментальная иллюстрация к соотношению неопределенностей Гейзенберга: нельзя в одном и том же опыте определить обе характеристики микрообъекта – координату и импульс. Для этого необходимы два измерения и два принципиально разных прибора, свойства которых дополняют друг друга. В соответствии с принципом дополнительности волновое и корпускулярное описания микропроцессов не исключают и не заменяют, а дополняют друг друга. Для формирования представления о микрообъекте необходим синтез этих двух описаний. Квантовый объект – это не частица и не волна, и даже не то и другое одновременно. Квантовый объект – это нечто третье, не равное простой сумме свойств волны и частицы (точно так же, как мелодия – больше, чем сумма составляющих ее звуков). Это квантовое «нечто» не дано нам в ощущение, тем не менее оно, безусловно, реально. У нас нет органов чувств, чтобы вполне представить себе свойства этой реальности. Однако сила нашего интеллекта, опираясь на опыт, позволяет все-таки ее познать. 13. Роль М. Планка, А. Эйнштейна и Л. де Бройля в обосновании корпускулярно-волнового дуализма. Принцип неопределенности В. Гейзенберга в квантовой механике- фундаментальное соображение (соотношение неопределённостей), устанавливающее предел точности одновременного определения пары характеризующих систему квантовых наблюдаемых, описываемых некоммутирующими операторами (например, координаты и импульса, тока и напряжения, электрического и магнитного поля). более доступно он звучит так: чем точнее измеряется одна характеристика частицы, тем менее точно можно измерить вторую. Соотношение неопределённостей[* 1] задаёт нижний предел для произведения среднеквадратичных отклонений пары квантовых наблюдаемых. Принцип неопределённости, открытый Вернером Гейзенбергом в 1927 г., является одним из краеугольных камней физической квантовой механики. Является следствием принципа корпускулярно-волнового дуализма 14. Понятие поля в электромагнитной картине мира. В процессе длительных размышлений о сущности электрических и магнитных явлений М. Фарадей пришел к мысли о необходимости замены корпускулярных представлений о материи континуальными, непрерывными. Он сделал вывод, что электромагнитное поле сплошь непрерывно, заряды в нем являются точечными силовыми центрами. Тем самым отпал вопрос о построении механической модели эфира, несовпадении механических представлений об эфире с реальными опытными данными о свойствах света, электричества и магнетизма. Основная трудность в объяснении света при помощи понятия эфира состояла в следующем: если эфир - сплошная среда, то он не должен препятствовать движению в нем тел и, следовательно, должен быть подобен очень легкому газу. В опытах со светом были установлены два фундаментальных факта: световые и электромагнитные колебания являются не продольными, а поперечными, и скорость распространения этих колебаний очень велика. В механике же было показано, что поперечные колебания возможны только в твердых телах, причем скорость их зависит от плотности тела. Поскольку поле является абсолютно непрерывной материей, пустого пространства просто нет. Так же и время неразрывно связано с процессами, происходящими в поле. Пространство и время перестали быть самостоятельными, независимыми от материи сущностями. Понимание пространства и времени как абсолютных уступило место реляционной (относительной) концепции пространства и времени. Новая картина мира требовала нового решения проблемы взаимодействия. Ньютоновская концепция дальнодействия заменялась фарадеевским принципом близко действия; любые взаимодействия передаются полем от точки к точке непрерывно и с конечной скоростью. 15. Космологические парадоксы и их роль в становлении современной картины Вселенной. 1)Если предположить, утверждал Шезо, что в бесконечной Вселенной существует бесчисленное множество звезд и они распределены в пространстве равномерно, то тогда по любому направлению взгляд земного наблюдателя непременно натыкался бы на какую-нибудь звезду. Легко подсчитать, что небосвод, сплошь усеянный звездами, имел бы такую поверхностную яркость, что даже Солнце на его фоне казалось бы черным пятном. Независимо от Шезо в 1823 г. к таким же выводам пришел известный немецкий астроном Ф. Ольберс. Это парадоксальное утверждение получило в астрономии наименование фотометрического парадокса Шезо-Ольберса. Таков был первый космологический парадокс, поставивший под сомнение бесконечность Вселенной. 2)В конце XIX в. немецкий астроном К. Зеелигер обратил внимание и на другой парадокс, неизбежно вытекающий из представлений о бесконечности Вселенной. Он получил название гравитационного парадокса. Нетрудно подсчитать, что в бесконечной Вселенной с равномерно распределенными в ней телами сила тяготения со стороны всех тел Вселенной на данное тело оказывается бесконечно большой или неопределенной. Результат зависит от способа вычисления, причем относительные скорости небесных тел могли быть бесконечно большими. Так как ничего похожего в космосе не наблюдается, Зеелигер сделал вывод, что количество небесных тел ограничено, а значит, Вселенная не бесконечна.    3) Термодинамический парадокс. Третий, термодинамический, парадокс также был сформулирован в XIX в. Он вытекает из второго начала термодинамики — принципа возрастания энтропии. Мир полон энергии, которая подчиняется важнейшему закону природы — закону сохранения энергии. Казалось бы, из этого закона неизбежно вытекает вечный круговорот материи во Вселенной. В самом деле, если в природе при всех изменениях материи она не исчезает и не возникает из ничего, а лишь переходит из одной формы существования в другую, то Вселенная вечна, а материя, ее составляющая, пребывает в вечном круговороте. Таким образом, погасшие звезды снова превращаются в источник света и тепла.  16. Космологические модели в ХХ веке. «Космологические модели» или «Космология» представляют собой раздел физики, посвященный распространению известных законов природы на всю Вселенную с целью понять устройство Мира в целом. Несмотря на то, что такие попытки предпринимались всегда, еще с самых древних времен, космология как более-менее серьезное научное направление сформировалось только в XX веке. По сути этому предшествовали две причины. МОДЕЛЬ расширяющейся Вселен­ной Доказательства в пользу модели расширяющейся Вселен­ной были получены в 1926 г., когда американский астроном Э. Хаббл открыл при исследовании спектров далеких галактик (существование которых было доказано в 1923 г. тем же Хабб- лом) красное смещение спектральных линий (смещение линий к красному концу спектра), что было истолковано как следст­вие эффекта Допплера (изменение частоты колебаний или дли­ны волн из-за движения источника излучения и наблюдателя по отношению друг к другу) - удаление этих галактик друг от друга со скоростью, которая возрастает с расстоянием. По по­следним измерениям, это увеличение скорости расширения со­ставляет примерно 55 км/с на каждый миллион парсек. После этого открытия вывод Фридмана о нестационарности Вселен­ной получил подтверждение и в космологии утвердилась мо­дель расширяющейся Вселенной. 17. А. Фридман, Леметр и Хаббл как предшественники Г. Гамова. Согласно теории А. Фридмана, в самом начале нашей Вселенной расстояние между галактиками должно было быть бесконечно малым или вообще равняться нулю. То есть все (что существует сейчас и обладает какой-либо формой, и благодаря этой форме обладает каким-либо отличием друг относительно друга) находилось в одной, так называемой, сингулярной точке. Такая точка имеет бесконечно малые размеры. Должна обладать бесконечно большой плотностью. Бесконечно большой внутренней энергией, а значит, быть бесконечно горячей, поскольку температура это всего лишь мера энергии (отсюда, кстати, и название, «Горячий Взрыв» - термин, который впервые ввел в1946 году Георгий Гамов, ученик А. Фридмана). Лишь после открытия, так называемого, красного смещения (галактик), осуществленного Эдвином Хабблом в 1929 году, Эйнштейн изменил свою точку зрения. Открытия, согласно которому свет, исходящий от галактик, всегда смещен в сторону красной части видимого спектра. В 1931 году бельгийский ученый аббат Джордж Леметр, фактически не зависимо от решения Фридмана, описывавшего расширяющуюся Вселенную из сингулярной точки, высказал гипотезу Большого взрыва. Согласно этой гипотезе расширяющаяся Вселенная родилась в результате взрыва первичного атома, с массой порядка массы наблюдаемой Вселенной. Она произошла от «первичного атома», который (в момент Большого взрыва) распался на более легкие частицы. При этом возникла ненулевая энтропия Вселенной и появилась «стрела времени» от прошлого к будущему. Приступив в 1929 году к исследованию спектров звезд, американский астроном Эдвин Хаббл из Калифорнийской обсерватории сделал одно из самых важных открытий в истории астрономии.