Физика за пределами Стандартной модели

Теоретическая ФЭЧ

Теоретическая ФЭЧ строит теоретические модели для объяснения данных, полученных в действующих экспериментах, получения предсказаний для будущих экспериментов и разработки математического инструментария для проведения исследований такого рода. На сегодняшний день основным орудием в теоретической физике элементарных частиц является квантовая теория поля. В рамках этой теоретической схемы любая элементарная частица рассматривается как квант возбуждения определённого квантового поля. Для каждого типа частиц вводится собственное поле. Квантовые поля взаимодействуют, в этом случае их кванты могут превращаться друг в друга.

Главным результатом современной теоретической ФЭЧ является построение Стандартной модели физики элементарных частиц. Данная модель базируется на идее калибровочных взаимодействий полей и механизме спонтанного нарушения калибровочной симметрии (механизм Хиггса).

Перед физиками, работающими в области теоретической ФЭЧ, стоят две основные задачи: создание новых моделей для описания экспериментов и доведение предсказаний этих моделей (в том числе и Стандартной модели) до экспериментально проверяемых величин. Второй задачей занимается феноменология элементарных частиц.

Концепция взаимодействия в ФЭЧ

Взаимодействие частиц в ФЭЧ принципиально отличается от взаимодействия объектов в других областях физики. Классическая механика изучает движение тел, которые, в принципе, могут друг с другом взаимодействовать. Однако механизмы этого взаимодействия в классической механике не уточняются. В противоположность этому, ФЭЧ уделяет одинаковое внимание как самим частицам, так и процессу их взаимодействия. Связано это с тем, что в ФЭЧ удаётся описать электромагнитное, сильное и слабое взаимодействие как обмен виртуальными частицами. Важным постулатом в таком описании явилось требование симметрии нашего мира относительно калибровочных преобразований.

Равноправие частиц и их взаимодействий красивым образом проявляется в суперсимметричных теориях, в которых постулируется существование в нашем мире ещё одной скрытой симметрии: суперсимметрии. Можно сказать, что при преобразовании суперсимметрии частицы превращаются во взаимодействия, а взаимодействия — в частицы.

Уже отсюда видна исключительная фундаментальность ФЭЧ — в ней делается попытка понять многие свойства нашего мира, которые до этого (в других разделах физики) принимались лишь как данность.

Экспериментальная ФЭЧ

Экспериментальная физика элементарных частиц делится на два больших класса: ускорительную и неускорительную.

Ускорительная ФЭЧ — это разгон долгоживущих элементарных частиц в (ускорителе) до высоких энергий и столкновение их друг с другом или с неподвижной мишенью. В процессе такого столкновения удаётся получить очень высокую концентрацию энергии в микроскопическом объёме, что приводит к рождению новых, обычно нестабильных, частиц.

Неускорительная ФЭЧ — это процесс «пассивного наблюдения» за нашим миром. В неускорительных экспериментах исследуются элементарные частицы естественного происхождения.

Физика за пределами Стандартной модели

Физика за пределами Стандартной модели (иначе называемая Новая физика) относится к теоретическим разработкам, которые необходимы, чтобы объяснить недостатки Стандартной модели, такие как происхождение массы, сильная CP-проблема, нейтринные осцилляции, асимметрия материи и антиматерии, происхождение тёмной материи и тёмной энергии. Другая проблема заключается в математических основах самой Стандартной модели — Стандартная модель не согласуется с общей теорией относительности в том смысле, что одна или обе теории распадаются в своих описаниях на более мелкие при определенных условиях (например, в рамках известных сингулярностей пространства-времени, таких как Большой взрыв и горизонты событий чёрных дыр).

11. Основные этапы развития химии

При изучении истории развития химии возможны два взаимно дополняющих подхода: хронологический и содержательный.

При хронологическом подходе историю химии принято подразделять на несколько периодов. Следует учитывать, что периодизация истории химии, будучи достаточно условной и относительной, имеет скорее дидактический смысл.

При этом на поздних этапах развития науки в связи с её дифференциацией неизбежны отступления от хронологического порядка изложения, поскольку приходится отдельно рассматривать развитие каждого из основных разделов науки.

Как правило, большинство историков химии выделяют следующие основные этапы её развития:[3]

1. Предалхимический период: до III в. н.э.

В предалхимическом периоде теоретический и практический аспекты знаний о веществе развиваются относительно независимо друг от друга. Происхождение свойств вещества рассматривает античная натурфилософия, практические операции с веществом являются прерогативой ремесленной химии.

