Контрольная работа по «Концепция современного естествознания»

Конкуренция между активно стремящимися к самосохранению системами обеспечивает отбор организационных форм и  типов поведения, более эффективных с точки зрения их неравновесного потенциала (более эффективное использование энергии). Новый уровень термодинамического неравновесия со средой как первый критерий прогресса.

Концепции самоорганизации в физике утверждается понимание сложности  микромира, Вселенной. Изменяется и представление о Вселенной существующего без возникающего нет (Пригожин 1985). В рамках классической термодинамики известно много примеров эволюции систем различной природы к единственному состоянию равновесия, однообразия, однородности (необратимый обмен теплом и выравнивание температур, необратимое расширение газа, диффузия дымового облака, расплывание капли чернил в воде, движение по инерции и остановка, равномерное распределение молекул). Закон возрастания энтропии (меры степени беспорядка) утверждает, что в замкнутой системе энтропия всегда возрастает до своего максимального значения.

Удивительная (для механики) необратимость  ряда термодинамических явлений (молекулы, разлетевшись из половины сосуда по всему  сосуду, никогда вновь не соберутся в половине, хотя из механики это никак не следует; тепло от нагретого тела, перейдя к холодному, никогда не вернется обратно, и термодинамическое равновесие самопроизвольно не нарушится) нашла свое объяснение с точки зрения теории вероятности при учете гигантского числа молекул (порядка 10¹⁹ штук в кубическом сантиметре) в любом макроскопическом объеме. Это, между прочим, означает, что упорядоченность в замкнутой (термодинамической) системе никогда не возрастает. Выравнивание температуры и разрушение существующих структур - такова судьба косной материи (в отличие от живых систем, в которых наблюдается усложнение, т.е. образование структур). Механические устройства с тепловыми двигателями явили собой практическое воплощение научных идей молекулярной физики и термодинамики.

 

Литература:

Концепции современного естествознания / под ред. С.И. Самыгина. - Ростов/нД «Феликс», 1997. - 448с.

Пригожин «Порядок и хаос» Москва, 1985г

Карл Гюстав Юнг «Психоанализ»

 

Назаретян 1996: 22-23, Седов 1993.

 

Пригожин 1985: 30-31, 95-96, .А.Седов Одна формула и весь мир. Книга об энтропии. М., 1982.

 

 

Каковы  основы закономерности самоорганизации?

 

 

Самоорганизация - процессы спонтанного  упорядочивания (перехода от хаоса  к порядку), образования и эволюции структур в открытых нелинейных средах. 

Принцип самоорганизации- после выхода из равновесия системы в ней реализуется  механизм самопроизвольного упорядочивания, и возникновения нового относительно устойчивого состава. т.е. она самоорганизуется и приобретает способности выдерживать опр. влияния не теряя своих свойств.

Эволюция - это вечная самоорганизация, поиск структурами своих оптимумов  в меняющихся условиях. Сущность ее в синергетике - это вечная борьба хаоса и порядка, структурного и  бесструктурного во Вселенной. В этой борьбе может работать бифуркационный принцип (пример с волосатым слоном). Возникающие случайности могут привести систему к повышенной неравновесности - флуктуации, т.е. отклонениям от среднего значения - и как следствие могут возникать мутации, поддержанные окружающей средой. Возврат назад практически не возможен и мутации становятся материалом эволюции, двигая ее вперед в постоянное развитие.

Самоорганизация проявляется в  форме гигантской коллективной флуктуации, поведение которой не может быть описано в рамках традиционной статистической физики. В состоянии такого перехода элементы системы ведут себя коррелированно, хотя до этого они пребывали в хаотическом движении.

