Вернадский В.И. и его вклад в науку

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вернадский  В.И. и его вклад в науку

(реферат)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                            

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание

 

Введение

 

Глава 1. Учение о биосфере

Глава 2 . Учение о ноосфере

Заключение

Список литературы

 

 

 

Введение

Владимир Иванович Вернадский (1863-1945) - российский естествоиспытатель, мыслитель-энциклопедист, гуманист, специалист в области наук о Земле, основатель ряда новых наук и научных направлений, организатор науки, педагог, общественный и политический деятель, историк, публицист.

В.И. Вернадский родился  в Петербурге 28 февраля 1863 г. Родом из дворян. В 1873-1881 гг. В.И. Вернадский учился в классических гимназиях Харькова и Петербурга. В 1881-1885 гг. обучался на естественном отделении физико-математического факультета Петербургского университета. Его учителями были крупнейшие русские ученые Д.И. Менделеев, В.В. Докучаев, А.Н. Бекетов, И.М. Сеченов и др. В университете Вернадский начал работать в области естественных наук, проблем философии и научного мировоззрения. С 1885 по 1888 г. Вернадский работал хранителем Минералогического кабинета столичного университета, с 1888 по 1890 г. был в научной командировке в Италии, Германии и Франции для подготовки к профессорскому званию. С 1890 по 1911 г. Вернадский в качестве приват-доцента, а затем профессора преподавал минералогию и кристаллографию в Московском университете, защитил в Петербургском университете магистерскую (1891) и докторскую (1897) диссертации. В 1906 г. был избран действительным членом-адъюнктом по минералогии Петербургской Академии наук и назначен заведующим минералогическим отделением Геологического музея академии. В конце XIX - начале XX в. в Москве и Петербурге сложилась научная школа Вернадского в области геологии и минералогии. В 1911 г. он переехал в Петербург, работал в Академии наук и в 1912 г. был избран в ней ординарным академиком по минералогии.

С 1916 г. в научном творчестве Вернадского начался принципиально новый качественный этап, продолжавшийся до конца жизни, - он приступил к систематическому исследованию живой природы в атомном и планетарно-космическом аспектах, перейдя одновременно к естественноисторическому изучению человека и человечества, их настоящего и будущего. С конца 1917 г. Вернадский жил и работал на Украине и юге России, в 1921 г. возвратился в Петроград. С 1922 г. он продолжал свою научную и педагогическую деятельность во Франции и Чехословакии, в 1926 г. вернулся в Ленинград. В 1935 г. переехал в Москву. С 1941 г. был в эвакуации в селе Боровом Казахской ССР, в Москву возвратился в 1943 г. В последние годы жизни Вернадский работал над итоговой книгой - "научным завещанием потомкам", "книгой жизни", как он ее называл, - "Химическое строение биосферы Земли и ее окружения", подбирал материал к книге воспоминаний "Пережитое и передуманное". В.И. Вернадский скончался в Москве 6 января 1945 г., похоронен на Новодевичьем кладбище.

 

 

3. Учение о биосфере 

 
В.И.Вернадский создал учение о биосфере как об активной оболочке Земли, в  которой совокупная деятельность живых  организмов — геохимический фактор планетарного масштаба и значения. Термин «биосфера», введенный (1875) Э.Зюссом, относился к совокупности организмов, обитающих на поверхности Земли. В понятие живых организмов Вернадский включил и человека. Он выделял в биосфере косное (солнечная энергия, горные породы, минералы и т.д.) и биокосное (почвы, поверхностные воды и органические вещества). Хотя живое вещество по массе и объему составляет незначительную часть биосферы, оно играет основную роль в геологических процессах, связанных с изменением нашей планеты.

По Вернадскому, биосфера — это живое вещество планеты  и преобразованное им косное вещество. Понятие «биосфера» — фундаментальное  понятие биогеохимии, а не биологическое  и не геологическое. Биосфера организует процессы на Земле и около Земли, в ней происходят биоэнергетические процессы и обмен веществ вследствие жизнедеятельности. Живой организм — неотъемлемая часть земной коры, могущая изменять ее. Живое вещество — совокупность организмов, участвующих в геохимических процессах. Организмы берут из окружающей среды химические элементы, строят из них тела, возвращают их в ту же среду и в процессе жизни и после своей смерти. Потому живое вещество связывает биосферу воедино, является системообразующим фактором. Изменения в живом веществе происходят существенно быстрее, чем в косном, поэтому в нем пользуются понятием исторического времени, а в косном — геологического. В ходе геологических времен растет мощь живого вещества и его воздействия на косное вещество, и только в живом веществе за эти времена происходят качественные изменения. И живое вещество, возможно, имеет свой процесс эволюции, вне зависимости от изменения среды. 
Если «жизненный цикл» отдельного организма конечен и его существование не беспредельно, то живое как целое можно считать геологически бессмертным. Геологически жизнь вечна, поэтому если отдельный индивидуум со временем теряет возможность совершать работу и прекращает свое существование, то сам процесс жизни отличается непрерывным ростом возможности совершать внешнюю работу. Эту идею он выразил в трех принципах, которые назвал биогеохимическими:

1. — свободная (биогеохимическая) энергия стремится в биосфере к максимальному проявлению;
2. — при эволюции видов выживают те организмы, которые своей жизнью увеличивают свободную энергию;
3. — заселение Земли должно быть максимально возможным в течение геологического времени.

Эти принципы выражают закон  только живой природы и не противоречат законам термодинамики. Весь поток  живого вещества от самых простейших до самых развитых форм, включая разум человека и общественный труд, является той формой движения материи, где действует закон убывания энтропии, тогда как она растет для неорганической материи. И эти два вида материи связаны в единое целое. Закон возрастания энтропии Вернадский успешно применял для объяснения космической эволюции Земли. А рождение биосферы рассматривал как планетарно-косми-ческую «особую точку» — качественный скачок, до которого на поверхности нашей планеты преобладали процессы неживой природы, а после которого стали преобладать процессы в живой природе. Под действием лучистой энергии возникает и необратимо развивается органическая жизнь. 
Вернадский считал, что жизнь на Земле возникла одновременно с формированием планеты: «Твари Земли являются созданием космического процесса, необходимой и закономерной частью стройного космического механизма». Среди множества закономерностей, имеющих место в биологии, геологии, биохимии и геохимии, Вернадский выделил основные эмпирические принципы.

1. Принцип целостности биосферы обеспечивается самосогласованностью всех процессов в биосфере. Жизнь ограничена узкими пределами — физическими константами, уровнями радиации и пр. Гравитационная постоянная определяет размеры звезд, температуру и давление в них. Если она станет меньше, звезды будут иметь меньшие массы, их температура станет недостаточной для протекания ядерных реакций; если чуть больше, звезды перейдут свою «критическую массу», выйдут из общего круговорота и превратятся в черные дыры. Постоянная электромагнитного взаимодействия определяет химические превращения, отвечает за электронную оболочку атомов и прочность связей в молекулах. Константа слабого взаимодействия, отвечающего за превращения элементарных частиц, при своем изменении «подорвет» весь наш мир. Константа сильного взаимодействия, отвечающего за стабильность ядер атомов, тоже не должна меняться, иначе в звездах реакции пойдут по-другому, могут не образоваться углерод и азот. Да и непонятно, возможна ли будет вообще жизнь нашего типа.
2. Принцип гармонии биосферы и ее организованности связан с предыдущим. Законы преобразования энергии на Земле, законы движения атомов есть отражение гармонии Космоса, ритмичности движения небесных тел. Основа существования биосферы — положение Земли в Космосе, наклон земной оси к эклиптике, определяющий климат и жизненные циклы всех организмов. Солнце — основной источник энергии биосферы и регулятор биологических процессов. Как отметил еще Ю. Р. Майер, «жизнь есть создание солнечного луча».
3. Космическая роль биосферы в трансформации энергии — можно рассматривать эту часть живой природы как дальнейшее развитие одного и того же процесса превращения солнечной световой энергии в действенную энергию Земли. Биосфера является одним и тем же космическим аппаратом с самых древнейших геологических времен. Жизнь все это время оставалась постоянной, менялась только ее форма. Само живое вещество не является случайным созданием. Источники энергии геологических явлений — космическая, преимущественно солнечная; планетная, связанная со строением и космической историей Земли; внутренняя энергия материи — радиоактивность. Живое вещество активно трансформирует солнечную энергию в химическое молекулярное движение и в сложность биологических структур.