2. Алхимический период: III – XVI вв.

Алхимический период, в свою очередь, разделяется на три подпериода:[4]

· александрийскую,

· арабскую

· европейскую алхимию.

Алхимический период – это время поисков философского камня, считавшегося необходимым для осуществления трансмутации металлов.

В этом периоде происходит зарождение экспериментальной химии и накопление запаса знаний о веществе; алхимическая теория, основанная на античных философских представлениях об элементах, тесно связана с астрологией и мистикой. Наряду с химико-техническим "златоделием" алхимический период примечателен также и созданием уникальной системы мистической философии.

3. Период становления (объединения): XVII – XVIII вв.

В период становления химии как науки происходит её полная рационализация. Химия освобождается от натурфилософских и алхимических взглядов на элементы как на носители определённых качеств. Наряду с расширением практических знаний о веществе начинает вырабатываться единый взгляд на химические процессы и в полной мере использоваться экспериментальный метод. Завершающая этот период химическая революция окончательно придаёт химии вид самостоятельной науки, занимающейся экспериментальным изучением состава тел.

4. Период количественных законов (атомно-молекулярной теории): 1789 – 1860 гг.

Период количественных законов, ознаменовавшийся открытием главных количественных закономерностей химии – стехиометрических законов, и формированием атомно-молекулярной теории, окончательно завершает превращение химии в точную науку, основанную не только на наблюдении, но и на измерении.

5. Период классической химии: 1860 г. – конец XIX в.

Период классической химии характеризуется стремительным развитием науки: создаётся периодическая система элементов, теория валентности и химического строения молекул, стереохимия, химическая термодинамика и химическая кинетика; блестящих успехов достигают прикладная неорганическая химия и органический синтез. В связи с ростом объёма знаний о веществе и его свойствах начинается дифференциация химии – выделение её отдельных ветвей, приобретающих черты самостоятельных наук.

12.Химическое учении о строении вещества.

Веществом называют каждый отдельный вид материи, обладающий при данных условиях определенными физическими свойствами, например: вода, железо, кислород и др.

Элемент или элементарное вещество, состоит из атомов только одного вида. Соединение или сложное вещество, состоит из двух или более различных атомов.

В настоящее время известно более 100 химических элементов. Основу живых систем составляют только 6 элементов, получивших название органогенов: С, Н, О, N, Р, S - их общая весовая доля составляет 97,4 %. За ними следуют еще 12 элементов, которые принимают участие в построении многих физиологически важных компонентов биосистем: Na, K, Ca, Mg, Mn, Fe, Si, Al, Cl, Cu, Zn, Co. Их весовая доля в организмах - 1,6 %.

В настоящее время известно около 8 млн. химических соединений. Из них подавляющее большинство (около 96 %) – это органические соединения, основной строительный материал которых все те же 6 + 12 элементов. Из остальных химических элементов природа создала лишь около 300 тыс. неорганических соединений.Так из миллионов органических соединений в построении живого участвуют лишь несколько сотен.Из 100 известных аминокислот в состав белков входят только 20.

13. Основные идеи эволюционной химии

Ответ на вопрос о возникновении органической жизни ищется в настоящее время в эволюционной химии. Ее иногда называют также предбиологией – наукой о самоорганизации химических систем. Под самоорганизацией понимают самопроизвольное повышение упорядоченности уровней сложности материальных динамических, т.е. качественно изменяющихся систем.

В рамках эволюционной химии выделяется два подхода к проблеме самоорганизации: субстратный и функциональный. Функциональный подход сосредотачивает внимание на исследовании самих процессов самоорганизации материальных систем, на выявлении законов, которым подчиняются эти процессы. Здесь эволюционные процессы часто рассматриваются с позиций кибернетики. Крайней точкой зрения в этом подходе является утверждение о полном безразличии к материалу эволюционирующих систем.

Субстратный подход состоит в исследовании вещественной основы биологических систем, т.е. элементов-органов и определенной структуры входящих в живой организм химических соединений. Результатом субстратного подхода к проблеме биогенеза (т.е. происхождение жизни) является получение информации об отборе химических элементов и структур.

Действительно, налицо определенный отбор химических элементов для создания эволюционирующих систем. В настоящее время известно более 100 химических элементов, однако, основу живых систем составляют только 6 элементов, получивших название органогенов: С, Н, О, N, Р, S, общая весовая доля которых составляет 97,4 %. За ними следуют еще 12 элементов, которые принимают участие в построении многих физиологически важных компонентов биосистем: Na, K, Ca, Mg, Mn, Fe, Si, Al, Cl, Cu, Zn, Co. Их весовая доля в организмах »1,6 %.

