Основы естествознания

Законы сохранения энергии в макроскопических системах.

Хорошо известно, что тепло, возникшее в результате трения или выполнения другой механической работы, нельзя снова превратить в энергию и потом использовать для производства работы. С другой стороны, путём точных экспериментов было доказано, что тепловая энергия превращается в механическую энергию в строго определённых количествах. Существование такого механического эквивалента для теплоты свидетельствовало о её сохранении. Эти и многие другие факты нашли своё обобщение в законах классической термодинамики:

если к системе подводится количество теплоты Q и над системой производится работа W, то энергия системы возрастает до величины U: U = Q + W. U - внутренняя энергия системы, которая показывает, что тепло, полученное системой, не исчезает, а затрачивается на увеличение внутренней энергии и производство работы.

невозможно осуществить процесс, единственным результатом которого было бы превращение тепла в работу при постоянной температуре.

Закон возрастания энтропии.

Второй закон термодинамики в формулировке немецкого физика Р. Клаузиуса звучит так: «Теплота не переходит самопроизвольно от холодного тела к более горячему». С учётом введённого в термодинамику понятия энтропии как меры беспорядка системы Клаузиус снова сформулировал второй закон: энтропия замкнутой системы, т.е. системы, которая не обменивается с окружающей средой ни энергией, ни веществом, постоянно возрастает. А это означает, что такие системы эволюционируют в сторону увеличения в них беспорядка, хаоса и дезорганизации, пока не достигнут точки термодинамического равновесия, в которой всякое производство работы становится невозможным.

Принцип минимума диссипации энергии.

Открытая система в ходе своей эволюции производит энтропию, которая, однако, не накапливается в ней, а удаляется и рассеивается в окружающей среде. Вместо неё из среды поступает свежая энергия и именно вследствие такого непрерывного обмена энтропия системы может не возрастать, а оставаться неизменной и ли даже уменьшаться. Таким образом, открытая система не может быть равновесной, и её функционирование требует непрерывного поступления энергии и вещества из внешней среды, вследствие чего неравновесие в системе усиливается. При этом прежняя структура системы разрушается, а между её элементами возникают новые согласованные отношения. Так схематически могут быть описаны процессы самоорганизации в открытых системах, которые связаны с диссипацией, или рассеянием, энтропии в окружающую среду.

19. Принципы эволюции, воспроизводства и развития живых систем. Дарвиновская триада

В 1859 г. Ч. Дарвином было создано эволюционное учение, опровергшее существовавшее толкование природы как творение бога. Дарвин выдвинул положение, согласно которому все существующие многочисленные формы растений и животных произошли от более простых организмов путём постепенных изменений, накапливавшихся из поколения в поколение, т.е. эволюционно. Эволюция в переводе с латинского означает развертывание; это непрерывный и необратимый процесс исторического развития природы.

Согласно учению Дарвина, движущими силами эволюции являются изменчивость, наследственность и естественный отбор, составляющие так называемую дарвиновскую триаду.

Под изменчивостью понимается разнообразие признаков и свойств у особей и групп особей любой степени родства. Дарвин делил изменчивость на две категории (наследственную и ненаследственную) и выделял несколько её основных форм: это групповая изменчивость и неопределённая индивидуальная изменчивость.

Наследственность - это свойство организмов передавать следующему поколению свои признаки и особенности развития, т.е. это способность к воспроизведению себе подобных. Законы наследственности, с одной стороны, выражают повторение в ряду поколений, а с другой стороны закономерности в передаче изменений от родителей потомкам.

Естественный отбор обеспечивает протекание процесса эволюции в том или ином направлении. В результате его действия в популяции происходит увеличение числа особей, обладающих определённым свойством или качеством. Отбор «подхватывает» случайно возникшие полезные мутации и насыщает ими генофонд. В этом заключается направляющая роль отбора в эволюции. Таким образом, естественный отбор - это сохранение благоприятных индивидуальных различий и изменений и уничтожение вредных. Особи, успешно противостоящие неблагоприятным факторам и лучше использующие ресурсы внешней среды, с большей вероятностью могут оставить потомство.

Свою теорию Дарвин называл «теорией развития путём изменения», подчёркивая тем самым универсальный характер развития. Развитие представляется как переход из одной стадии в другую, от одного качества к другому и т.д. Причём развитие характеризуется не только приобретением системой более совершенных свойств, но и наличием соответствующих условий для их реализации. Импульс к развитию содержится внутри самой системы.

20. Классы механизмов эволюции. Закон дивергенции

В явлениях самой различной природы важнейшую роль играют классы механизмов эволюции; среди них можно выделить катастрофические, или пороговые, и адаптационные. Адаптационный механизм эволюции - это логическая цепочка, которая приспосабливает данную систему (или организм) к окружающей среде. Адаптация обеспечивает развивающейся системе определённую стабильность в данных конкретных условиях. Поэтому, изучая особенности среды, можно предвидеть тенденцию в изменении параметров системы.

Действие пороговых механизмов состоит в том, что существует некоторое критическое значение внешнего воздействия, выше которого прежняя форма уже существовать не может. Переход системы через это пороговое состояние ведёт к резкому качественному изменению протекающих в ней процессов. При этом заранее невозможно предсказать, по какой ветви эволюции пойдёт развитие дальше, т.к. это зависит от неизбежно присутствующих случайных воздействий внешней среды.