В настоящее время концепция  самоорганизации получает все большее  распространение не только в естествознании, но и в социально гуманитарных разделах наук. Большинство наук изучает процессы эволюции систем, и они вынуждены анализировать механизмы их самоорганизации. Мы под самоорганизацией будем подразумевать явления, процессы, при которых системы (механические, химические, биологические и т.д.) переходят на все более сложные уровни, характеризуемые своими законами, которые не сводятся только к законам предыдущего уровня. Такие примеры мы рассматривали в предыдущих разделах. Концепция самоорганизации в настоящее время становится парадигмой. Обычно под парадигмой в науке подразумевают фундаментальную теорию, которая применяется для объяснения широкого круга явлений, относящихся к соответствующей области исследования. Примерами таких теорий могут служить классическая механика Ньютона, эволюционное учение Дарвина или квантовая физика. Сейчас значение понятия парадигмы еще больше расширилось, поскольку оно применяется не только к отдельным наукам, но и к междисциплинарным направлениям исследования. Типичным примером таких междисциплинарных парадигм являются возникшая полвека назад кибернетика и появившееся четверть века спустя синергетика. Под синергетикой в настоящее время подразумевают область научных исследований, целью которых является выявление общих закономерностей в процессах образования, устойчивости и разрушения, упорядоченных временных и пространственных структур в сложных неравновесных системах различной природы (физических, химических биологических, экологических, социальных). Определим, что лежит в основе кибернетики и синергетики. Кибернетика в основном занималась анализом динамического равновесия в самоорганизующихся системах. Она опиралась на принцип отрицательной обратной связи, согласно которому всякое отклонение системы корректируется управляющем устройством после получения сигнала информации об этом. Мы с вами сталкивались с таким примером, когда рассматривали знаки в уравнениях Максвелла, связывающих магнитные и электрические поля. Отрицательный знак в законе Фарадея и означал, что воздействие корректируется в сторону его уменьшения.  
 
Другой пример. Сам отец кибернетики Н.Винер рассказывал, как возникла эта наука. Она возникла, когда стали изобретать самонаводящиеся зенитные системы. В этих системах встретились с такой ситуацией, когда неправильно поданный корректирующий сигнал приводил к выходу из строя всей системы наведения. В общем, речь шла о том, что в системе, развивающейся по заданным законам, связь должна быть отрицательной. Пояснение вышесказанному дается рис. 5.1. В синергетике исследуются механизмы возникновения новых состояний, структур и форм в процессе самоорганизации, а не сохранения или поддержания старых форм. Она опирается на принцип положительной обратной связи, когда изменение, возникшее в системе, не подавляется или корректируется, а наоборот, накапливаются и приводят к разрушению старой и возникновению новой системы. С точки зрения приведенного Н.Винером примера процесс саморазрушения зенитного комплекса мог быть описан с синергетических позиций. В то время этот процесс считался сугубо отрицательным и его старались подавить.  
Для характеристики самоорганизующихся процессов применяют различные термины, начиная от синергетических и кончая неравновесными и даже автопоэтическими или самообновляющимися. Однако все они выражают одну и туже идею. В дальнейшем у нас речь пойдет о самоорганизующихся системах, которые являются открытыми системами, находящимися вдали от точки термодинамического равновесия. Идеи эволюции систем (космогонические, биологические, физические) получили широкое признание в науке. Однако вплоть до настоящего времени, они формулировались интуитивными понятиями. Терминологический и научный подход развивается только в настоящее время. В ранних теориях эволюций основное внимание обращалось на воздействие окружающей среды на систему. Мы более подробно это рассмотрим в теории эволюции Дарвина. В дарвинской теории происхождения новых видов растений и животных путем естественного отбора главный акцент делался на среду, которая выступала в качестве определяющего фактора. Разумеется, внешние условия среды оказывают огромное влияние на эволюцию, но это влияние не в меньшей степенизависит также и от самой системы, ее состояния и внутренней предрасположенности. Приведем два примера. У нас есть водяной пар, при его охлаждении он переходит в новую структуру в виде кристаллов. Систем более организованных, чем хаотически двигающиеся молекулы воды. Но, этот процесс как выясняется, может происходить только тогда, когда в самой среде есть дополнительные центры кристаллообразования. Т. е. необходимым условием является сама среда и ее взаимосвязи. Другой пример. Лазеры. В лазерах хаотическое спонтанное излучение превращается в строго организованное индуцированное, следствием чего и появляется монохроматическое излучения. В этих примерах мы не использовали точные характеристики упорядоченности или самоорганизованности структуры. В следующем разделе мы введем меру упорядоченности структуры энтропию и свяжем с ней протекание процессов. С точки зрения парадигмы самоорганизации стало ясным, что условием развития не только живых, но и динамических систем вообще является взаимодействие системы и окружающей среды. Только в результате такого взаимодействия происходит обмен веществом, энергией и информацией между системой и ее окружением. Благодаря этому возникает и поддерживается неравновесность, а это в свою очередь приводит к спонтанному возникновению новых структур. Таких как кристаллы или лазерное излучение. Таким образом, самоорганизация возникает как источник эволюции систем, так как она служит началом процесса возникновения качественно новых и более сложных структур в развитии системы.

 

Литература:

Найдыш В.М. Концепции современного естествознания. – М.: Гардарики, 1999. – 476с.