Об отборе свидетельствует и общая химическая картина мира. В настоящее время известно около 8 млн. химических соединений. Из них подавляющее большинство (около 96 %) – это органические соединения, основной строительный материал которых все те же 6 + 12 элементов. Интересно, что из остальных химических элементов Природа создала лишь около 300 тыс. неорганических соединений.

Принцип отбора действует и далее. Так из миллионов органических соединений в построении живого участвуют лишь несколько сотен.

Далее: из 100 известных аминокислот в состав белков входят только 20.

Важно отметить, что из такого узкого круга отобранных природой органических веществ сформировался весь труднообозримый мир живого.

Каковы же принципы отбора химических соединений - своеобразной “химической подготовки” к образованию сложнейших биологических систем?

Оказалось, что определяющая роль здесь принадлежит катализаторам, т.е. веществам, активирующим молекулы реагентов и повышающим скорость химических реакций. Однако, катализаторы не остаются неизмененными в ходе химических реакций: их активность либо падает, либо возрастает.

Функциональный подход в его широком понимании, при котором изучаются процессы, динамика элементов системы, характеризуемые как особый устойчивый тип поведения этих элементов (или подсистем), т. е. как их производная функция.

Функциональный подход сосредотачивает внимание на исследовании самих процессов самоорганизации материальных систем, на выявлении законов, которым подчиняются эти процессы. Здесь эволюционные процессы часто рассматриваются с позиций кибернетики.

Крайней точкой зрения в этом подходе является утверждение о полном безразличии к материалу эволюционирующих систем.

Опарин предполагал, что решающая роль в превращении неживого в живое принадлежит белкам. Белки способны образовывать гидрофильные комплексы: молекулы воды образуют вокруг них оболочку. Эти комплексы могут обособляться от водной фазы и образовывать так называемые коацерваты (<лат. сгусток, куча) с липидной оболочкой, из которой затем могли образоваться примитивные клетки. Существенный недостаток этой гипотезы – она не опирается на современную молекулярную биологию.

Это вполне объяснимо, поскольку механизм передачи наследственных признаков и роль ДНК стали известны сравнительно недавно.

Холдейн (Кембриджский университет) в 1929 г. опубликовал свою гипотезу, согласно которой, живое также появилось на Земле в результате химических процессов в богатой диоксидом углерода атмосфере Земли, и первые живые существа были, возможно, «огромными молекулами». Он не упоминал ни о гидрофильных комплексах, ни о коацерватах, но его имя часто упоминается рядом с именем Опарина, а гипотеза получила название гипотезы Опарина-Холдейна.)

Решающую роль в возникновении жизни впоследствии отводили появлению механизма репликации молекулы ДНК. Действительно, любая сколь угодно сложная комбинация аминокислот и других сложных органических соединений – это еще не жизнь. Ведь важнейшее свойство жизни – ее способность к самовоспроизведению. Проблема здесь в том, что сама по себе ДНК «беспомощна», она может функционировать только при наличии белков-ферментов (например, молекула ДНК-полимеразы, «расплетающая» молекулу ДНК, подготавливая ее к репликации).

Остается открытым вопрос, как самопроизвольно могли возникнуть такие сложнейшие «машины» как пра-ДНК и нужный для ее функционирования сложный комплекс белков-ферментов.

В последнее время разрабатывается идея возникновения жизни на основе РНК, т.е. первыми организмами могли быть РНК, которые, как показывают опыты, могут эволюционировать даже в пробирке. Условия для эволюции таких организмов наблюдаются при кристаллизации глины. Эти предположения основаны, в частности, на том, что при кристаллизации глин каждый новый слой кристаллов выстраивается в соответствии с особенностями предыдущего, как бы получая от него информацию о строении. Это напоминает механизм репликации РНК и ДНК.

Таким образом, получается, что химическая эволюция началась с неорганических соединений, и первые биополимеры могли быть результатом автокаталитических реакций малых молекул алюмосиликатов глины.

14. Проблема происхождения жизни: история и современность.