Наблюдая в свой телескоп за некоторыми звездами, Эдвин Хаббл обнаружили поразительный факт. Он заметил, что свет, исходящий от них, всегда смещен в сторону красной части видимого спектра. Из этого он сделал единственно правильный вывод, который заключался в том, что все галактики и звезды удаляются от нас. И это вызывает понижение (уменьшение) частоты световых волн, которые доходят до нас от этих объектов. Вызывает, так называемое, красное смещение вследствие эффекта Доплера. Наблюдения Хаббла показали, что все небесные тела движутся в направлении от нас. Из этого следовал вывод: звезды удаляются не только от Земли, но и друг от друга. А это позволило прийти к единственно правильному выводу – Вселенная постоянно «расширяется». Еще более поразительными оказались результаты, опубликованные Хабблом в 1929 году. Величина красного смещения у каждой из удаляющихся от нас галактик и звезд была пропорциональна расстоянию между землей и наблюдаемой с земли галактикой. То есть, чем далее от нас находилась галактика, тем больше было смещение ее света в сторону красной части видимого спектра. Другими словами, чем дальше от нас находилась галактика, тем быстрее она удаляется. 18. «Большой взрыв» и этапы эволюции Вселенной. В рамках общепризнанной ныне теории Большого взрыва специалисты выделяют четыре основных этапа эволюции Вселенной: • Адронная эра: при очень высоких температурах и плотности в самом начале существования Вселенной материя состояла из элементарных частиц, прежде всего из адронов. Этот этап длился одну десятитысячную долю секунды, но именно тогда взаимодействие между частицами (ядерная сила) было наиболее интенсивным; • Лептонная эра: в это время температура была достаточно высокой, чтобы обеспечить интенсивное возникновение электронов, позитронов и нейтрино, именно тогда и образовалось так называемое нейтринное море, благодаря которому и началось реликтовое излучение; • Фотонная эра; собственно с окончанием фотонной эры, когда температура Вселенной снизилась до определённого значения, а вещество было отделено от антивещества, и заканчивается широкая фаза Большого взрыва. В сумме адронная, лептонная и фотонная эры составляют примерно одну тридцатитысячную часть возраста Вселенной; • Звёздная эра: основной этап существования Вселенной, который продолжается и в настоящее время. На этом этапе Вселенная расширяется, вещество образовывает звёзды, планеты, звёздные системы, галактики и так далее, вплоть до появления жизни и разумных её форм. 1948г -- выходит работа Г. А. Гамова о «горячей вселенной», построенная на теории расширяющейся вселенной Фридмана. По Фридману, вначале был взрыв. Он произошёл одновременно и повсюду во Вселенной, заполнив пространство очень плотным веществом, из которого через миллиарды лет образовались наблюдаемые тела Вселенной -- Солнце, звёзды, галактики и планеты, в том числе Земля и всё что на ней. Гамов добавил к этому, что первичное вещество мира было не только очень плотным, но и очень горячим. Идея Гамова состояла в том, что в горячем и плотном веществе ранней Вселенной происходили ядерные реакции, и в этом ядерном котле за несколько минут были синтезированы лёгкие химические элементы. Самым эффектным результатом этой теории стало предсказание космического фона излучения. Электромагнитное излучение должно было, по законам термодинамики, существовать вместе с горячим веществом в «горячую» эпоху ранней Вселенной. Оно не исчезает при общем расширении мира и сохраняется -- только сильно охлаждённым -- и до сих пор. Гамов и его сотрудники смогли ориентировочно оценить, какова должна быть сегодняшняя температура этого остаточного излучения. У них получалось, что это очень низкая температура, близкая к абсолютному нулю. С учётом возможных неопределённостей, неизбежных при весьма ненадёжных астрономических данных об общих параметрах Вселенной как целого и скудных сведениях о ядерных константах, предсказанная температура должна лежать в пределах от 1 до 10 К. В 1950 году в одной научно-популярной статье (Physics Today, № 8, стр. 76) Гамов объявил, что скорее всего температура космического излучения составляет примерно 3 К. 19. Связь физики микромира и физики мегамира в объяснении происхождения Вселенной. Совокупность окружающих тел, которые можно наблюдать невооруженным глазом, называют макромиром. Это слово происходит от греческого слова «макрос» — большой. Макромир действительности является большим: от песчинки до Земли! Именно изучая макромир, ученые начали открывать законы природы: так, Галилео Галилей открыл закон инерции и установил, что причиной различия в падении тел является только сопротивление воздуха. мегамир Мир космических тел называют мегамир. Мир частиц, из которых состоит вещество, называют микромиром. Это слово происходит от греческого «микрос» — малый. В 17 — м веке изобрели микроскоп — прибор для рассматривания очень мелких предметов. И сразу оказалось, что в «малом» на ученых ждут не менее удивительные открытия, чем в «большом». В начале 19- го века английский ботаник Роберт Броун увидел в микроскоп, заиленные в воде мелкие частицы пыльцы растений находятся в «вечном танце». Как установили впоследствии ученые, этот непрерывное движение частиц пыльцы вызывают непрерывные удары молекул воды. Открытие Броуна позволило впервые заглянуть в мир частиц, размеры которых составляют миллионные доли миллиметра! Как оказалось впоследствии, молекулы состоят из еще более мелких частиц — атомов, атомы же, в свою очередь, состоят из еще более мелких частиц! И эту интересную путешествие в глубину вещества еще не закончен… 20. Образование и классификация звезд. Звезда представляет собой огромных размеров шар, который состоит из раскаленного до высокой температуры газа. Как известно, любой газ имеет свойство быстро расширяться, чтобы занять определенный объем. Любой газ обладает определенным давлением. Сила давления газа направлена на расширение звезды. Но звезда не расширяется, потому что внешние ее слои противодействуют силе давления газа и силой тяжести уравновешивают последнюю. Газ в межзвездном пространстве распределен неравномерно. В плоскости Галактики наблюдаются скопления межзвездного газа, большое количество которого сосредоточено в спиральных рукавах Галактики. В таких газовых облаках плотность межзвездного газа значительно больше, чем на других участках межзвездного пространства, и составляет приблизительно 100 атомов на кубический сантиметр, в то время как в других участках межзвездного пространства плотность газа всего 1 атом на кубический сантиметр. При этом температура газового облака низкая - менее 200 градусов Цельсия. Эти условия способствуют тому, что атомы газа начинают объединяться в молекулы. В 1970 году ученым удалось увидеть в межзвездном пространстве молекулы водорода, а позже и воды, аммиака, формальдегида, этилового спирта и аминокислот глицина. Таким образом в межзвездном пространстве возникают молекулярные облака, масса вещества в которых приближается к массе Солнца, температура который всего 1-2 градуса выше нуля. Под действием гравитации вещество начинает сжиматься, его плотность возрастает, происходит коллапс и вспышка новой звезды. Класс O -  это голубые звезды, их температура 22 000 °С. Типичные звезды - Дзета в созвездии Кормы, 15 Единорога. Класс В – это бело-голубые звезды. Температура их 14 000 °С. Температура их 14 ООО °С. Типичные звезды: Эпсилон в созвездии Ориона, Ригель, Колос. Класс A - это белые звезды. Их температура 10 000 °С. Типичные звезды - Сириус, Вега, Альтаир. Класс F – это бело-желтые звезды. Температура их поверхности 6700 °С. Типичные звезды Канопус, Процион, Альфа в созвездии Персея. Класс G - это желтые звезды. Температура 5 500 °С. Типичные