Суть закона дивергенции заключается в следующем: процесс развития характеризуется непрерывным усложнением и ростом разнообразия организационных форм материи. Сам термин «дивергенция» в переводе означает расхождение. Здесь имеется в виду расхождение признаков и свойств у первоначально близких групп организмов в процессе эволюции. Это результат неодинаково направленного естественного отбора и обитания в разных условиях среды. Закон дивергенции характерен для всех трёх форм развития материального мира: он действует в мире неживой природы, эволюции живых существ и обществе. С ростом сложности системы возрастает вероятность увеличения числа возможных путей дальнейшего развития, т.е. дивергенции.

21. Особенности биологического уровня организации материи. Основные этапы становления идеи развития биологии. Концепции происхождения живого. Современные концепции происхождения жизни. Метаболизм

Основные этапы:

1. Период античной натурфилософии до первых биологических дисциплин. Здесь наблюдается фундаментальный принцип науки о живом - принцип историзма.

2. Систематизация накопленного в ботанике и зоологии материала.

3. Опубликование Дарвином труда «Происхождение видов» в 1859г. Это период революционного перелома в биологии, связанный с возникновением целых отраслей эволюционной биологии.

4. Переход к систематическому экспериментальному изучению отдельных факторов эволюции, формированию новых направлений в генетике и экологии. Этот период длился с начала 20 века до середины 30-х годов 20 века.

5. Период всеобъемлющего синтеза знаний о факторах, движущих силах и закономерностях в эволюции. Этот период берет свое начало в 40-х годах и продолжается до настоящего времени.

Концепции происхождения живого:

- Идея самопроизвольного зарождения жизни;

- Происхождение живого от живого;

- Гипотеза занесения живых существ на Землю из космоса;

-Гипотеза Опарина (органические вещества могут образовываться абиогенным путем при действии электрических зарядов, тепловой энергии, ультрафиолетовых лучей на газовые смеси, содержащие пары воды, аммиака, метана и др.

Современные концепции происхождения жизни:

1. Концепция субстратного происхождения жизни;

2. Концепция энергетического происхождения;

3. Концепция информационного происхождения.

Метаболизм - обмен веществ, сопровождающийся высокими скоростями построения, распада и воссоздания вновь созданных органических комплексов, входящих в биологические структуры.

Биология - наука о живом, его строении, формах активности, природных сообществах живых организмов, их распространении и развитии, связях друг с другом и неживой природой. В настоящее время биология представляет собой целый комплекс наук в живой природе. Важнейшим инструментом познания живого мира служит категория «живого» являющаяся ключевой, исходной для всей системы биологических наук. К числу свойств живого обычно относят следующие:

- Живые организмы характеризуются сложной, упорядоченной структурой. Уровень их организации значительно выше, чем в неживых системах.

- Живые организмы получают энергию из окружающей среды, используя ее на поддержание своей высокой упорядоченности. Большая часть организмов прямо или косвенно использует солнечную энергию.

- Живые организмы активно реагируют на окружающую среду. Способность реагировать на внешние раздражения * универсальное свойство всех живых существ, как растений, так и животных.

- Живые организмы не только изменяются, но и усложняются. Так, у растения ИЛИ животного появляются новые ветви или новые органы, отличающиеся по своему химическому составу от породивших их структур.

- Все живое размножается. Эта способность к самовоспроизведению, пожалуй, самая поразительная способность живых организмов. Причем потомство и, похоже, и в то же время чем-то отличается от родителей. В этом проявляется действие механизмов наследственности и изменчивости, определяющих эволюцию всех видов живое природы.

- Сходство потомства с родителями обусловлено еще одной способностью живых организмов передавать потомкам заложенную в них информацию, необходимую для жизни, развития и размножения. Эта информация содержится в генах - единицах наследственности, мельчайших внутриклеточных структурах.

- Живые организмы хорошо приспособлены к среде обитания и соответствуют своему образу жизни. Строение крота, дождевого червя, рыбы полностью соответствует условиям, в которых они живут.

В становлении биологии как науки можно выделить 3 этапа, принципиально отличающихся друг от друга своей главной идеей: период систематики; эволюционный период; период биологии микромира. Эти периоды не имеют четких временные границ, не имеют они и резких переходов. Например, переход от систематики к эволюционизму проходил через период трансформизма, в котором идея изменчивости и превращения форм животных и растений пробивала себе дорог). Как и всякая естественная наука, биология в начале становления имела описательный характер (описательная натурбиология). Идеи систематики зародились в античности, и первым систематизатором был Аристотель. Биологии он посвятил ряд работ: «История животных», «О частях животных», «О возникновении животных». Он является основоположником зоологии морфологии, эмбриологии. В основе систематики живого у Аристотеля лежит принцип от простого к сложному, с человеком на вершине пирамиды (антропоцентризм).

Этот принцип систематики сохранялся в науке два тысячелетия. Дальнейшее развитие идея систематики получила в работе «Система природы» (1753) шведского ученого Карла Линнея. В основе систематики Линнея лежит вид: близкие виды объединяются в роды, сходные роды в отряды, а отряды в классы. Наиболее полно по тем временам идея эволюции была изложена в работах французского биолога. Ж. Ламарка. В своей работе «Философия зоологии» он выделяет две причины изменчивости видов: влияние и изменение условий жизни и наследственность. Ламарк считал, что высшие формы жизни произошли от низших в процессе эволюции. Эволюционное учение Ламарка имело большое значение в плане признания идеи развития и изменения видов, тем самым способствовало появлению теории Дарвина.

Главный труд Дарвина «Происхождение видов путем естественного отбора или сохранение благоприятствующих пород в борьбе за жизнь», был опубликован в Ноябре 1859 г. Эволюционная теория Дарвина построена на трех «китах» - изменчивости, наследственности и естественном отборе. Изменчивость - это способность организмов приобретать новые свойства и признаки и изменять их по разным причинам. Имение изменчивость является первым и главным звеном эволюции.