Гипотезы зарождения жизни на Земле: 1) креационизм (не случайное, а запрграммированное появление жизни, божественное создание); 2) самопроизвольное, случайное зарождение из неживого путем биохимии, существование добиологических форм преджизни; 3) концепция стационарного состояния - жизнь существовала всегда, но в разных формах; 4) космологическая концепция - жизнь на Землю занесена извне из Космоса; 5) концепция панспермии — внеземного происхождения жизни; 6) концепция происхождения жизни на Земле в историческом прошлом в результате процессов, подчиняющихся естественнонаучным законам.

Доминирующей концепцией возникновения жизни в науке по сей день остается концепция биохимической эволюции, согласно которой жизнь на Земле появилась в результате сложных процессов самоорганизации, подчиняющимся, с точки зрения современного уровня развития науки, физическим, химическим и биохимическим законам. В развертке концепции биохимической эволюции фундаментальную роль сыграли коацерватная гипотеза А.И. Опарина и концепция генобиоза Дж. Холдейна. В современных условиях разработка проблемы происхождения жизни исходит из системного видения всей природы и признания предбиологической эволюции, опирается на синергетические идеи самоорганизации, идеи коэволюции общества и природы и т.д.

Современная наука, как и прежде, внимательно анализирует данные в пользу концепции панспермии, число которых в научном обиходе в последнее время растет и требует к себе взвешенного отношения.

15. Сущность революции биологии 20 века.

Самое важное - возникновение молекулярной биологии, генетики, формирование нового теоретического представления о живом. Формируется биотехнология (напр., стволовые клетки).

Выявляются новые типы закономерностей – неклассическая теория эволюции, синтетическая теория эволюции:

- исследования в области биохимии;

- исследования в области молекулярной биологии;

- на основе изучения генных структур.

Хромосомная теория наследственности:

· 1900 год – формирование законов передачи наследственной информации (Гидефриз, Коллинсон, Чарль Марк)

20-30 годы – развитие экспериментальных исследований. В результате обнаружено:

1) наследственность носит дискретный характер

2) носители информации – гены

3) гены в хромосомах располагаются линейно

4) в природу существуют мутации, но можно вызывать искусственные мутации.

· 1910 -1915 годы - теоретическая разработка теории наследственности, основные представители: Вейсман, Морган и др.

· 1953 год - построение структуры ДНК – был представлен процесс развития организма, где ДНК вступает как матрица.

· 80 – 90 годы - Разработка проектов по картированию геномов растений и животных. Происходит развитие нетрадиционных биотехнологий, исследуется проблема клонирования, разрабатываются отдельно генно-инженерные проекты: попытки создания условия для создания в частности инсулина, большое внимание стволовым клеткам. А так же излечение СПИДА и герпеса, лекарство против гриппа.

Проблема изучения генома человека – в течении 12 лет, завершена в 2001 году, в результате было портировано 3 млрд. букв гена человека из них идентифицировано 29 121 ген. В гене 750 мегабайт информации. Выяснено, что больше всего генов отвечают за деятельность мозга – 3195 генов, 8 генов за создание эритроцитов. Картировано порядка 600 живых организмов. У бактерии 145 килобайт информации, у кишечной палочки – 1 мегабайт, у мушки – 30 мегабайт, у мыши – 750 мегабайт информации, куриный геном – 250 мегабайт информации, где 60% общих генов. Геном Фугу – 90 мегабайтов, 75% общих генов. Нерасшифрованные куски цепей были названы «мусорные гены».

Исследование человека всегда опирается на естественнонаучные дисциплины, среди которых выделяют физическую антропологию, анатомию, физиология, физиологию ВНД, нормальную и патологическую физиологию. Промежуточные науки: биохимия и биофизика. Большой вклад в исследование человека внесли исследования, относящиеся к медико-биологическим дисциплинам: техническая кибернетика, общая теория систем и другие. Большой интерес к человеку как биологическому существу вызван прежде всего проблемами, которые непосредственно связаны с продолжительностью жизни человека, качеством жизни и здоровья, выяснением влияние образа жизни, пищевого поведения в профессиональной деятельности людей (профессиональная патология).

16.Основные направления развития современного биологического знания.

Как отметил Т. В. Лойт, гносеологическая ситуация, в которой происходит развитие современного биологического познания, характеризуется рядом особенностей, из которых следует выделить следующие три:

1) многоуровневость биологических исследований, отражающая реальную структуру организации живого. Многоуровневым предметом исследования оказалась как живая форма материи вообще, так и все ее отличительные свойства и особенности (наследственность, эволюция, саморегуляция, активность и т. д.);

2) превращение жизни в объект общенаучного исследования, который разделяется на типологически несходные предметные области и где встречаются (в том числе в самой биологии) исторически сложившиеся типологически несходные подходы, методы, способы организации знания, описания и объяснения;

3) утверждение в современной науке в целом тенденции к многомерному видению объектов исследования вместе с признанием закономерности множественности форм добывания знаний в науке и множественности многообразия теоретико-концептуальных схем воссоздания одного и того же объекта.