звезды: Солнце (спектр  С-2), Капелла, Альфа Центавра. Класс K - это желто оранжевые  звезды. Температура 3 800 °С. Типичные звезды: Артур, Поллукс, Альфа Большой Медведицы. Класс M -. Это красные  звезды. Температура 1 800 °С. Типичные звезды: Бетельгейзе, Антарес Коричневые карлики  - звезды, в которых ядерные реакции никогда не могли компенсировать потери энергии на излучение. Их спектральный класс М — T и Y. В коричневых карликах могут протекать термоядерные процессы, но их масса все же слишком мала, чтобы начать реакцию превращения атомов водорода в атомы гелия, являющуюся главным условием для жизни полноценной звезды. Коричневые карлики - довольно «тусклые» объекты, если этот термин может быть применим к подобным телам, и астрономы исследуют их в основном благодаря выделяемому ими инфракрасному излучению. Красные гиганты и сверхгиганты — это звезды с довольно низкой эффективной температурой в 2700- 4700°С, однако с огромной светимостью. Для их спектра характерно присутствие молекулярных полос поглощения, а максимум излучения приходится на инфракрасный диапазон. Звезды типа Типа Вольфа - Райе -  класс звезд, для которых характерна очень высокая температура и светимость. Звезды Вольфа — Райе отличаются от других горячих звезд наличием в спектре широких полос излучения водорода, гелия, а также кислорода, углерода, азота в разных степенях ионизации. Окончательной ясности происхождения звезд типа Вольфа — Райе не достигнуто. Однако можно утверждать, что в нашей Галактике это гелиевые остатки массивных звезд, сбросившие значительную часть массы на каком-то этапе своей эволюции. Звезды типа T Тельца - класс переменных звезд, названный по имени своего прототипа Т Тельца (протозвезды на конечном этапе развития). Обычно их можно обнаружить рядом с молекулярными облаками и идентифицировать по их переменности (весьма нерегулярной) в оптическом диапазоне и хромосферной активности. Они принадлежат к звездам спектральных классов F, G, K, M и имеют массу меньше двух солнечных. Температура их поверхности такая же, как и у звезд главной последовательности той же массы, но они имеют несколько большую светимость, потому что их радиус больше. Основным источником их энергии является гравитационное сжатие. Яркие голубые переменные, также известные как переменные типа S Золотой Рыбы -  это очень яркие голубые пульсирующие гипергиганты, названные по звезде S Золотой Рыбы. Встречаются исключительно редко. Яркие голубые переменные могут сиять в миллион раз сильнее, чем Солнце и их масса может быть 150 солнечных, подходя к теоретическому пределу  массы звезды, что делает их самыми яркими, горячими и мощными звездами во Вселенной. Белые карлики – тип «умирающих» звезд. Небольшие звезды типа нашего Солнца , которые широко распространены во Вселенной в конце своей жизни превратятся в белых карликов -  это маленькие звезды(бывшее ядра звезд) с очень высокой плотностью, которая в миллион раз выше плотности воды. Звезда лишена источников энергии и, постепенно остывает, становясь  темной и невидимой, однако процесс остывания может длиться миллиарды лет. Нейтронные звезды – класс звезд, как и белые карлики,  образуются после гибели звезды с массой 8-10 масс Солнца (звезды с большей массы уже образуют черные дыры). В данном случае  ядро сжимается до тех пор, пока большинство частиц не превратится в нейтроны. Одной из особенности нейтронных звезд является сильное магнитное поле. Благодаря ему и быстрому вращению, приобретенному звездой из-за несферического коллапса, в космосе  наблюдаются радио- и рентгеновские источники, которые называются пульсары. 21. Роль алхимии в становлении химической науки. В античные времена некий Аристей объявил, что нашёл чудесную смесь, которая преобразует металлы и даёт человеку бессмертие. Он прожил к тому времени уже несколько столетий; жители его родной Сицилии были так этим поражены, что построили храмы Аристея и поклонялись ему как богу. Алхимический текст, написанный в начале ХХ века К. Шмидером, утверждает, что Соломон В VII веке н. э. алхимия проникла в Европу. В то время, как и на протяжении всей истории, у представителей господствовавших слоёв общества особой «популярностью» пользовались предметы роскоши, в особенности — золото, поскольку именно оно являлось, как уже отмечено, эквивалентом торговой оценки. Алхимиков, в числе прочих вопросов, продолжали интересовать способы получения золота из других металлов, а также проблемы их обработки. Вместе с тем, к тому времени арабская алхимия стала отдаляться от практики и утратила влияние. Из-за особенностей технологий, обусловленных, в числе прочего — системой герметических взглядов, различием знаковых систем, терминологии и сугубо корпоративного распространения знаний «алхимическое действо» развивалось очень медленно. Наиболее известными европейскими алхимиками считаются Никола Фламель, Альберт Великий, Джон Ди, Роджер Бэкон и Раймонд Луллий. Эпоха алхимиков ознаменовала получение многих первичных веществ, разработку способов их получения, выделения и очистки. Только в XVI веке, с развитием различных производств, в том числе металлургии, а также фармацевтики, обусловленным возрастанием её роли в медицине, начали появляться исследователи, чья деятельность выразилась существенными преобразованиями в этой науке, которые приблизили становление хорошо осмысленных и актуальных практических методов этой дисциплины. Среди них, прежде всего, следует назвать Георгия Агриколу и Теофраста Бомбаста Парацельса. 22. Основные проблемы химического учения о составе веществ: Бойль, Дальтон, Лавуазье, Менделеев. Первый действенный способ решения проблемы происхождения свойств вещества появился в XVII в. в работах английского ученого Р. Бойля. Его исследования показали, что качества и свойства тел не имеют абсолютного характера и зависят от того, из каких химических элементов эти тела составлены. У Бойля наименьшими частичками вещества оказывались неосязаемые органами чувств мельчайшие частички (атомы), которые могли связываться друг с другом, образуя более крупные соединения - кластеры (по терминологии Бойля). В зависимости от объема и формы кластеров, от того, находились они в движении или покоились, зависели и свойства природных тел. Сегодня мы вместо термина «кластер» используем понятие «молекула».  В начале XIX в. Ж. Пруст сформулировал закон постоянства состава, в соответствии с которым любое индивидуальное химическое соединение обладает строго определенным, неизменным составом и тем самым отличается от смесей. Первое научное определение химического элемента, когда еще не было открыто ни одного из них, сформулировал английский химик и физик Р. Бойль. Первым был открыт химический элемент фосфор в 1669 г., потом кобальт, никель и другие. Открытие французским химиком А. Л. Лавуазье кислорода и установление его роли в образовании различных химических соединений позволило отказаться от прежних представлений об «огненной материи» (флогистоне). Теоретическое обоснование закона Пруста было дано Дж. Дальтоном в законе кратных отношений. Согласно этому закону состав любого вещества можно было представить как простую формулу, а эквивалентные составные части молекулы - атомы, обозначавшиеся соответствующими символами, - могли замещаться на другие атомы. 23. Основные проблемы учения о структуре веществ: строение молекул. . В основе структурной химии лежит химическая атомистика Дж. Дальтона, согласно которой любой химический индивид стоит из совокупности молекул, обладающих строго определенным качественным и количественным составом. Более конкретные представления о структуре молекул содержатся в теории Берцелиуса, который пытался ответить на вопрос: существует ли какая-либо упорядоченность в объединении атомов в молекуле или они объединяются произвольно. И. Берцелиус выдвинул гипотезу, согласно которой все атомы химических элементов обладают различной электроотрицательностью в зависимости места, которое они занимают в ряду элементов с убывающей электроотрицательностью. Атом каждого элемента несет два заряда: положительный и отрицательный, но в зависимости от места в ряду один из зарядов больше. Объединение атомов в молекулу приводит к частичной нейтрализации зарядов. Полная нейтрализация невозможна из-за неравенства зарядов. Поэтому молекулы каждого соединения обладают также избыточным зарядом и склонны к образованию более сложных молекул в виде комплексов. Таким образом, по Берцелиусу, молекула представляет собой объединение двух разноименно заряженных атомов или атомных групп-радикалов. В этом заключается содержание понятия ”структура" по Берцелиусу.                          