Спиркин «Философия»  Москва, «Гайдарики», 1999- г.

 

 

 

 

Что такое реликтовое излучение?

 

Взаимодействие излучения с  веществом на определенном этапе  привело к тому, что излучение и вещество стали эволюционировать с разным темпом. Об этом мы можем догадаться по существованию так называемого реликтового излучения, характеризующего раннюю стадию развития Вселенной, которое сейчас наблюдается в виде однородного фона длинноволнового излучения, наблюдаемого с любого направления. Частицы стремительно разлетались, взаимодействуя между собой в условиях гигантских температур, постепенно образовались облака, звезды, в недрах которых идут процессы ядерного синтеза тяжелых элементов, и к настоящему времени мы имеем то, что имеем. Но к чему же это все приведет? Все зависит от того, какова средняя плотность вещества во Вселенной. Если она больше некоторого критического значения, то реализуется модель замкнутой Вселенной. Под действием сил гравитационного притяжения расширение прекратится (примерно еще через 25 млрд. лет) и начнется сжатие, в результате которого все вещество вновь сожмется в точку. Если же плотность меньше критической, то гравитационные силы не смогут остановить расширение. Реализуется модель открытой Вселенной. Через 1015 лет звезды остынут, через 1019 они покинут свои галактики, еще через невообразимо большие промежутки времени (если известные сейчас физические законы все еще будут действовать) в результате радиоактивного распада все вещество превратится в железо, еще гораздо позже железные "капли" превратятся в нейтронные звезды и черные дыры, которые через 1067 лет испарятся. Оценить плотность наблюдаемой Вселенной непросто, хотя последние данные указывают на то, что, вероятно, она ниже критической, и Вселенная является открытой.

До сих пор во Вселенной действует  реликтовое фоновое излучение, словно эхо первых трех минут Большого взрыва. Легкая зыбь этих электромагнитных волн, обнаруженная в 1992-м спутником "Кобе", полностью подтверждает теорию рождения времени при Большом взрыве. К 2005 году будут получены новые детали сотворения мира; некоторые ученые даже надеются узнать, как начался и развивался Большой взрыв. Знания о том, в какой мере ход времени является следствием космического события, позволят сделать не таким уж фантастическим предположение, что человек мог бы манипулировать временем.

 

Литература:

Рудзитис Г.Е., Фельдман Ф.Г. Химия-11. – М.: Просвещение, 1992. .

Гладкий, Лавров «Глобальная география» Москва, 2002г.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Есть  ли такое свойство, которым обладают все живые организмы, а ни один неживой предмет не обладает?

 

Только в живых организмах происходят качественные изменения в ходе геологического времени, т.е. эволюция;

Вернадский выдвинул предположение, что живые организмы сами по себе эволюционируют. Он поставил вопрос: «Есть ли у жизни начало?», на который он отвечает в поддерживаемой им концепции вечной жизни о том, что Земля существует вечно, и поэтому жизнь на ней не имеет начала.

Можно сказать, что материю можно считать живой, если она продолжает "делать что-либо" (двигаться, участвовать в обмене с окружающей средой и т.д.) в течение более длительного отрезка времени, чем по нашим понятиям могла бы делать неживая материя в подобных условиях. Парадоксальным образом можно сказать, что живая материя строго подчиняется законам механики, вопреки термодинамике. Кроме того, живым образованиям присуще их самоусложнение с течением времени.

Как мы полагаем в настоящее время, основой живой материи являются молекулы ДНК. Но живы ли они - эти химические соединения, набор атомов, каждый из которых "подчиняется" установленным для него законам неживой природы?

Живые системы более сложные  и разнообразные по составу и  структуре, чем неживые. В эволюции биосферы чётко прослеживается рост разнообразия (биохимическое единство и морфологическое многообразие видов) и сложности живых систем (доядерные и ядерные клетки, многоклеточные растения, беспозвоночные и позвоночные организмы).

Жизнь характеризуется и новой  формой отражения (информационного моделирования) мира и передачи информации. Исходным принципом, на котором строятся отношения со средой биологических систем, является опережающая модель мира. Опережающие формы отражения на уровне живого (раздражимость, чувствительность, психика) приходят на смену реактивным и избирательным формам отражения в неживой материи. Появилось активное отношение к факторам среды, их разделение на вредные и способствующие её сохранению (Анохин 1978: 8). В эволюции живого огромную роль играет управление и память, механизм хранения, извлечения информации в интересах организма (Моисеев 1998: 107).