Биология развивается в трёх основных направлениях: традиционая биология; физико-химическая биология; эволюционная биология.

Так же развиваются смежные науки: биотехнология, социобиология, генетика, молекулярная биология и т.д.

Остается множество неизученных областей. Так, например, "мусорные гены" не расшифованы до сих пор.

17. Понятие биосферы

Биосфе́ра — оболочка Земли, заселённая живыми организмами и преобразовываемая ими; глобальная экосистема Земли. Начала формироваться не позднее, чем 3,8 млрд лет назад, когда на нашей планете стали зарождаться первые организмы. Она проникает во всю гидросферу, верхнюю часть литосферы и нижнюю часть атмосферы, то есть населяет экосферу. Биосфера представляет собой совокупность всех живых организмов. В ней обитает более 3 000 000 видов растений, животных, грибов и бактерий. Человек тоже является частью биосферы, его деятельность превосходит многие природные процессы и, как сказал В. И. Вернадский: «Человек становится могучей геологической силой».

Французский учёный-естествоиспытатель Жан Батист Ламарк в начале XIX в. впервые предложил концепцию биосферы, ещё не введя самого термина. Термин «биосфера» был предложен австрийским геологом и палеонтологом Эдуардом Зюссом в 1875 году.

Целостное учение о биосфере создал биогеохимик и философ В. И. Вернадский. Он впервые отвёл живым организмам роль главнейшей преобразующей силы планеты Земля, учитывая их деятельность не только в настоящее время, но и в прошлом.

Основные уровни организации живого:

1) Молекулярный уровень организации жизни. Представлен разнообразными молекулами и молекулярными комплексами, находящимися в живой клетке. Основные процессы: объединение молекул в особые комплексы; осуществление, кодирование и передача генетической информации. Этот уровень изучает молекулярная биология и биологическая химия.

2) Субклеточный уровень.

3) Клеточный уровень организации жизни. Представлен свободно живущими одноклеточными организмами и клетками, входящими в многоклеточные организмы. Элементарная единица – клетка. Наука, которое изучает строение и ф-ии клеток называется цитологией.

4) Тканевый уровень организации жизни. Представлен тканями, объединяющими клетки определенного строения, размеров, расположения и сходных функций. Ткани возникли в ходе исторического развития вместе с многоклеточностью. У многоклеточных организмов они образуются в процессе онтогенеза как следствие дифференцировки клеток. Гистология – наука, изучающая ткани организма.

5) Органный уровень организации жизни. Представлен органами организмов. У простейших пищеварение, дыхание, циркуляция веществ, выделение, передвижение и размножение осуществляются за счет различных органелл. У более совершенных организмов имеются системы органов. У растений и животных органы формируются за счет разного количества тканей. Уровень изучается анатомией и физиологией.

6) Организменный (онтогенетический) уровень организации жизни. Представлен одноклеточными и многоклеточными организмами растений, животных, грибов и бактерий. Элементарная единица – организм.

7) Популяционно-видовой уровень организации жизни. Представлен в природе огромным разнообразием видов и их популяций. Компоненты: группы родственных особей, объединённых определённым генофондом и специфическим взаимодействием с окружающей средой; генетическое своеобразие; свободное скрещивание внутри популяций; особи занимают определённый ареал; морфологические, физиологические и биохимические сходства.

8) Биоценотический уровень. Представлен в виде биоценозов (сообществ) – популяций разных видов, живущих на одной территории.

9) Биогеоценотический уровень организации жизни. Представлен разнообразием естественных и культурных биогеоценозов во всех средах жизни. Компоненты: популяции различных видов; факторы среды; пищевые сети, потоки веществ и энергии; основные процессы; биохимический круговорот веществ и поток энергии, поддерживающие жизнь; подвижное равновесие между живыми организмами и абиотической средой (гомеостаз); обеспечение живых организмов условиями обитания и ресурсами (пищей и убежищем).

10) Биосферный уровень организации жизни. Представлен высшей, глобальной формой организации биосистем — биосферой. Компоненты: биогеоценозы; антропогенное воздействие (воздействие человека). