Гуманитарное знание

2) у каждой особи ДНК  всех соматических клеток (клеток  тела) совершенно одинакова. 

 

Заключение

В молекулах ДНК клеток человека запрограммирована генетическая информация, контролирующая каждый миг  нашей жизни. Это касается здоровья, нормального развития, продолжительности  жизни, наследственных болезней, сердечно-сосудистых заболеваний, злокачественных опухолей, предрасположенности к тем или иным инфекционным заболеваниям, старости и даже смерти.

Правильно и образно сказал об этом в свое время в романе «Лезвие бритвы» писатель Иван Ефремов: «Наследственная память человеческого  организма – результат жизненного опыта неисчислимых поколений, от рыбьих наших предков до человека, от палеозойской эры до наших дней. Эта инстинктивная  память клеток и организма в целом  есть тот автопилот, который автоматически  ведет нас через все проявления жизни, борясь с болезнями, заставляя  действовать сложнейшие автоматические системы нервной, химической, электрической  и невесть какой еще регулировки.  Чем больше мы узнаем биологию человека, тем более сложные системы мы в ней открываем».

Вопросы по теме

1. Какие два типа нуклеиновых  кислот содержатся в живых  клетках?

2. Кто является материальным  носителем генетической информации  у вирусов?

3. Как выглядит модель  структуры молекулы ДНК?

4. Что такое ген?

5. Что участвует в процессе самовоспроизведения молекул ДНК происходит?

6. Какие основные характеристики ДНК как носителя генетической информации можно отметить? 

 

 

  

 

4.Задание 4 (5). Самоорганизация  в неживой природе

Введение

1.     Феномен самоорганизации

2.     Синергетическая концепция самоорганизации

3.     Основные примеры самоорганизации неживой природы

Заключение

Вопросы по теме

Введение

Процессы самоорганизации  в неживой природе в должной  мере рассматриваются научной дисциплиной, именуемой синергетикой. Ее основоположниками  считаются Г. Хакен и И. Пригожин. Закономерности явлений самоорганизации, открываемые синергетикой, не ограничиваются областью неживой природы: они распространяются на все материальные системы. Как отмечает Г. Хакен, принципы самоорганизации, изучаемые этой наукой, распространяются «от морфогенеза в биологии, некоторых аспектов функционирования мозга до флаттера крыла самолета, от молекулярной физики до космических масштабов эволюции звезд, от мышечного сокращения до вспучивания конструкций» («Синергетика». М., 1980. С. 16).

1. Феномен самоорганизации

Свое понимание феномена самоорганизации И. Пригожин связывает  с понятием диссипативной структуры  — структуры спонтанно возникающей  в открытых неравновесных системах. Классическими примерами таких  структур являются такие явления, как  образование сотовой структуры  в подогреваемой снизу жидкости (т.н. ячейки Бенара), «химические часы» (реакция Белоусова — Жаботинского), турбулентное движение и т.д.

В книге И. Пригожина и  И.Стенгерс «Порядок из хаоса» процесс возникновения диссипативных структур объясняется следующим образом. Пока система находится в состоянии термодинамического равновесия, ее элементы (например: молекулы газа) ведут себя независимо друг от друга, как бы в состоянии гипнотического сна, и авторы работы условно называют их генами. В силу такой независимости к образованию упорядоченных структур такие элементы неспособны. Но если эта система под воздействием энергетических взаимодействий с окружающей средой переходит в неравновесное «возбужденное» состояние, ситуация меняется. Элементы такой системы «просыпаются от сна» и начинают действовать согласованно. Между ними возникают корреляции, когерентное взаимодействие. В результате и возникает то, что И. Пригожин называет диссипативной структурой. После своего возникновения такая структура не теряет резонансного возбуждения, которое ее и порождает, и одним из самых удивительных свойств такой структуры является ее повышенная «чувствительность» к внешним воздействиям. Изменения во внешней среде оказываются фактором генерации и фактором отбора различных структурных конфигураций. Материальная система такого типа включается в процесс структурогенеза или самоорганизации. Если предполагается, что именно неравновесность является естественным состоянием всех процессов действительности, то естественным оказывается и стремление к самоорганизации как имманентное свойство неравновесных процессов. Схематическое описание возникновения диссипативных структур и связанного с ними процесса структурогенеза объясняет и название дисциплины. Термин «синергетика» образован от греческого «синергиа», которое означает содействие, сотрудничество. Именно «совместное действие» или когерентное поведение элементов диссипативных структур и является тем феноменом, который характеризует процессы самоорганизации.

2. Синергетическая концепция  самоорганизации

1. Объектами исследования  являются открытые системы в  неравновесном состоянии, характеризуемые  интенсивным (потоковым, множественно–дискретным)  обменом веществом и энергией  между подсистемами и между  системой с ее окружением. Конкретная  система погружена в среду,  которая является также ее  субстратом.

2. Среда — совокупность  составляющих ее (среду) объектов, находящихся в динамике. Взаимодействие  исследуемых объектов в среде  характеризуется как близкодействие  — контактное взаимодействие. Среда  объектов может быть реализована  в физической, биологической и  другой среде более низкого  уровня, характеризуемой как газоподобная, однородная или сплошная. (В составе системы реализуется дальнодействие — полевое и опосредствованное (информационное) взаимодействие.)

3. Различаются процессы  организации и самоорганизации.  Общим признаком для них является  возрастание порядка вследствие  протекания процессов, противоположных  установлению термодинамического  равновесия независимо взаимодействующих  элементов среды (также удаления  от хаоса по другим критериям). (Организация, в отличие от  самоорганизации, может характеризоваться,  например, образованием однородных  стабильных статических структур.)

