Автор работы: Пользователь скрыл имя, 13 Февраля 2013 в 14:06, реферат
В последние десятилетия в биологической науке произошли поистине революционные изменения, благодаря чему она выдвинулась на передний план естествознания, начала активно способствовать и, частично, задавать направление научно-техническому прогрессу. Биология превратилась в точную науку с хорошо развитой системой строгих понятий, позволяющих делать широкие теоретические обобщения и предсказания.
В результате исследований были сформулированы два основных закона, или начала, термодинамики. Первый гласит, что энергия не рождается и не исчезает, а только переходит из одной формы в другую. Второе начало термодинамики рассматривает, как этот переход осуществляется. Многочисленные опыты показали, что не вся внутренняя энергия замкнутой системы может быть использована, то есть может перейти в механическую работу. Часть ее рассеивается, переходя в тепло. Отношение, показывающее степень рассеивания энергии, называется энтропией. Второй закон термодинамики гласит: в замкнутых системах при необратимых процессах энтропия возрастает, а при обратимых – остается неизменной
Наряду с теоретическими работами физиков над проблемами законов термодинамики, этой же проблемой, но применительно к биологии, в начале 20-го века занимался биолог-теоретик Эрвин Симонович Бауэр. В то время биология как наука еще не была достаточно развита. Еще не был известен состав клеток и их основные функции, и было общепринятым считать, что жизнь – это некоторое вещество с особыми свойствами. В микроскоп живое вещество различных живых организмов выглядело практически одинаково в виде клеток с желеобразной массой (которая получила название протоплазма).
Основной задачей, которую поставил перед собой Э. Бауэр - определить основные термодинамические свойства живых веществ, за которое он принимал молекулы белков в особом, неравновесном состоянии.
Несмотря на целый ряд ошибочных предположений, принципиальным научным достижением Э. Бауэра в этой работе является неопровержимое доказательство того, что живые организмы могут находиться только в устойчивом неравновесном термодинамическом состоянии Э. Бауэром был сформулирован «Всеобщий закон биологии» в следующей редакции: «Все и только живые системы никогда не бывают в равновесии и исполняют за счет своей свободной энергии постоянную работу против равновесия, требуемого законами физики и химии при существующих внешних условиях». По существу этот закон является Первым законом термодинамики биологических систем.
Э. Бауэром также был сформулирован «Принцип устойчивого неравновесия живых систем»: «Для живых систем характерно именно то, что они за счет своей свободной энергии производят работу против ожидаемого равновесия».
Позже теория Э. Бауэра была полностью подтверждена работами И.Пригожина, Г. Хакенаи Р. Тома. Как утверждает И. Пригожин: «…и биосфера в целом, и ее различные компоненты, живые или неживые, существуют в сильнонеравновесных условиях. В этом смысле жизнь, заведомо укладывающаяся в рамки естественного порядка, предстает перед нами как высшее проявление происходящих в природе процессов самоорганизации ».4
Второй закон
термодинамики биологических си
Из этого закона вытекают следующие следствия:
1.В живых организмах ни один процесс не может происходить непрерывно, а должен чередоваться с противоположно направленным: вдох с выдохом, работа с отдыхом, бодрствование со сном, синтез веществ с расщеплением и т.д.
2.Состояние живого организма никогда не бывает статическим, а все его физиологические и энергетические параметры всегда находятся в состоянии непрерывных колебаний относительно средних значений, как по частоте, так и по амплитуде.
Пятьдесят пять лет назад в "Теоретической биологии" Э.Бауэр заметил, что биология не есть прикладная физика или химия, что "все специальные законы..., которые будут открыты отдельными ветвями биологии,... должны оказаться специальными... проявлениями всеобщих законов движения, свойственных живой материи". Задачу теоретической биологии, причем задачу ближайшую, Э.Бауэр видел в разработке общих законов движения живой материи. Задача эта, однако, не решена и поныне. В качестве аналога таких общих законов Э.Бауэр предлагал устройство теоретической физики, приводя примеры из механики Ньютона и статистической физики.
На смену профессионального дробления наук пришло осознание общих проблем, общих направлений, по которым ведется совместный поиск. Поэтому одной из центральных проблем биологии является проблема дисциплинарной интеграции в биологии, которая следует общей тенденции в развитии философии науки, в частности философии биологии, - тенденции синтеза логики и методологии науки с культурологическими подходами. В настоящее время вопросы биологии рассматриваются не только в связи с физикой, кибернетикой и другими точными науками, то есть в качестве интегрированной уже науки (в рассматриваемом случае физико-химической биологии), но и в связи с социальными и гуманитарными науками. Такой интегрированной наукой можно назвать экологию, которую невозможно считать единой наукой, сходной по своему статусу с физикой, химией, биологией.
1 Доклад группы сотрудников Института химической биологии и фундаментальной медицины «Наноматериалы и наноустройства на основе нуклеиновых кислот».
2 История и методология естествознания, 2006.
3 Большой энциклопедический словарь (электронная версия)
4
И.Пригожин, И. Стенгерс. «Порядок из хаоса.»
(http://www.scorcher.ru/art/