 

1. Растекание жизни — проявление ее геохимической энергии, аналог закона инерции неживой материи. Мелкие организмы размножаются быстрее, чем крупные. Скорость передачи жизни зависит от плотности живого вещества.
2. Автотрофные организмы все нужное для жизни берут из окружающей их косной материи и не требуют для построения своего тела готовых соединений другого организма. Поле существования зеленых автотрофных организмов определяется прежде всего областью проникновения солнечных лучей.
3. Космическая энергия вызывает давление жизни, которое достигается размножением. Размножение организмов уменьшается по мере роста их количества.
4. Формы нахождения химических элементов: горные породы и минералы, магмы, рассеянные элементы, живое вещество. Земная кора — сложный механизм, где постоянно движутся атомы и молекулы, происходят разнообразные геохимические круговороты, определяемые в значительной мере деятельностью живого вещества. Закон бережливости в использовании живым веществом простых химических тел: раз вошедший элемент проходит длинный ряд состояний, и организм вводит в себя только необходимое количество элементов.
5. Жизнь на Земле полностью определяется полем устойчивости зеленой растительности. Пределы жизни определяются физико-химическими свойствами соединений, строящих организм, их неразрушимостью в определенных условиях среды. Максимальное поле жизни определяется крайними пределами выживания организмов. Верхний предел жизни обусловлен лучистой энергией, присутствие которой исключает жизнь и от которой предохраняет озоновый слой. Нижний предел связан с достижением высокой температуры. Интервал в 432 °С (от -252 до +180 °С) является предельным тепловым щитом.
6. Принцип постоянства количества живого вещества в биосфере. Количество свободного кислорода в атмосфере того же порядка, что и количество живого вещества (1,5-1018 кг и 1017—1018 кг). Скорость передачи жизни не может перейти пределы, нарушающие свойства газов. Идет борьба за нужный газ.

10.  Всякая система достигает положения устойчивого равнове 
сия, когда ее свободная энергия равняется нулю или приближает 
ся к нему, т. е. когда вся возможная в условиях системы работа про 
изведена. Понятие устойчивого равновесия исключительно важно. 
Антропный принцип, выдвинутый Г.М.Идлисом (1958), связан с первым из перечисленных здесь принципов Вернадского и состоит в точном соответствии значений мировых констант с возможностями существования жизни. Удивительная согласованность ряда величин производит впечатление, что может существовать скрытый принцип, упорядочивающий всю Вселенную. К этому факту обращались очень многие. Сейчас его формулируют в двух вариантах — слабом и сильном. Как выразился известный американский физик Дж. Дайсон: «Если мы приглядимся ко Вселенной и увидим, как много случайностей послужили нам во благо, то кажется почти, что Вселенная знала, что мы появимся». Это — одна из формулировок слабого принципа, в английской литературе — WAP. Но он не отвечает на многие вопросы, например, почему Вселенная такова, что допустила зарождение жизни. А, может, не нужно создавать теорий, которые не допускают существование наблюдателя? Сильный принцип — возникновение жизни закономерно во Вселенной, но, может, появление наблюдателя и есть цель эволюции Вселенной? 
Геологическую роль живого Вернадский классифицировал по пяти категориям: энергетическая, концентрационная, деструктивная, средообразующая, транспортная. Живые организмы творят миграцию химических элементов в биосфере посредством своего дыхания, питания, обмена веществ, непрерывной сменой поколений.

6. Учение о  ноосфере

 

Для всего биокосмического  мировоззрения В.И. Вернадского, всех его компонентов, по существу, общей является проблема жизни во Вселенной, которая рассматривалась им в нескольких планах.

1. Жизнь в условиях земного Космоса. В биокосмическом мировоззрении Вернадского этот аспект проблемы основной и, естественно, наиболее полно разработанный, поскольку связан он с земными условиями существования живых организмов и человека. Его исследованию посвящены кратко рассмотренные выше три главных, между собой связанных и друг с другом взаимодействующих компонента - учение о живом веществе (макрокосмос), биогеохимия (микрокосмос) и концепция биосферы (мегакосмос), - представляющие собой остов биокосмического мировоззрения Вернадского, наиболее достоверную его часть, поскольку она опирается на совокупность строго установленных фактов и эмпирических обобщений (на что обращал внимание сам Вернадский). Однако дело этим не ограничивается: остов обрастает различного рода идеями, догадками, предположениями, совокупность которых также составляет весьма важную часть биокосмического мировоззрения Вернадского. Это уже часть (и данное обстоятельство также подчеркивалось Вернадским) не столько достоверная, сколько вероятностная, скорее область постановки проблем, нежели устоявшихся решений, но проблем захватывающе интересных, ибо ставились они перед наукой и научным сообществом умом поистине гениальным.
2. Субмикрокосмос и жизнь. Оказывает ли какое-либо влияние на свойства и проявления жизни лежащий за атомами уровень материи - электроны, другие "элементарные" частицы, иные "субмикрообъекты", их свойства, структуры, присущие им типы симметрии и т.п.? Такой вопрос определенно ставится Вернадским в 20-е гг., и столь же явственно он склоняется к положительному ответу на него. Сейчас хорошо известно, что развитие биологии, как это и предвидел Вернадский, пошло в направлении позитивного разрешения занимавших его в первые десятилетия XX в. вопросов, о чем убедительно свидетельствуют возникновение субмолекулярной биологии, достижения современной генетики, в том числе радиационной генетики, и т.д.
3. Жизнь в астрономической Вселенной. В этой плоскости Вернадским ставятся такие вопросы. Представляет ли собою жизнь столь же неотъемлемо присущую Космосу форму бытия, его атрибут, т.е. вечное и неуничтожимое свойство, каковыми являются вещество (материя) и энергия (движение)? Существовал ли когда-либо Космос, полностью лишенный жизни? Если Космос немыслим без материи и энергии, то мыслим ли он вне всяких проявлений живого? Не является ли жизнь во Вселенной столь же вечной, как вечен и сам Космос? Не представляет ли в таком случае жизнь самостоятельную космическую силу, которую мы должны принимать во внимание при построении научной картины мира и в наших возможных в будущем практических расчетах? Уже сама постановка этих вопросов явственно говорит о том, в каком именно направлении Вернадский склонен был искать ответы на них: и здесь прозорливая мысль ученого далеко опережала свое время, о чем убедительно свидетельствуют, в частности, успехи, достигнутые в последние годы в направлении поисков следов внеземной жизни. В связи со сказанным выше естественно возникал также и вопрос иного рода: каковы возможные формы существования живого вещества в Космосе? Логично предположить, отмечал Вернадский, что во Вселенной живое вещество может быть представлено не одними лишь планетарными сгущениями, подобными земной биосфере. Простейшие организмы, чрезвычайно устойчивые к губительным для высокоорганизованных форм воздействиям внешней среды (низкие температуры, высокий уровень радиации и т.п.), могут существовать также в межпланетных пространствах, переносясь вместе с метеоритами и космической пылью.
4. Абиогенез и геологическая вечность жизни. В 1920-е гг. Вернадский в принципе еще не отрицал возможности абиогенеза, т.е. возникновения живого из неживого, на нашей планете в отдаленные геологические эпохи ее существования. Более того, он одним из первых обратил внимание на некоторые важнейшие условия его осуществимости (возникновение молекулярной дисимметрии исходных химических веществ, изменение их изотопного состава и др.), получивших впоследствии признание в трудах, посвященных проблеме возникновения земной жизни. Однако строго доказанным научным фактом абиогенез Вернадский никогда не считал (что соответствует положению вещей и на сегодняшний день). Накапливавшиеся новые геологические данные относительно отдаленных периодов истории Земли не позволяли допустить существования в прошлом таких эпох, когда жизни на нашей планете не было, напротив, следы жизнедеятельности простейших организмов, к удивлению, обнаруживались в самых что ни на есть древнейших геологических отложениях. Тем самым проблема абиогенеза, отмечал Вернадский, стала все более походить на задачу о квадратуре круга или вечного двигателя, т.е. трансформировалась, говоря его же словами, в неправильно поставленную проблему, не имеющую решения. Это явилось следствием того, подчеркивал Вернадский, что естествоиспытатели, по установившейся давней традиции, и качественно и количественно резко отделяли биологическое время от геологического дления, что полностью противоречит природе вещей. Если ограничиться только количественной стороной, то обнаруживается, что, согласно фактическим данным, первое совпадает со вторым, т.е. жизнь геологически вечна. Вернадский полагал, что проблема возникновения жизни на Земле теснейшим и неразрывным образом связана с проблемой образования на нашей планете биосферы, вне и помимо которой жизнь на Земле не существует и, видимо, не существовала и в прошлом. Это придает проблеме возникновения жизни на Земле сложный и многоплановый характер. В такой постановке она выходит за рамки одной только биологии и смежных с ней наук и смыкается с рядом проблем астрофизики и космохимии, космологии и астрономии и др. Впоследствии - в 1930-1940-е гг. - проблемы абиогенеза Вернадский специально уже не касался, рассматривая ее как сугубо спекулятивную гипотезу и окончательно утвердившись в убеждении атрибутивности жизни, ее геологической и космической вечности.