 

Литература:

Солопов Е.Ф. Концепции современного естествознания. – М.: ВЛАДОС

 

Алексеев «Философия»  Москва. 1997г.

 

Максаковский  «Географическая картина мира» в 3 т. Москва, 1994-1996г.

 

Когда возникли почти все современные  типы живых существ? А когда появился самый поздний класс животных?

 

Существуют  несколько  гипотез,  по-разному  объясняющих  появление  жизни  на Земле:  1.Креационизм  –   божественное   сотворение   живого;2.   концепция многократного   спонтанного   зарождения   жизни   из   неживого    вещества (сторонником ее был Аристотель, который считал, что живое может возникать  и в результате разложения почвы); 3. концепция происхождения жизни  в  результате процессов, подчиняющихся физич. и хим. законам; 4.  концепция стационарного

состояния,  в  соответствии  с  которой  жизнь  сущ.  вечно;  5.   концепция панспермии – внеземного происхождения жизни. Особое место  в  естествознании отводится двум последним. Согласно гипотезе панспермии,  жизнь  занесена  из космоса  либо  в  виде  спор   микроорганизмов,   либо   путем   намеренного «заселения»  планеты  разумными  пришельцами   из   других   миров.   Прямых свидетельств в пользу этого нет. Да и сама теория панспермии  не  предлагает никакого механизма для объяснения первич. возникновения  жизни  и  переносит проблему в другое место Вселенной.  Либих  считал,  что  атмосферы  небесных тел, а также вращающихся космических  туманностей  можно  рассматривать  как вековечные  хранилища  оживленной  формы,  как  вечные  плантации   органич. зародышей, откуда жизнь рассеивается в виде этих зародышей во  Вселенной.  В 1865 г. немецкий врач Г. Рихтер  выдвинул  гипотезу  космозоев (космических зачатков), в  соответствии  с  которой  жизнь  является  вечной  и  зачатки, населяющие мировое пространство,  могут  переноситься  с  одной  планеты  на другую. Его гипотеза была поддержана многими выдающимися  учеными.  Подобным образом мыслили Кельвин, Гельмгольц и др.  в  начале  нашего  века  с  идеей радиопанспермии  выступил  Аррениус.  Он  описывал,  как  с  населенных  др.

существами  планет уходят в мировое пространство частички  вещества,  пылинки и живые споры микроорганизмов. Они сохраняют свою жизнеспособность, летая  в пространстве Вселенной за счет светового  давления.  Попадая  на  планету  с подходящими условиями для жизни, эти споры начинают на ней новую жизнь.  Для обоснования панспермии обычно используют  наскальные  рисунки,  напоминающие живые организмы, или появления НЛО. Сторонники же теории вечности жизни  (де Шарден и др.) считают, что  навсегда  существующей  Земле  некоторые  виды вынуждены, были вымереть или  резко  изменить  численность  в  тех  или  иных местах планеты из-за изменения внешних условий.  Четкой  концепции  на  этом пути не выработано,  поскольку  в  палеонтологической  летописи  Земли  есть некоторые разрывы и неясности.  Согласно  Шардену,  в  момент  возникновения вселенной Бог слился с материей и дал ей вектор  развития.  Т.о.  мы  видим, что эта концепция тесно взаимодействует с креоционизмом. Существуют разные точки зрения на проблему  возникновения  жизни  на  Земле. Например, по мнению Вернадского - она появилась одновременно  с  образованием Земли. Рихтер считал, что жизнь занесена из космоса (концепция  панспермии). В настоящее время, широкое  признание  получила  гипотеза,  сформулированная советским ученым акад. А. И. Опариным и  английским  ученым  Дж.  Холдейном. Она исходит из предположения о постепенном возникновении жизни на  Земле  из неорганических  веществ  путем   длительной   абиогенной   (небиологической) молекулярной эволюции. Взгляды  этих  ученых  представляют  собой  обобщение доказательств  возникновения  жизни  на  Земле  в  результате  закономерного процесса  перехода  химической  формы  движения  материи   в   биологическую (Образование простых органич.  соединений.)  Для обоснования этого   они рассматривают условия, существовавшие на планете  несколько  миллиардов  лет назад: На начальных этапах  своей  истории  Земля  представляла  раскаленную планету. Вследствие  вращения  при  постепенном  снижении  t  атомы  тяжелых элементов перемещались к центру, а на  поверхности  концентрировались  атомы легких элементов (водорода,  углерода,  кислорода,  азота).  При  дальнейшем охлаждении планеты появились химические соединения: метан,  углекислый  газ,