4. Результатом самоорганизации становится возникновение, взаимодействие, также взаимосодействие (например, кооперация) и, возможно, регенерация динамических объектов (подсистем) более сложных в информационном смысле, чем элементы (объекты) среды, из которых они возникают. Система и ее составляющие являются существенно динамическими образованиями.

5. Направленность процессов  самоорганизации обусловлена внутренними  свойствами объектов (подсистем)  в их индивидуальном и коллективном  проявлении, а также воздействиями  со стороны среды, в которую  ''погружена'' система.

6. Поведение элементов  (подсистем) и системы в целом,  существенным образом характеризуется  спонтанностью — акты поведения  не являются строго детерминированными.

7. Процессы самоорганизации  происходят в среде наряду  с другими процессами, в частности  противоположной направленности, и  могут в отдельные фазы существования  системы как преобладать над последними (прогресс), так и уступать им (регресс). При этом система в целом может иметь устойчивую тенденцию или претерпевать колебания к эволюции либо деградации и распаду. Самоорганизация может иметь в своей основе процесс преобразования или распада структуры, возникшей ранее в результате процесса организации.

О соотношении синергетики  и самоорганизации следует вполне определенно сказать, что содержание, на которое они распространяются, и заложенные в них идеи неотрывны  друг от друга. Они, однако, имеют и  различия. Поэтому синергетику как  концепцию самоорганизации следует  рассматривать в смысле взаимного  сужения этих понятий на области  их пересечения

3. Основные примеры самоорганизации  неживой природы

Среди неживой природы, в  качестве основных примеров самоорганизации  синергетисты называют следующие пять:

1) Лазер. «Отягощенные энергией атомы стараются излучить лишнюю энергию, но начинают делать это согласованно, так как попадают под влияние волны первого из атомов, начавшего излучение.»

2) Автоколебательные химические реакции типа Белоусова-Жаботинского. При взаимодействии нескольких веществ существует определенное соотношение их концентраций, вокруг которого кинетика реакции становится циклической: концентрация одного из реагентов то увеличивается, то уменьшается. При наличии красителя колебания визуализируются: красный, синий, красный, синий… При этом можно наблюдать регулярную структуру спиралей или цилиндров.

3) Тепловая конвекция. Если плоский сосуд с жидкостью накрыть крышкой так, что крышка вплотную накрывает жидкость, то при нагреве снизу в жидкости формируется система регулярно расположенных вихрей. Направление вращения двух соседних вихрей противоположно.

4) Равновесные фазовые переходы. К этому примеру самоорганизации относятся: переходы типа «вода-лед» и др.; кристаллизация, испарение, плавление, переход ферромагнитного в парамагнитное, переход жидкого гелия в состояние сверхтекучести, переход материалов в сверхпроводящее состояние и т.п.

5) Разнообразные явления в твердом теле. Возникновение акустических колебаний под действием электрического поля (диод Ганна) и подобные явления.

Заключение

Самоорганизация (и саморазвитие) может происходить как в открытых, так и закрытых системах. Необходимым  условием самоорганизации является коммуникация между элементами системы, которая может осуществляться через  непосредственный контакт или с  помощью различных каналов передачи информации. При этом самоорганизация  осуществляется путем подбора и  соединения (сборки, синтеза, интеграции) элементов. В биологическом и  социальном мире дополнительным условием самоорганизации является появление  специальных регуляторов, способных  осуществлять управление элементами системы.

Вопросы по теме

1.Что называется диссипативной  структурой?

2. Что является объектами  исследований в синергетической концепции самоорганизации?

3. Чем обусловлена направленность  процессов самоорганизации?

4. Чем можно представить  равновесные фазовые переходы?

5. Назовите пять примеров  самоорганизации неживой природы?

6. В каких системах  может происходить самоорганизация?  

 

 

  

 

 

  

 

 

  

 

 

  

 

 

  

 

 

  

 

 

  

 

 

  

 

 

  

 

 

  

 

 

  

 

 

 

Задание 5 (5).  Масса покоя частицы равна m₀ кг. Частица движется с ускорением. В Различные моменты времени частица имела скорости соответственно v1, v2 , v3 , v4 , v5 , v6 , v7, v8 , v9 , v10 .   Определите массу m частицы относительно неподвижной системы отсчета при каждой из приведенных скоростей. Постройте график зависимости массы от скорости движения частицы. Опишите его.

№ вар.	mo	v1	v2	v3	v4	v5
5	1,68×10 -27	0	100000	120000	140000	180000

Решение:                         

 

где   — масса покоя тела,   — скорость его движения, с – скорость света, равная 3×10⁸ м/с.

Ответ: 

 

m1	m2	m3	m4	m5
1,68∙10-27	1,787∙10-27	1,846∙10-27	1,9∙10-27	2,1∙10-27

Рис. 1. Динамика изменения  массы тела

Из графика видно, что  при увеличении скорости движения частицы  её масса относительно неподвижной  системы отсчета также увеличивается.

Задание 6(5). Космический  корабль отправляется к далекой  звезде со скоростью v км/с и достигает  ее окрестностей через t лет по часам  корабля. Сколько лет пройдет  на Земле?

№	5
t	25
v	8,5×104

Решение:

Темп хода движущихся часов.

Пусть в точке х₀` движущейся системы координат k` происходит последовательно два события в моменты t₁ и t₂. В неподвижной системе координат k эти события происходят в разных точках в моменты t₁ и t₂. Интервал времени между этими событиями в движущейся системе координат равен ∆ t` = t<sub>2</sub>` - t₁`, а в покоящейся ∆ t = t₂ - t₁.