Успех теории Дарвина к концу XIX века был огромен. Но вот в начале XX в. появилась генетика - наука о наследственности и изменчивости организмов, сначала выразившая недоверие теории Дарвина. Однако к 30-мгодам XX века ситуация изменилась. Генетика сама стала эволюционной, а ее связь с теорией Дарвина привела к современной (синтетической) теории эволюции (СТЭ). Генетика установила природу наследственности и изменчивости. Основоположником науки является Грегор Мендель (1822 - 1884). В результате опытов с горохом, цель которых состояла в том, чтобы «проследить развитие гибридов в их потомках», в 1865 г. Мендель открыл закон наследственности. Однако его работа оставалась неизвестной 35 лет. Известность пришла к Менделю в 1900 (спусти 16 лет после смерти), когда его законы наследственности были переоткрыты.

Г. Морган (1866 - 1945) сформулировал хромосомную теорию наследственности. Клетки большинства живых организмов (растений и животных) имеют наборы парных хромосом, однотипных от мужского и женского организмов. Отличаются только две половые клетки: в мужских половых клетках находятся две разные хромосомы - Х и V (в каждой по одной хромосоме), в женских - две одинаковые хромосомы - Х,Х Важным открытием в генетике было открытие мутаций - внезапных изменений в наследственной системе организма. Они происходят как за счет случайных событий (естественные или спонтанные мутации), так и за счет искусственно вызываемых действий (индуцированные мутации). Все виды живых организмов способны мутировать, что и приводит к их изменчивости.

Современная биология является экспериментальной наукой на уровне микромира. Отсюда и название этапа развития биологических знаний. Изучение процессов, происходящих на молекулярном уровне, привело к большим достижениям биологической науки.

Среди главных теорий возникновения жизни на Земле следует упомянуть следующие:

1. Жизнь была создана сверхъестественным существом в определенное время ;

2. Жизнь возникала неоднократно из неживого вещества (самопроизвольное зарождение);

3. Жизнь существовала всегда (теория стационарного состояния):

4. Жизнь занесена на нашу планету извне (панспермия);

5. Жизнь возникла в результате процессов, подчиняющихся химическим и физическим законам (биохимическая эволюция).

Метаболизм - обмен веществ, сопровождающийся высокими скоростями построения, распада и воссоздания вновь созданных органических комплексов, входящих в биологические структуры.

Каждая живая клетка - это сложная высокоупорядоченная система. Как показала эксперименты, содержимое клетки находится в состоянии непрерывной активности:

В различные вещества все время входят в клетку и выходят из нее наружу. Все реакции, протекающие в клетке можно разделить на две

Анаболические реакции - это реакции синтеза крупных молекул из более мелких и простых: для этих процессов необходима затрата энергии.

Катаболические реакции - реакции распада крупных молекул на более мелкие и простые, обычно с выделением энергии.

Иногда образовавшиеся более простые молекулы могут затем вновь использоваться для биосинтеза. Совокупность катаболических и анаболических реакций, протекающих в клетке в любой данный момент, составляют ее метаболизм.

22. Отражение и движение как всеобщие свойства материи. Проблемы адаптации живого и принцип отражения

Отражение - это всеобщее свойство движущейся материи, которое выражается в способности любого объекта на воздействие извне отвечать определенным действием.

Отражение как всеобщее свойство материи существует потому, что все материальные объекты взаимосвязаны и взаимодействуют между собой. В процессе отражения ответное действие отражающего всегда строго специфично и точно соответствует характеру полученного воздействия. Эта особенность отражения имеет большое значение и выражает специфику формы движения материального объекта.

Адаптация - это особая форма отражения системами воздействий внешней и внутренней среды, заключающаяся в тенденции к установлению с ними динамического равновесия.

Проблемы адаптации живого и принцип отражения:

1. Сущность процесса развития состоит в формировании приспособляемости организмов друг к другу и всех вместе - в среде обитания, в силу чего создаются единство и гармония живой природы в целом.

2. Сходные условия среды порождают сходные типы строения (структуры и функций организмов). Чем разнообразнее среда, тем, как ее отражение, разнообразнее строение живого.

3. Характер адаптации как сущности эволюции живых существ и систем связан с уровнем их развития.

4. Темпы развития среды и темпы, а также скорость адаптации к ней на прогрессивной стадии развития совпадают. Только в этом случае суммируются гармонии системы и среды, что способствует сохранению и развитию живого.

5. В ходе адаптации организация живых систем воспроизводит организацию среды.

6. Процесс адаптации неоднороден, он дифференцируется в соответствии с организацией самого объекта, с особенностями строения среды и изменениями данного организма и данной среды.

Материя, как объективная реальность характеризуется бесконечным количеством свойств. Отражение и движение являются всеобщие свойства материи. Движение обладает целым рядом важнейших свойств. Во-первых, движению свойственна объективность, т. е. независимость его существования от сознания человека. Иными словами, материя сама по себе имеет причину своих изменений. Во-вторых, движению свойственна всеобщность. Это означает, что любые явления в мире подвержены движению как способу существования материи. В-третьих, движению свойственны несотворимость и неуничтожимость. Последовательный философский материализм отвергает какое-либо рассуждение о начале или конце движения. Известно, например, что И. Ньютон допускал возможность божественного толчка, а немецкий философ Е. Дюринг считал, что движение возникает из покоя через так называемый мост постепенности. В-четвертых, движению свойственна абсолютность. Признавая всеобщий характер движения, философский материализм не отвергает существования в мире устойчивости, покоя. Однако последовательный философский материализм подчеркивает относительный характер таких состояний материальных объектов.