Французский химик Ш. Жерар (1816-1856) показал, что структурные представления Берцелиуса соответствуют действительности только в ряде случаев. Молекула является единой неделимой и унитарной системой, в которой все атомы всех элементов взаимодействуют — взаимно преобразуются, в этом сущность "структуры" по Жерару. Комбинируя атомы разных химических элементов, можно создать структурные формулы любого химического соединения. Таким образом можно создавать схему синтеза любого химического соединения, в том числе и неизвестного. Однако в некоторых случаях, хотя формульная схема составлена правильно, химическая реакция может не осуществиться. Поэтому нужно учитывать не только методику составления формул, но и химическую активность реагентов, которая лежит в основе теории химического строения Бутлерова. Крупным шагом в развитии представлений о строении молекул явилась теория химического строения, выдвинутая в 1861 г. выдающимся русским химиком А. М. Бутлеровым. Основу теории, разработанной А. М. Бутлеровым, составляют следующие положения: 1. Атомы в молекулах соединены друг с другом в определенной последовательности. Изменение этой последовательности приводит к образованию нового вещества с новыми свойствами. 2. Соединение атомов происходит в соответствии с их валентностью. 3. Свойства веществ зависят не только от их состава, но и от их «химического строения», т. е. от порядка соединения атомов в молекулах и характера их взаимного влияния. Наиболее сильно влияют друг на друга атомы, непосредственно связанные между собой. Теория химического строения Бутлерова сочетается с широкими теоретическими обобщениями и научным предвидением. Бутлеров был убежден в возможности выразить формулами строения молекул химических соединений и притом сделать это путем изучения их химических превращений. В 30-е годы нашего века теория Бутлерова нашла физическое квантово-механическое обоснование. Согласно современным представлениям структура молекул — это пространственная и энергетическая упорядоченность квантово-механической системы, состоящей из атомных ядер и электронов. Структурная химия охватывает и неорганические материалы. В структурной неорганической химии можно выделить два перспективных направления: • синтез кристаллов с максимальным приближением к идеальной решетке для получения материалов с высокими техническими показателями: максимальной прочностью, термической стойкостью, долговечностью в эксплуатации и др.; • создание кристаллов с заранее запрограммированными дефектами для производства материалов с заданными электрическими, магнитными, оптическими и другими свойствами. 24. Роль катализа в эволюции химических систем. КАТАЛИЗ - процесс, заключающийся в изменении скорости химических реакций в при сутствии веществ, называемых катализаторами. Катализатор - вещ-во которое ускоряет реакцию но не расходуется в её процессе. например HO2=2H2O+O2 без катализатора реакция проходит годы, а с катализатором MnO2 за несколько минут. 25. Способы управления химическими реакциями. В самом общем виде методы управления химическими процессами можно подразделить на термодинамические и кинетические. Термодинамические методы влияют на смещение химичес-кого равновесия реакции. Кинетические методы влияют на скорость протекания химической реакции. Принцип Ле-Шателье – если на систему оказано воздействие, то она будет действовать таким образом, чтобы уменьшить влияние этого воздействия. Поскольку основными рычагами управления реакцией выступают температура, давление (если реакция происходит в газовой фазе) и концентрация реагирующих веществ (если реакция идет в жидкой фазе), эти методы управления и получили название термодинамических методов. Каждая химическая реакция в принципе обратима, но на практике равновесие смещается в ту или иную сторону. Это зависит как от природы реагентов, так и от условий протекания процесса. Есть много реакций, равновесие в которых смещено в сторону конечных продуктов: к ним относятся уже упоминавшаяся реакция нейтрализации, реакции с удалением готовых продуктов в виде газов или осадков. Но существует немало реакций, равновесие в которых смещено влево, к исходным веществам. Для их осуществления требуются особые термодинамические рычаги – изменение температуры, давления и концентрации реагирующих веществ. Но термодинамические методы преимущественно влияют на направление химических про-цессов, а не на их скорость. Управлением скоростью химических процессов занимается химичес-кая кинетика, которой изучается зависимость протекания химических процессов от различных структурно-кинетических факторов: строения исходных реагентов, их концентрации, наличия в реакторе катализаторов и других добавок, способов смешения реагентов, материала и конструкции реактора и т.п. 26. Основные проблемы эволюционной химии. Под эволюционными проблемами в химии понимают процессы самопроизвольного (без участия человека) синтеза новых химических соединений, являющихся более сложными и высокоорганизованными продуктами по сравнению с исходными веществами. Поэтому эволюционную химию заслуженно считают предбиологией, наукой о самоорганизации и саморазвитии химических систем. Основной  проблемой химии является получения из веществ природы необходимых материалов (например: керамика, стекло, лекарства), но химические знания во все времена объединяла одна непреходящая и главная задача - задача получения веществ с необходимыми свойствами. Чтобы ее реализовать, надо уметь из одних веществ получать другие, то есть, осуществлять их качественные изменения. Качество - совокупность свойств веществ, следовательно, надо знать, как управлять свойствами, знать, от чего они зависят. Также химия одновременно должна решать и теоретические задачи генезиса свойств веществ, то есть полученные теоретические знания использовать для получения и производства необходимых материалов. Поэтому основная проблема - есть инвариантное ядро химии. 27. Физические основы периодической системы химических элементов. Принцип Паули, примененный к атому, утверждает, что в любом атоме не может быть двух электронов с одинаковым набором квантовых чисел n, l, ml, ms (9.5). Исходя из этого принципа, можно понять построение периодической системы элементов Д. И. Менделеева. Химические свойства атомов определяются внешними (валентными) электронами. Заполнение электронами квантовых состояний в атоме при учете принципа Паули приводит к периодически изменяющемуся с ростом зарядового числа Z характеру заполнения квантовых состояний валентными электронами. Этим и объясняется периодическое повторение химических свойств элементов. Поясним сказанное на примере первых одинадцати элементов периодической системы элементов Менделеева. У водорода (H) один электрон, зарядовое число Z = 1, т.е. заряд ядра равен элементарному заряду +e. Состояния атома водорода без учета спина были нами разобраны в лекции N 8. В основном состоянии атома водорода квантовое число n = 1, l = 0, ml = 0. Квантовое число ms может быть как +1/2, так и -1/2. Говорят, что электронная конфигурация основного состояния атома водорода 1s. Энергия связи 1s электрона равна 13,6 эВ. 28. Эволюция понятия химического элемента. Парацельс  В эпоху эллинизма возникло учение о “трансмутации” (превращении), согласно которому можно, изменяя сочетание элементов, получать вещества с иными свойствами. Это учение было развито Парацельсом. Подобно алхимикам, Парацельс исходил из представления, что все вещества состоят из элементов, способных соединяться друг с другом. При разложении веществ элементы разъединяются. Но в отличии от алхимиков Парацельс подчеркнул вещественный характер трех начал: “серы” - начала горючести, “ртуть” - начала липучести, “соли” - начала огнепостоянства. Роберт Боиль элементом следует считать вещество, которое не имеет составных частей и не может быть разложено. Этот критерий Бойль принял для определения химического элемента в значительной мере потому, что в то время считалось, что вещества, не изменяющиеся при обжиге можно назвать элементами.Бойль доказал также, что вещества, которые он анализировал, вовсе не распадаются на три или четыре более простых вещества, как, например, золото или стекло. Из некоторых веществ могут выделяться простые “тела” в количестве, большем чем три или четыри, причем их химические свойства такие же, как у элементов. Ломоносов Ломоносов обратил внимание на увеличение веса металлов после обжигания на воздухе. Он считал сомнительным вывод Бойля о том, что это увеличение веса вызвано присоединением “тепловых материй”. Уже в 1744 году Ломоносов писал: “если бы теплотворная материя приставала к известям, то сами извести, вынутые из огня, оставались бы горячими. Следовательно, эта материя либо к ним не пристает, либо пристающая материя - не теплотворная”. В 1748 году он писал Эйлеру: ”.... нет никакого сомнения, что частицы из воздуха, непрерывно текущего на кальцинируемое тело, смешиваются с последним и увеличивают его вес”. Антуан Лоран Лавуазье Вслед за Ломоносовым Лавуазье пришел к выводу, что такое увеличение массы металлов должно быть связано с поглощением воздуха. В своей новой химической системе Лавуазье впервые разделил вещества на химические элементы (среди которых он выделил металлы и неметаллы, а также два “невесомых флюида” -свет и теплород и, кроме того, так называемые “земли”: известь CaO, магнезит MgO, барит BaO, глинозем Al2O3, кремнезем SiO2. Лавуазье подозревал сложность состава этих веществ, но в то время они еще не были разложены, и поэтому ученый причислял их к элементам. ) и химические соединения. Таким образом, Лавуазье систематизировал совокупность химических знаний в рамках созданной им общей теории. Джон Дальтон Дальтон пользовался атомной теорией как основой для новой химической символики. Хотя сделанные Дальтоном определения атомных весов были недостаточно точными, разработанная английским ученым атомистическая теория внесла в химию первые ясные представления о строении элементов и их соединений и позволила количественно объяснить и предвидеть химические явления, отчетливо показала важность теоретических построений для развития экспериментальных химических исследованний. Большинство химиков тотчас восприняли основные положения теории Дальтона и стали развивать их. Йенс Якоб Берцелиус Наиболее важным вкладом Берцелиуса в развитие химии являются разработка атомистической теории Дальтона и подтверждение законов постоянных и кратных отношений фундаментально проведенными анализами: анализу были подвергнуты 2000 соединений, образованных 43 элементами. Результатом работ было усовершенствование старых и создание новых методов анализа, изобретение новых приборов, развитие техники лабораторных работ.Одним из наиболее значительных научных достижений Берцелиуса было создание им таблицы атомных мас  Иоганн Вольфганг Дёберейнер Особенной заслугой Деберейнера было то, что он первым обнаружил количественные отношения свойств химически близких элементов. Эйльгард Мичерлих Согласно закону, установленному Мичерлихом, образование смешанных кристаллов (изоморфных смесей) двумя соединениями возможно лишь тогда, когда они имеют аналогичный состав. И наоборот, из существования изоморфизма можно сказать, что закристаллизировавшиеся вместе вещества аналогичны по составу. Поскольку массы изоморфных соединений, образованных из элементов, относятся как атомные массы образовавших их элементов, Мичерлих создал способ определения истинных значений атомных масс из данных анализа веществ. Благодаря этому закону удалось с максимальной точностью установить атомные массы веществ. Дмитрий Иванович Менделеев Создание периодической системы элементов, последовательное применение периодического закона при изученииразличных веществ является главным отличием работ Менделеева по систематизации элементов от аналогичных работ других ученых. 29. Особенности биологического уровня организации материи. Биологический уровень организации материи представлен живой природой во всем ее многообразии. Одно из определений жизни (М.В.Волькенштейн): «Жизнь есть форма существования макроскопических гетерогенных открытых сильнонеравновесных систем, способных к самоорганизации и самовоспроизведению». Свойства живых систем: a)   макроскопичность (состоят из большого числа атомов); b)   гетерогенность (образованы из множества разных веществ); c) открытость – происходит непрерывный обмен веществом, энергией и информацией с окружающей средой; d)   сходство химического состава, 6 органогенов: C, O, H, N, P, S; e) живые системы содержат совокупность биополимеров, не характерных для неживых систем; f) раздражимость - реакции на информацию, воздействие извне; g)   дискретность – состоят из отдельных взаимодействующих элементов; h)   цельность – все элементы функционируют вместе со всей системой. Структурные уровни организации живых систем (концепция структурных уровней живого включает представление об их иерархической соподчиненности): 1)   молекулярно-генетический (здесь совершается скачок от неживой материи к живой; вирусы - мельчайшие бесклеточные организмы - на границе живой и неживой материи); 2)   клеточный (клетка - мельчайшая элементарная живая система - первооснова строения, жизнедеятельности и размножения организмов; клетки без ядер – прокариоты, с ядрами - эукариоты); 3)   тканевый (совокупность клеток с одинаковым уровнем организации образует живую ткань); 4)   онтогенетический или организменный (система совместно функционирующих органов образует организм; на этом уровне проявляется большое разнообразие живых систем); 5)   популяционно-видовой (образован совокупностью видов и популяций; популяция - совокупность организмов одного вида, обладающих единым генофондом; вид – совокупность скрещивающихся организмов; на этом уровне реализуется биологический эволюционный процесс); 6)   биогеоценотический (биогеоценоз - исторически сложившееся устойчивое сообщество популяций, связанных между собой и с окружающей средой обменом веществ); 7)   биосферный (совокупность биогеоценозов составляет биосферу Земли). 30. Структурные уровни в организации живого вещества. Молекулярно-генетический уровень. Это тот уровень организации материи, на котором совершается скачок от атомно-молекулярного уровня неживой материи к макромолекулам живого. При изучении молекулярно-генетического уровня достигнута, видимо, наибольшая ясность в определении основных понятий, а также в выявлении элементарных структур и явлений. Развитие хромосомной теории наследственности, анализ мутационного процесса, изучение строения хромосом, фагов и вирусов вскрыли основные черты организации элементарных генетических структур и связанных с ними явлений. Клеточный уровень. Клеточный и субклеточный уровни отражают процессы специализации клеток, а также различные внутриклеточные включения. Любой живой организм состоит из клеток. В простейшем случае - из единственной клетки (бактерии, амебы). Клетка является мельчайшей элементарной живой системой и является первоосновой строения, жизнедеятельности и размножения всех организмов. Клетки всех организмов сходны по строению и составу веществ. Тканевый уровень. Совокупность клеток с одинаковым уровнем организации образует живую ткань. Из тканей состоят различные органы живых организмов. Организменный уровень. Система совместно функционирующих органов образует организм. В отличие от предыдущих уровней на организменном уровне проявляется большое разнообразие живых систем. Организменный уровень именуют также онтогенетическим. Популяционно-видовой уровень. Он образован совокупностью видов и популяций живых систем. Популяция - это совокупность организмов одного вида, обладающих единым генофондом (совокупностью генов). Она является надорганизменной живой системой, так же, как и вид, состоящий обычно из нескольких популяций. На этом уровне реализуется биологический эволюционный процесс. Биогеоценотический уровень. Он образован биоценозами - исторически сложившимися устойчивыми сообществами популяций, связанных друг с другом и окружающей средой обменом веществ. Биосферный уровень. Включает в себя всю совокупность живых организмов Земли вместе с окружающей их природной средой. 