Отражения - это всеобщее свойство движущейся материи, которое выражается в способности любого объекта на воздействие извне отвечать определенным действиям.

Отражение существует потому, что все материальные объекты взаимосвязаны и взаимодействуют между собой. В процессе отражения ответное действие отражающего всегда строго специфично и точно соответствует характеру полученного воздействия. Эта особенность отражения имеет большое значение.

Проблемы адаптации живого и принцип отражения:

1. Сущность процесса развития состоит в формировании приспособляемости организмов друг к другу и всех вместе - в среде обитания, в силу чего создаются единство и гармония живой природы в целом.

2. Сходные условия среды порождают сходные типы строения (структуры и функции организмов). Чем разнообразнее среда, тем как ее отражение, разнообразнее строение живого.

3. Характер адаптации как сущности эволюции живых существ и систем связан с уровнем их развития.

4. Темпы развития среды, а также скорость адаптаций к ней на прогрессивной стадии развития совпадают. Только в этом случае суммируются гармонии системы и среды, что способствует сохранению и развитию живого.

5. В ходе адаптаций организация живых систем воспроизводит организацию среды.

6. Процесс адаптации неоднороден, он дифференцируется в соответствии с организацией самого объекта, с особенностями строения среды и изменениями данного организма и данной среды.

23. Отражение. Основные свойства отражения: аккумуляция, избирательность, опережающее отражение действительности, адекватность

Отражение - всеобщее свойство материи, заключающееся в воспроизведении, фиксировании того, что принадлежит отражающему предмету. Любое отражение несет в себе информацию об объекте отражения. Способность к отражению и характер ее проявления зависят от уровня организации материи.

Основные свойства отражения.

К основным свойствам отражения относятся:

Аккумуляция отражения

Аккумуляция в переводе с латинского языка означает накопление. Отражающая система фиксирует в виде «следа» отражение, которое произошло вследствие полученного воздействия. Изменения структуры не исчезают полностью, а сохраняются некоторое время. Если аналогичное воздействие повторяет «след», то отражение становится характерным признаком и активным центром структуры отражающей системы.

Избирательность

Благодаря аккумуляции отражения отражающая система оказывается предрасположенной к восприятию главным образом лишь определенных воздействий, что обуславливает избирательность системы к такого рода воздействиям и в конечном итоге - ее эволюцию. Благодаря избирательности противодействие отражающей системы всегда строго специфично и соответствует характеру полученного воздействия.

- Опережающее отражение действительности

Опережающее отражение действительности - это способность отражающей системы медленно развертывать в пространстве и времени действия и события внешнего мира, быстро производить специфические изменения своей структуры и соответственно во внешних позициях.

- Адекватность

Адекватное означает соответствующее, точное, верное воспроизведение связей и отношений материального мира. В основе этого свойства отражения лежит структурно-функциональное соответствие систем разного уровня сложности. Чем более адекватно отражение, тем больше система приспособлена к окружающей среде, поэтому первичное взаимоотношение со средой можно считать показателем, критерием развитости системы.

Отражение - всеобщее свойство материи, заключающееся в воспроизведении, фиксировании того, что принадлежит отражающему предмету. Любое отражение несет в себе информацию об объекте отражения. Способность к отражению и характер ее проявления зависят от уровня организации материи. В качественно различных формах отражение выступает в неживой природе, в мире растений, животных и у человека. Взаимодействие различных материальных систем имеет своим результатом взаимоотражения, которое выступает в виде простой механической деформации (например, отпечаток тела на песке), сокращения или расширения в зависимости от колебаний окружающей температуры (например, термометр), отражения света, изменения электромагнитных волн (например, фотография), отражения звуковых волн (например, эхо), химических изменений (например, цвет лакмусовой бумаги), физиологических процессов (например, сужение зрачка при ярком свете).

Основные свойства отражения.

К основным свойствам отражения относятся:

- Аккумуляция отражения

Аккумуляция в переводе с латинского языка означает накопление. Отражающая система фиксирует в виде «следа» отражение, которое произошло вследствие полученного воздействия. Изменения структуры не исчезают полностью, а сохраняются некоторое время. Если аналогичное воздействие повторяет «след», то отражение становится характерным признаком и активным центром структуры отражающей системы.

- Избирательность

Благодаря аккумуляции отражения отражающая система оказывается предрасположенной к восприятию главным образом лишь определенных воздействий, что обуславливает избирательность системы к такого рода воздействиям и в конечном итоге - ее эволюцию. Благодаря избирательности противодействие отражающей системы всегда строго специфично и соответствует характеру полученного воздействия.

- Опережающее отражение действительности

Опережающее отражение действительности - это способность отражающей системы медленно развертывать в пространстве и времени действия и события внешнего мира, быстро производить специфические изменения своей структуры и соответственно во внешних позициях.

- Адекватность

Адекватное означает соответствующее, точное, верное воспроизведение связей и отношений материального мира. В основе этого свойства отражения лежит структурно-функциональное соответствие систем разного уровня сложности. Чем более адекватно отражение, тем больше система приспособлена к окружающей среде, поэтому первичное взаимоотношение со средой можно считать показателем, критерием развитости системы.

24. Взаимосвязь эволюции, адаптации и организации живого. Концепция адаптационного синдрома, или стресса

Взаимосвязь адаптации и организации живых существ:

1. Единство живой природы базируется на взаимосвязи и взаимоотражении организации живых существ между собой и с определенной средой.