31. Факторы и движущие силы эволюции живых организмов: Ламарк и Дарвин. Дарвин Факторы эволюции. Можно выделить четыре основных элементарных фактора эволюции: мутационный процесс, популяционные вол­ны, изоляция, естественный отбор. Движущие силы эволюции. 1.Борьба за существование — это любые противоречивые взаимоотношения особей, направленные на их развитие и размножение. а) Прямая борьба б) Конкуренция (Трофическая, Топическая, Репродуктивная) 2.Естественный отбор - избирательное (дифференциальное) воспроизведение разных генотипов (или генных комплексов) . а) Стабилизирующий б) Движущий в) Разрывающий г) Половой Ламарк Факторы эволюции 1. Витализм. Живыми организмами управляет внутреннее стремление к совершенствованию. Изменения условий сразу вызывают изменения привычек и посредством упражнений соответствующие органы изменяются. 2. Приобретенные изменения наследуются. Движущие силы 1.Закон прямого приспособления. Приспособительные изменения растений и низших животных происходят под прямым воздействием окружающей среды. Приспособления животных возникают за счет раздражимости; растения приспосабливаются благодаря изменениям в их обмене веществ. 2.Закон упражнения и неупражнения органов. На животных с центральной нервной системой среда оказывает косвенное воздействие. Длительное влияние среды вызывает у животных привычки, связанные с частым употреблением органов. Усиленное его упражнение приводит к постепенному развитию этого органа и закреплению изменений; неупотребление приводит к постепенному его исчезновению. 3.Закон «наследования благоприобретенных признаков» . Полезные изменения передаются и закрепляются в потомстве. Этот процесс носит постепенный характер. 32. Роль открытия клетки в развитии биологических наук. Открытие клеточной теории оказало огромное влияние на развитие всех разделов биологии, а особенно медицины. В 30-40-е годы XIX века на первый план развития науки выходят химия и биология. Среди открытий того времени, сделанных в области изучения живой природы, в первую очередь, следует отметить создание клеточной теории. В 1838-1839 гг. ее выдвинули, обосновали и развили немецкие ученые Теодор Шванн (1810-1882) и Маттиас Якоб Шлейден (1804-1881). С помощью их исследований было доказано единство строения животных и растений и сделан вывод, что "существует общий принцип развития для самых различных элементарных частей организма и что этим принципом развития является клеткообразование. Благодаря этому стало возможным объяснение роста и развития живых существ, а также доказана тесная связь обоих царств органической природы, т. к. законы развития растений и животных были тождественны. Этим была разрушена метафизическая перегородка, которая разделяла до этого обе области живой природы. Значение в том, что открытие клеточной теории помогло лучше понять устройство органического мира, единство всего живого на Земле, послужило основой для всех достижений современной цитологии и генетики 33. Генетика и синтетическая теория эволюции. Синтетическая теория эволюции — современный дарвинизм — возникла в начале 40-х годов XX в. Она представляет собой учение об эволюции органического мира, разработанное на основе данных современной генетики, экологии и классического дарвинизма. Основные положения синтетической теории эволюции в общих чертах можно выразить следующим образом: 1) Материалом для эволюции служат наследственные изменения — мутации (как правило, генные) и их комбинации. 2) Основным движущим фактором эволюции является естественный отбор, возникающий на основе борьбы за существование. 3) Наименьшей единицей эволюции является популяция. 4) Эволюция носит в большинстве случаев дивергентный характер, т. е. один таксон может стать предком нескольких дочерних таксонов. 5) Эволюция носит постепенный и длительный характер. Видообразование как этап эволюционного процесса представляет собой последовательную смену одной временной популяции чередой последующих временных популяций. 6) Вид состоит из множества соподчиненных, морфологически, физиологически, экологически, биохимически и генетически отличных, но репродуктивно не изолированных единиц — подвидов и популяций. 7) Вид существует как целостное и замкнутое образование. Целостность вида поддерживается миграциями особей из одной популяции в другую, при которых наблюдается обмен аллелями («поток генов»). 8) Макроэволюция на более высоком уровне, чем вид (род, семейство, отряд, класс и др.), идет путем микроэволюции. Согласно синтетической теории эволюции, не существует закономерностей макроэволюции, отличных от микроэволюции. Иными словами, для эволюции групп видов живых организмов характерны те же предпосылки и движущие силы, что и для микроэволюции. 9) Любой реальный (а не сборный) таксон имеет монофилети-ческое происхождение. 10) Эволюция имеет ненаправленный характер, т. е. не идет в направлении какой-либо конечной цели. Генетика -  наука о закономерностях наследственности и изменчивости. В зависимости от объекта исследования классифицируют генетику растений, животных, микроорганизмов, человека и другие; в зависимости от используемых методов других дисциплин — молекулярную генетику, экологическую генетику и другие. Идеи и методы генетики играют важную роль в медицине, сельском хозяйстве, микробиологической промышленности, а также в генетической инженерии. 34. Роль клетки в развитии живого организма. Появление первой примитивной клетки стало началом биологической эволюции жизни на планете. Что послужило причиной возникновения именно живой клетки из неживого, до сих пор неизвестно, существует несколько гипотез, однако большинство из них говорит о том, что имел место некий доклеточный предок - протобионт, из которого впоследствии сформировалась древнейшая клетка. Механизм перехода от сложных органических веществ к простым живым организмам наукой пока не установлен. Теория биохимической эволюции, предложенная ученым А.И. Опариным в 20-х гг., предлагает лишь общую схему. В соответствии с ней между первичными сгустками органических веществ (коацерватов) могли выстраиваться молекулы сложных углеводородов, что приводило к образованию примитивной клеточной мембраны, обеспечивающей данным сгусткам стабильность. Именно с появлением мембраны можно говорить о рождении клетки - основной структурной единицы жизни, способной к росту и размножению. Очевидно, археклетка была отграничена от внешней среды двухслойной оболочкой (мембраной), обладала способностью всасывать через нее протоны, ионы и маленькие молекулы, а ее метаболизм основывался на низкомолекулярных углеродных соединениях. Для строения археклетки характерно наличие клеточного скелета, отвечавшего за целостность клетки, а также обеспечивавшего возможность ее деления. Первыми возникшими на Земле одноклеточными организмами были примитивные бактерии, не обладавшие ядром - прокариоты. Они жили в безкислородной среде и питались готовыми органическими соединениями - веществами, синтезированными в процессе химической эволюции. Однако по мере наполнения атмосферы земли кислородом, многим бактериям пришлось приспособиться к кислородному дыханию - фотосинтезу, что явилось поворотом в эволюции живого. Фотосинтез ускорял биологический круговорот веществ и эволюцию живого в целом. Долго длившийся процесс перехода к фотосинтезу привел примерно 2,6 млрд. лет назад к возникновению первых, имеющих ядро организмов - эукариотов. Это были более совершенные организмы, в ядре которых были сконцентрированы хромосомы с ДНК, сама клетка воспроизводилась уже без серьёзных изменений. Последующая эволюция эукариотов связана с разделением этих организмов на животные и растительные (примерно 2,6 млрд. - 570 млн. лет назад). Растительные клетки эволюционировали в сторону развития жесткой целлюлозной оболочки клеток и активного использования фотосинтеза, животные же клетки «выбрали» увеличение способности к передвижению, а также усовершенствовали способы поглощать и выделять продукты переработки пищи. Следующими важными этапами в эволюции живого мира стало половое размножение (около 900 млн. лет назад) и появление многоклеточных организмов с телом, тканями и органами, выполняющими определённые функции (700-800 млн. лет назад). Это были губки, черви, членистоногие и т.п. К тому времени мировой океан уже заселяли водоросли. Подводя итог, можно сказать, что именно выделение живой самостоятельной клетки из окружающей среды и стало толчком к началу эволюции жизни на земле и роль клетки в развитии всего живого является главенствующей. 35. Биологическое и социальное в развитии человечества. БИОЛОГИЧЕСКОЕ В РАЗВИТИИ ЛИЧНОСТИ  За показателями биологического приспособления к природе человек значительно уступает подавляющему большинству представителей животного мира. Если человека возвратить в животный мир, - он потерпит катастрофическое поражение в конкурентной борьбе за существование и сможет проживать только в узкой географической полосе своего возникновения - в тропиках, по обе стороны близко к экватору. У человека нет тёплой шерсти, у него слабые зубы, вместо когтей - слабые ногти, неустойчивая вертикальная походка на двух ногах, предрасположенность ко многим заболеваниям, деградированная иммунная система... Превосходство над животными биологически обеспечивается человеку только наличием у него коры головного мозга, чего ни у одного животного нет. Кора головного мозга состоит из 14 миллиардов нейронов, функционирование которых служит материальной основой духовной жизни человека - его сознания, способностей к труду и к жизни в обществе. Кора головного мозга с избытком обеспечивает простор для бесконечного духовного роста и развития человека и общества. Достаточно сказать, что на сегодня за всю свою долгую жизнь человека в лучшем случае включается в работу только 1 миллиард - всего 7% – нейронов, а остальные 13 миллиардов – 93 % - остаются неиспользованным "серым веществом". В биологической природе человека генетически закладывается общее состояние здоровья и долголетие; темперамент, который бывает одним из четырёх возможных типов: холерический, сангвинистический, меланхолический и флегматический; таланты и склонности. При этом следует учесть, что каждый человек - это биологически не повторный организм, структуры его клеток и молекул ДНК (генов). Подсчитано, что нас, людей, на Земле за 40 тысяч лет родилось и умерло 95 миллиардов, среди которых не было хотя бы одного второго идентичного. Биологическая природа - это та единственная реальная основа, на которой рождается и существует человек. Каждый отдельный индивид, каждый человек существует с того времени и до тех пор, пока существует и живёт его биологическая природа. Но со всей своей биологической природой человек принадлежит животному миру. И рождается человек только как животный вид Homo Sapiens; рождается не человеком, а только кандидатом на человека. Новорождённому биологическому существу Homo Sapiens ещё только предстоит стать человеком в полном смысле этого слова. СОЦИАЛЬНОЕ В РАЗВИТИИ ЛИЧНОСТИ Социализация личности представляет собой процесс формирования личности в определенных социальных условиях, процесс усвоения человеком социального опыта, в ходе которого человек преобразует социальный опыт в собственные ценности и ориентации, избирательно вводит в свою систему поведения те нормы и шаблоны поведения, которые приняты в обществе или группе. Нормы поведения, нормы морали, убеждения человека определяются теми нормами, которые приняты в данном обществе. Например, в нашем обществе плюнуть на кого-то – это символ презрения, а у представителей племени Масаи – это выражение любви и благословения. Или в странах Азии принято ждать от гостя отрыжки после еды в знак того, что он вполне удовлетворен, а в нашем обществе – это некультурно, т.е. правила поведения, приличия, нормы морали неодинаковы в разных обществах и соответственно поведение людей, воспитанных под влиянием различных обществ, будет различаться. Выделяют следующие стадии социализации: 1. Первичная социализация или стадия адаптации (от рождения до подросткового периода ребенок усваивает социальный опыт некритически, адаптируется, приспосабливается, подражает). 2. Стадия индивидуализации (появляется желание выделить себя среди других, критическое отношение к общественным нормам поведения). В подростковом возрасте стадия индивидуализации, самоопределения «мир и я» характеризуется как промежуточная социализация, т.к. все еще неустойчиво в мировоззрении и характере подростка. Юношеский возраст (18-25 лет) характеризуется как устойчиво концептуальная социализация, когда вырабатываются устойчивые свойства личности. 3. Стадия интеграции (появляется желание найти свое место в обществе, «вписаться» в общество). Интеграция проходит благополучно, если свойства человека принимаются группой, обществом. Если не принимаются, возможны следующие исходы: · Сохранение своей непохожести и появление агрессивных взаимодействий (взаимоотношений) с людьми и обществом. · Изменение себя, «стать как все». · Конформизм, внешнее соглашательство, адаптация. 4. Трудовая стадия социализации охватывает весь период зрелости человека, весь период его трудовой деятельности, когда человек не только усваивает социальный опыт, но и воспроизводит его за счет активного воздействия человека на среду через свою деятельность. 5. Послетрудовая стадия социализации рассматривает пожилой возраст как возраст, вносящий существенный вклад в воспроизводство социального опыта, в процесс передачи его новым поколениям. 36. Отличие синтетической теории эволюции от дарвиновской. Основные факторы эволюции по Дарвину, (т. е. чистый Дарвинизм) : Наследственная изменчивость - изменения, которые возникают у каждого организма независимо от внешней среды и передаются потомкам. Борьба за существование - совокупность взаимоотношений между особями и факторами окружающей среды. Естественный отбор - выживание более приспособленных особей и гибель менее приспособленных. Синтетическая теория эволюции (СТЭ) — современная эволюционная теория, которая является синтезом различных дисциплин, прежде всего, генетики и дарвинизма. Синтетическая теория в её нынешнем виде образовалась в результате переосмысления ряда положений классического дарвинизма с позиций генетики начала XX века. После переоткрытия законов Менделя (в 1901 г.) , доказательства дискретной природы наследственности и особенно после создания теоретической популяционной генетики - учение Дарвина приобрело прочный генетический фундамент. Толчок к развитию синтетической теории дала гипотеза о рецессивности новых генов. Говоря языком генетики второй половины XX века, эта гипотеза предполагала, что в каждой воспроизводящейся группе организмов во время созревания гамет в результате ошибок при репликации ДНК постоянно возникают мутации — новые варианты генов. Влияние генов на строение и функции организма плейотропно: каждый ген участвует в определении нескольких признаков. С другой стороны, каждый признак зависит от многих генов; генетики называют это явление генетической полимерией признаков. Фишер говорит о том, что плейотропия и полимерия отражают взаимодействие генов, благодаря которому внешнее проявление каждого гена зависит от его генетического окружения. Поэтому рекомбинация, порождая всё новые генные сочетания, в конце концов создает для данной мутации такое генное окружение, которое позволяет мутации проявиться в фенотипе особи-носителя. Так мутация попадает под действие естественного отбора, отбор уничтожает сочетания генов, затрудняющие жизнь и размножение организмов в данной среде, и сохраняет нейтральные и выгодные сочетания, которые подвергаются дальнейшему размножению, рекомбинации и тестированию отбором. Причем отбираются прежде всего такие генные комбинации, которые способствуют благоприятному и одновременно устойчивому фенотипическому выражению изначально мало заметных мутаций, за счет чего эти мутантные гены постепенно становятся доминантными. Таким образом, сущность синтетической теории составляет преимущественное размножение определённых генотипов и передача их потомкам. В вопросе об источнике генетического разнообразия синтетическая теория признает главную роль за рекомбинацией генов. Считают, что эволюционный акт состоялся, когда отбор сохранил генное сочетание, нетипичное для предшествующей истории вида. В итоге для осуществления эволюции необходимо наличие трёх процессов: 1) мутационного, генерирующего новые варианты генов с малым фенотипическим выражением; 2) рекомбинационного, создающего новые фенотипы особей; 3) селекционного, определяющего соответствие этих фенотипов данным условиям обитания или произрастания. Т. е. отличие СТЭ от Дарвинизма - это просто гораздо более развитая теория, в которой в общем-то основные идеи Дарвинизма - получили вполне ясно генетическое обоснование. СТЭ - можно сказать - развитие и доработка Дарвинизма. 37. Биологические предпосылки возникновения человечества.  Итак, начнем с того, что, по-видимому, в разных регионах Земли уже миллионы лет назад обитали разные виды высокоразвитых обезъян. Поскольку они стояли несравненно ближе к своему общему предку, чем современные приматы (включая человека), общего в их строении и образе жизни было несравнимо больше. Но когда изменились климатические условия (об этом говорит наука) и обезъянам, как и всему живому, пришлось перестраиваться, каждый вид пошел своим путем. Видимо, было немало и тупиковых ветвей. Так, найденные на территории современного  Китая останки гигантопитеков говорят о том, что этот вид обезъян пытался приспособиться к среде за счет физического развития (физической мощи, их рост достигал трех метров), но – неудачно. Этот вид обезъян вымер.        Многие виды нашли какую-то свою нишу, опираясь, видимо, на развитие отдельных своих качеств. Предки же человека, похоже, не обладали каким-либо одним явным преимуществом. Но зато они имели целый комплекс неявных преимуществ и – как выражение этого – способность к пластичности, то есть к гармоническому использованию всего комплекса качеств в изменяющихся условиях.        Когда сменился климат (на более холодный) и животные лишились возможности питаться  привычной им пищей (плодами, листьями, ягодами), данный вид обезъян смог перейти с древесного к «наземному» образу жизни и к всеядности, что стало возможным благодаря прежде всего а) высокоразвитому мозгу, б) способности к использованию предметов в качестве средств защиты и орудий труда и в) стадности. Видимо, уже в новых, «наземных» условиях постепенно закреплялось также прямохождение на задних конечностях. И логично, на наш взгляд, предположить, что не нужда перебегать от дерева к дереву или от валуна к валуну, чтобы прятаться, и не звездное небо над головой (как это утверждают некоторые авторы) заставляли предлюдей выпрямляться, а необходимость все более систематического использования в новых условиях, а затем и изготовления орудий труда и средств защиты. Прямохождение давало больший обзор, использование предметов и изготовление орудий развивало руку. Важнейшее значение имело то, что все эти процессы происходили при стадном образе жизни, который позволял успешнее охотиться и защищаться от врагов. А все вместе взятое развивало мозг обезъян. И чем более усложнялась совместная жизнедеятельность, тем более это стимулировало их развитие, особенно мозга, подготовив в конце концов гигантский качественный скачок в развитии отражения – появление сознания.  38. Социальные предпосылки возникновения человечества. Становление вида Homo Sapiens – антропогенез – тесно связано с развитием общества – социогенезом. Один из наиболее сложных вопросах – роль биологических и социальных факторов в эволюционном развитии человека. На первый взгляд кажется, что они отрицают друг друга: ведь естественный отбор как биологический факторантропогенеза формировал организм человека для лучшего приспособления к среде, труд же – это социальное явление, ведущее в конечном итоге к преобразованию среды ради удовлетворения потребностей человека.  Однако в процессе эволюции эти два мощных фактора антропогенеза выступали в диалектическом единстве: механизм ествественного отбора, проявлявшийся наиболее эффективно на ранних этапах антропогенеза, формировал и усиливал именно те особенности биологической организации человека, которые наиболее благоприятствовали дальнейшему прогрессу трудовой деятельности и развитию общества. В ходе процесса социализации человека одновременно происходит и постепенное «снятие», «самоустранение» формообразующей роли естественного отбора. Антропогенез завершился появлением Homo Sapiens, мозг которого способен усвоить любую, самую сложную социальную программу. Реконструкция ранних этапов социогенеза является значительно более сложной задачей, чем воссоздание картины физической эволюции человека, поскольку здесь фактически отсутствуют прямые данные. Обычно при этом используются сугубо косвенная информация, заимствованная из исторических и естественных наук. В эволюции живых существ природа в различные геологические эпохи уже не раз и не на одном живом объекте использовала принцип общественной организации как формы (способа) биологического прогресса. Но самого высокого развития форма общественной организации достигла в процессе исторического становления человечества. Однако общественный, стадный образ жизни обезьян, проявляющийся в разнообразных и сложных формах, являлся одной из важнейших биологических предпосылок очеловечевания приматов. Разумеется, нужна большая осторожность при попытках распространения данных, полученных в наблюдениях над современными приматами, на древнейшее сообщество предков человека. 39. Ведущие отличия человека от животных. Человек сам создаёт для себя окружающую среду, преобразуя и изменяя природную среду. Животное же может только приспосабливаться к условиям природы. Человек меняет мир, не только сообразуясь со своими потребностями, но и по законам познания его, а также нравственности и красоты. Животное меняет мир, ориентируясь только на удовлетворение своих физиологических потребностей. Человеческие потребности всё время растут и меняются. Потребности же животного почти не меняются. Человек эволюционирует по биологической и социально-культурной программам. Поведение животных подчиняется лишь инстинктам. Человек относится к своей жизнедеятельности сознательно. Животное не обладает сознанием и следует только инстинктам. Человек создает продукты материальной и духовной культуры, творит, созидает. Животное ничего нового не создаёт и не производит. Человек в результате своей деятельности преобразует самого себя, свои способности, изменяет потребности, жизненные условия. Животные фактически ничего не меняют ни в себе самих, ни во внешних жизненных условиях. 40. Развитие представлений о сущности человека в европейской науке. Попытки решить вопрос о происхождении жизни были предприняты еще в античности. С тех пор было выработано 6 концепций. 1. Креационизм (теория сотворения) – практически во всех других религиях есть бог или боги, создавшие, породившие жизнь. В христианстве бог сотворил мир и человека за 6 дней. Эта концепция не является научной, т.к. утверждает, что жизнь создана богом, и это не проверить. Это положение является объектом веры, т.е. догматом. 2. Концепция самозарождения жизни из живого вещества – возникла в древности, что в связи с тем, что в мусорных кучах появляется личинки, черви и мухи. (Аристотель, Парацельс, Галилей, Декарт). Концепция была отвергнута в 17 веке путем невозможности зарождения червей в отсутствие мух. Окончательное опровержение предлагал в 60 годы 19 века Луи Пастер, когда стерилизовал пробирки. 3. Концепция панспермии – разработана в 1865 году Георгом Рихтером. Основная идея зародышей простых организмов выпали на землю вместе с метеоритами и космической пылью. 4. Концепция стационарного состояния – основная идея жизнь не возникла, она существовала всегда, изменениям подвергаются только изменения жизни. 5. Концепция случайного однократного появления – основная идея первичная живая молекула возникла случайно один раз. 6. Концепция биохимической эволюции – основана А.И. Опарин 1923г. В начале существования земли, на ней происходили синтезы углеродистых соединений, и их предбиологическая эволюция. Затем соединения усложнялись и превращались в промобионты, из них появились клеточные. В настоящее время центральной проблемой при происхождении жизни является описание эволюции развития механизма наследственности. Основная сложность в прояснении первичности происхождения белковых и нуклеиновых молекул. На протяжении 20 века велась дискуссия, участники которой разделились на две группы. 1. Концепция голо биоза утверждала первичность клеточных структур. 2. Концепция ген биоза утверждает первичность генетических молекул. Начало 1980 г. возобладала концепция, ген биоза и на первый план вышел вопрос – какая из генетических молекул появилась первой. В конце 80-х годов было выяснено, что первичной является РНК.