2. «Причинность» структуры организма к пространственно-временному «континууму среды» - это комплекс адаптаций организма к окружающей среде.

3. Ритмический, поэтапный характер развития обусловлен тем, что оно совершенствуется на основе отражения ритмических особенностей окружающей среды.

4. Существующее опережающее отражение действительности свидетельствует о том, что направленность эволюции состоит в совершенствовании форм отражения живыми существами воздействий среды.

5. Структурная гармония, являющаяся основой единства живого, непосредственно связана с аккумуляцией отражения в ходе ответных реакций организмов на воздействия среды.

6. Отражение как основа приспособления организмов к окружающей среде неразрывно связано с процессами преобразования информации, осуществляющими функцию управления по отношению к окружающей среде.

Концепция адаптационного синдрома или стресса.

Стресс - состояние напряжения, возникающее у человека или животного под влиянием сильных воздействий. С точки зрения стрессовой реакции, не имеет значения приятна или неприятна ситуация, с которой организм столкнулся, имеет значение лишь интенсивность потребности в перестройке и адаптации.

Стадии адаптационного синдрома, или стресса:

Реакция тревоги (мобилизует весь организм для ответного действия)

Резистивность, или сопротивление (возникает в результате длительного действия раздражителя)

Истощение (резервные возможности организма исчерпываются).

Взаимосвязь эволюции, адаптации и организации живого

В методологическом отношении, рассматривая вопросы взаимосвязи эволюции, адаптации и организации живого, можно отметить следующее:

1. Единство живой природы базируется на взаимосвязи и взаимоотражении организации живых существ между собой и с определенной средой. Процесс отражения осуществляется с помощью механизма преобразования информации, поступающей от среды к организму.

2. «Причинность» структуры организма к пространственно-временному «континууму среды» - это комплекс адаптации организма к окружающей среде. Это свойство биологической организации как необходимое условие существования живого не только закрепляется в процессе эволюции, но и усиливается дополнительной системой регуляции жизненных процессов.

3. Ритмический, поэтапный характер развития обусловлен тем, что оно совершенствуется на основе отражения ритмических особенностей окружающей среды. Степень приспособления к среде может определяться по уровню совпадения ритмов движения системы и окружающей среды. Аритмия - показатель снижения темпов развития или определенной деградации системы.

4. Существующее опережающее отражение действительности свидетельствует о том, что направленность эволюции состоит в совершенствовании форм отражения живыми существами воздействий среды.

5. Структурная гармония, являющаяся основой единства живого, непосредственно связана с аккумуляцией отражения в ходе ответных реакций организмов на воздействия среды.

6. Отражение как основа приспособления организмов к окружающей среде неразрывно связано с процессами преобразования информации, осуществляющими функцию управления по отношению к окружающей среде.

Концепция адаптационного синдрома, или стресса

Стресс (от англ. stress - напряжение) означает состояние напряжения, возникающее у человека или животного под влиянием сильных воздействий. Это есть неспецифический ответ организма на любое предъявленное ему требование-

С точки зрения стрессовой реакции, не имеет значения приятна или неприятна ситуация, с которой организм столкнулся. Имеет значение лишь интенсивность потребности в перестройке и адаптации. Горе и радость -- специфически противоположные результаты двух событий, они могут иметь одинаковое стрессорное действие: неспецифическое приспособление к новой ситуации. Дело обстоит так, что холод, жара, лекарства, гормоны, печаль, и радость оказывают одинаковые биохимические сдвиги в организме.

Стадии адаптационного синдрома, или стресса

Можно выделить три стадии адаптационного синдрома, или стресса:

1. Реакция тревоги.

2. Резистивность, или сопротивление.

3. Истощение.

Реакция тревоги

Стадия реакции тревоги мобилизует весь организм для ответного действия. Иногда воздействующий агент столь силен, что может вызвать и гибель организма уже на этой стадии. В художественной литературе мы часто встречаем описание «падения в обморок» при сообщении неприятных известий, скоропостижной смерти от «разрыва сердца», поэтому обычно при сообщении плохого известия человека нужно «подготовить». Например, в годы войны-почтальоны, приносившие письма с фронта, ждали, пока эти письма будут распечатаны, чтобы помочь в случае получения «похоронки».

Резистивность, или сопротивление. Эта стадия возникает в результате длительного действия повреждающего агента («Капля камень долбит») Здесь проявляются все резервные силы организма выявляя его приспособленческие возможности, когда способность сопротивляться поднимается выше нормы. Человек преодолевает всевозможные препятствия, лишения, ради спасения жизни (вспомним хотя бы «Судьбу человека» М. Шолохова).

Истощение. Если же повреждающий агент не прекращает своего действия, резервные возможности организма исчерпываются, в ходе приспособления наступает стадия истощения, нередко ведущая к гибели организма. Стресс превращается в дистресс. Дистрессом называется вредоносный или неприятный стресс.

Стресс и адаптационная энергия

В результате адаптирования к какому-то одному стрессорному акту организм теряет способность к адаптации по отношению к другим стрессам. Способность к адаптации исторически сложившееся и обусловлено историей свойство организмов, выражающееся в присущей каждому организму адаптационной энергии.

Если условия среды обитания обычны, адаптационная энергия расходуется медленно, ее хватает на всю жизнь организма. Бели же возникает экстремальная ситуация или экстремальные условия существования, она расходуется быстро, и тем самым жизнь укорачивается.

Стресс как физиологическая адаптация является показателем функциональных способностей нервной системы: с одной стороны, ее пластичности и мобильности, а с другой - устойчивости. Так как нервная система координирует все функции организма, то

ОТ ее возможностей зависит выработка адаптивных реакций.

«Человек - дитя препятствий» - гласит восточная поговорка. Отсюда парадоксальный, на первый взгляд, завет восточной мудрости: «Научились ли вы радоваться препятствиям?» Не огорчаться, не мириться с ними, как с некоторой неотвратимой необходимостью, а именно радоваться, именно пни и только они побуждают наш дух, приводят в действие сокрытые до поры наши внутренние силы. Трудности - великая школа жизни, напрягающая наши способности. Хвала препятствиям и трудностям. Благополучие - смерть духа.

25. Пространство и время. Развитие представлений о пространстве и времени. Понятие пространства и времени в структуре естественнонаучной теории. Общие свойства пространства и времени

Всеобщее свойство материальных тел обладать протяженностью, занимать место и особым образом располагаться среди других предметов мира - отражает философское понятие пространства. Всеобщее свойство материальных процессов протекать друг за другом в определенной последовательности (ночь-утро; зима-весна и т.д.), обладать длительностью и развиваться по этапам, стадиям отражает философское понятие времени. Естественнонаучные представления о пространстве и времени прошли длинный путь развития и становления. Ньютон предлагал различать два типа этих понятий: абсолютные (истинные, математические) и относительные (кажущиеся, обыденные). Эйнштейн в своей теории относительности предлагал считать пространство и время не отдельными от материи сущностями, а формами существования материи. Общие свойства пространства: протяженность, связанность и непрерывность, трехмерность, единство метрических и топологических свойств. Общие свойства времени: длительность, единство прерывного и непрерывного, необратимость, одномерность.

Пространство и время как всеобщие и необходимые формы бытия материи являются фундаментальными категориями в современной физике и других науках. Физические, химические и другие величины непосредственно или опосредованно связаны с измерением длин и длительностей, т.е. пространственно-временных характеристик объектов. Поэтому расширение и углубление знаний о мире связано с соответствующими учениями о пространстве и времени.

Основные положения картины мира, связанные с пространством и временем, заключаются в следующем:

Пространство считалось бесконечным, плоским, "прямолинейным", евклидовым. Его метрические свойства описывались геометрией Евклида. Оно рассматривалось как абсолютное, пустое, однородное и изотропное (нет выделенных точек и направлений) и выступало в качестве "вместилища" материальных тел как независимая от них инерциальная система.

Время понималось абсолютным, однородным, равномерно текущим. Оно идет сразу и везде во всей Вселенной "единообразно и синхронно'' и выступает как независимый от материальных объектов процесс длительности. Фактически классическая механика сводила время к длительности, фиксируя определяющее свойство времени "показывать продолжительность события". Значение указаний времени в классической механике считалось абсолютным, не зависящим от состояния движения тела отсчета.

Абсолютное время и пространство служили основой для преобразований Галилея -- Ньютона, посредством которых осуществлялся переход к инерциальным системам. Эти системы выступали в качестве избранной системы координат в классической механике.

Принятие абсолютного времени и постулирование абсолютной и универсальной одновременности во всей Вселенной явилось основой для теории дальне действия. В качестве дальнодействующей силы выступало тяготение, которое с бесконечной скоростью, мгновенно и прямолинейно распространяло силы на бесконечные расстояния. Эти мгновенные, вневременные взаимодействия объектов служили физическим каркасом для обоснования абсолютного пространства, существующего независимо от времени.

В общей теории относительности Эйнштейн доказал, что структура пространства--времени определяется распределением масс материи. Когда корреспондент американской газеты "Нью-Йорк Тайме'' спросил Эйнштейна в апреле 1921 г., в чем суть теории относительности, он ответил: "Суть такова: раньше считали, что если каким-нибудь чудом вес материальные вещи исчезли бы вдруг, то пространство и время остались бы. Согласно же теории относительности вместе с вещами исчезли бы п пространство, и время".

Обычно выделяют всеобщие и специфические свойства пространства и времени, а также исследуют особенности пространства и времени в микромире и мегамире. К всеобщим относятся такие пространственно-временные характеристики, которые проявляются на всех известных структурных уровнях материи и неразрывно связаны с другими ее атрибутами. Специфические, или локальные, свойства проявляются лишь на определенных структурных уровнях, присущи только некоторым классам материальных систем.

Из всеобщих свойств пространства и времени можно всего отметить:

1. Их объективность и независимость от человеческого сознания и сознания всех других разумных существ в мире (если такие есть).

2. Их абсолютность - они являются универсальными формами бытия материи, проявляющимися на всех структурных уровнях ее существования.

3. Неразрывную связь друг с другом и с движущейся материей.

4. Единство прерывности и непрерывности в их структуре наличие отдельных тел. фиксированных в пространстве при отсутствии каких-либо «разрывов» в самом пространстве.

5. Количественную и качественную бесконечность, неотделимую от структурной бесконечности материи невозможность найти место, где отсутствовали бы пространство и время, а также неисчерпаемость их свойств.

К общим свойствам пространства относятся:

1. Протяженность, рядоположенность, существование и связь различных элементов (точек, отрезков, объемов и др.), возможность прибавления к каждому данному элементу некоторого следующего элемента либо возможность уменьшения числа элементов. Протяженность тесно связана со структурностью материальных объектов; обусловлена взаимодействием между составляющими тела элементами материи. Непротяженные объекты не обладали бы структурой, внутренними связями и способностями к изменениям, из них не могли бы образовываться никакие системы.

2. Связность и непрерывность проявляются в характере перемещений тел от точки к точке, в распространении воздействий через различные материальные поля в виде близко действия в передаче материи и энергии. Связность означает отсутствие каких-либо «разрывов» в пространстве и нарушений в распространении воздействий в полях. Вместе с тем пространству свойственна относительная прерывность, проявляющаяся в раздельном существовании материальных объектов и систем, имеющих определенные размеры и границы, в существовании многообразных структурных уровней материи с различными пространственными отношениями,

3. Трехмерность - общее свойство пространства, обнаруживающееся на всех известных структурных уровнях, органически связано со структурностью систем и их движением. Все материальные процессы и взаимодействия реализуются в пространстве трех измерений (длина, ширина, высота). В одномерном или двумерном пространстве (линия, плоскость) не могли бы происходить взаимодействия частиц и полей. Три измерения являются тем необходимым и достаточным минимумом, в рамках которого могут осуществляться все типы взаимодействий материальных объектов.

4. Пространству на всех известных структурных уровнях материи присуще единство метрических и топологических свойств. Метрические свойства проявляются в протяженности и характере связи элементов тел. Метрика может быть различной - евклидовой и неевклидовой, причем возможно много разновидностей неевклидовых пространств с различными значениями кривизны. Топологические свойства характеризуют связность, трехмерность, непрерывность, неоднородность, бесконечность пространства, его единство со временем и движением.

Рассмотрим теперь общие свойства времени:

1. Длительность - выступает как последовательность сменяющих друг друга моментов или состоянии, возникновение за каждым данным интервалом времени последующих. Длительность предполагает возможность прибавления к каждому данному моменту времени другого, а также возможность деления любого отрезка времени на меньшие интервалы. Длительность обусловлена сохранением материи и ее атрибутов, единством устойчивости и изменчивости в мире. Никакой процесс в природе не может происходить сразу, мгновенно, он обязательно длится во времени, что обусловлено конечной скоростью распространения взаимодействий и изменения состояний. Аналогично протяженности пространства длительность относится к метрическим свойствам. Отсутствие же всякой длительности, связанное, например, с состоянием материи тина сингулярности (объект с бесконечной плотностью, гравитационным полем и точечными размерами), означало бы, что материя в этом состоянии не обладает способностью к сохранению и последовательной смене состояний, что равносильно отрицанию всякого материального бытия.

2. Длительность бытия объектов во времени выступает как единство прорывного и непрерывного. Сохраняемость материи и непрерывная последовательность ее изменений, близкодействие в причинных отношениях определяют и непрерывность времени, проявляющуюся в непрерывном переходе предшествующих состоянии в последующие. Прежде чем произойдет какое-либо явление в будущем, должны осуществиться все предшествующие ему изменения, которые его вызывают. Но время как форма бытия материи складывается из множества последовательностей и длительностей существования конкретных объектов, каждый из которых существует конечный период. Поэтому время характеризуется прерывностью бытия конкретных качественных состояний. Но эта прерывность относительна, так как между всеми сменяющими друг друга качествами имеется внутренняя связь и непрерывный переход.

3. Всеобщим свойством времени является необратимое I, означающая однонаправленное изменение от прошлою к будущему. Прошлое порождает настоящее и будущее, переходит в них. К прошлому относятся все те события, которые уже осуществились и превратились в последующие. Будущие события это те, которые возникнут из настоящих и непосредственно предшествующих им событий. Настоящее охватывает все те объекты, системы и процессы, которые реально существуют и способны к взаимодействию между собой. Взаимодействие возможно лишь при одновременном сосуществовании объектов. Объекты, сосуществовавшие в прошлом, но перешедшие в другие последующие состояния материи уже недоступны никакому воздействию.

4. Одномерность времени проявляется в линейной последовательности событий, генетически связанных между собой.

26. Принципы относительности Галилея и Эйнштейна. Пространственные и временные свойства в специальной и общей теориях относительности

Принцип относительности Галилея (окончательная формулировка Ньютона): во всех инерциальных системах все механические процессы происходят одинаковым образом. Он означает, что уравнения динамики при переходе от одной инерциальной системы к другой не изменяются, т.е. инвариантны по отношению к преобразованию координат. Принцип относительности Эйнштейна: все системы отсчета являются равноценными для описания законов природы. Пространство и время тесно взаимосвязаны, т.к. они совместно определяют положение движущегося тела (именно поэтому время выступает как четвертая координата для описания движения). Из специальной теории относительности следуют новые пространственно-временные представления, такие, например, как относительность длин и промежутков времени, относительность одновременности событий.

Общая теория относительности - результат развития специальной теории относительности. Из нее вытекает, что свойства пространства и времени в данной области определяются действующими в ней полями тяготения. При переходе к космическим масштабам геометрия пространства и времени может изменяться от одной области к другой в зависимости от концентрации масс в этих областях и их движения.

27. Время как форма бытия материи. Всеобщие и специфические свойства времени. Асимметрия времени в виде направленности

Время - это расстояние, разделяющее события в порядке их исследования и связывающее их в единое целое. Время - это последовательность несущихся друг за другом событий. Свойства времени: объективность, длительность, его неразрывная связь с пространством и движением, единство прерывного и непрерывного, вечность времени, необратимость и однонаправленность, одномерность.

28. Социальное пространство и социальное время. Проекции времени на сознание человека. Личное время и чувство ритма

Возникновение социально организационной материи связано с формированием новых пространственно-временных структур: социальное пространство и социальное время. Социальное пространство - пространство, вписанное в систему биосферы и космоса, которое обладает особым человеческим смыслом, в нем возникает и развивается особый вид пространственных отношений, в котором воспроизводится и развивается человек как общественное существо. Социальное время характеризует длительность, последовательность этапов материальной и духовной деятельности человека. Исчисление длительности соц. Процессов - эпоха, эра, сезон и т. д.

29. Сущность проблем самоорганизации в свете современной науки. Механизмы, обеспечивающие организационный процесс. Самоорганизующиеся системы

Сегодня наука считает все известные системы открытыми, обменивающимися энергией и (или) веществом с окружающей средой и находящимися в состоянии, далеком от термодинамического равновесия. А развитие таких систем протекает путем образования нарастающей упорядоченности. На такой основе возникло представление о самоорганизации вещественных систем.

Понятие самоорганизации отражает фундаментальный принцип Природы, лежащий в основе наблюдаемого развития от менее сложных к более сложным и упорядоченным формам организации вещества.

Условия возникновения самоорганизации:

1)Система должна быть открытой, потому что закрытая система в конечном итоге должна прийти в состояние беспорядка и дезорганизации.

Открытая система должна находиться достаточно далеко от точки термодинамического равновесия.

Фундаментальным принципом самоорганизации служит возникновение и усиление порядка через флуктуации (случайные отклонения системы от среднего положения).

Возникновение самоорганизации опирается на положительную обратную связь.

Процессы самоорганизации сопровождаются нарушением симметрии.

Самоорганизация может начаться лишь в системах, обладающих достаточным количеством взаимодействующих между собой элементов.

Самоорганизация выступает как источник эволюции систем, так как она служит началом процесса возникновения качественно новых и более сложных структур в развитии системы.

В последние десятилетия предпринималось немало попыток описания эволюции в терминах современных научных теорий. Наиболее из них являются, во-первых, кибернетический подход (Россо Эшби), при котором система постепенно адаптируется к своему окружению, пока не достигнет равновесия. Во-вторых, для изучения эволюции нередко обращаются к математической теории катастроф (Рене Том), которая рассматривает развитие от данного равновесного состояния системы к другому как «катастрофу».

В критической точке открывается, по крайней мере, два возможных пути эволюции системы. Какой путь при этом «выберет» система, зависит в значительной степени от случайных факторов. Но когда такой путь выбран, то дальнейшее движение системы подчиняется уже детерминистским законам. Таким образом, динамику развития системы или ее эволюцию стоит рассматривать как единство двух взаимодействующих сторон единого процесса развития, а именно случайности и необходимости.

30. Структурные компоненты и свойства процесса самоорганизации. Характеристики процесса самоорганизации. Проблемы синэргетики и глобальный эволюционизм

Появление принципа глобального эволюционизма означает, что в современном естествознании утвердилось убеждение о том, что материя, Вселенная в целом и во всех ее элементах не могут существовать вне развития. Радикальное обновление представлений об устройстве мироздания заключается в следующем: Вселенная нестационарна, она имела начало во времени.

В 20 веке эволюционное учение развивалось в биологии. Наиболее выдающиеся успехи достигнуты на молекулярно-генетическом уровне: расшифрован генетический механизм передачи информации, выяснены роль и структура ДНК, РНК.

Синергетика - теория самоорганизации. Эта наука занимается улучшением процессов взаимопревращения различных видов энергии. Общий смысл идей:

Процессы разрушения и созидания, деградации и эволюции во Вселенной равноправны.

Процессы создания (нарастание сложности и упорядоченности) имеют единый алгоритм независимо от природы систем, в которых они осуществляются. Объектом синергетики могут быть системы, которые отвечают условиям: открытые, т.е. обмениваются веществом или энергией с внешней средой; существенно неравновесными, или находиться в состоянии, далеком от термодинамического равновесия.

Синергетика утверждает, что развитие открытых и сильно неравносильных систем протекает путем нарастающей сложности и упорядоченности. В цикле такой системы наблюдается две фазы:

Период плавного эволюционного развития с линейными изменениями, подводящими в итоге систему к некоторому неустойчивому критическому состоянию.

Выход из критического состояния одномоментно, скачком и переход в новое устойчивое состояние с большей степенью сложности и упорядоченности.

С позиции самоорганизации становится ясно, что весь окружающий нас мир - мир самоорганизующихся процессов, которые служат основой любой эволюции. Чем выше мы поднимаемся по эволюционной лестнице, тем более сложными и многочисленными оказываются факторы, которые играют роль в самоорганизации.

31. Проблемы рационального природопользования. Активная форма природопользования и правовое регулирование

Природопользование - это совокупность всех форм эксплуатации природно-ресурсного потенциала и мер по его сохранению, воспроизводству в целях удовлетворения материальных и культурных потребностей общества. Объектом природопользования является комплекс взаимоотношений между ПР, естественными условиями жизни общества и его социально-экономическим развитием. Предметом природопользования можно считать оптимизацию управления, стремление к сохранению и воспроизводству среды жизни.

Природопользование предполагает:

- извлечение и переработку ПР, их охрану и воспроизводство;

- использование и охрану природных условий среды жизни человека, экологического равновесия природных систем;

- регуляцию воспроизводства человека и численности людей - демографического «давления жизни» на среду.

Задачи природопользования:

- разработка принципов взаимодействия производственной и непроизводственной деятельности человека с окружающей средой;

- оптимизация взаимоотношений между природно-ресурсной базой и социально-экономическим развитием общества;

- поиск методов хозяйствования, учитывающих природное равновесие окружающей среды и улучшающих природный потенциал;

- разработка единой системы экологического законодательства;

- переход на международные экологические стандарты качества окружающей природной среды (ОПС), технологических процессов, продукции, обеспечивающие включение России в систему международного экономического сотрудничества.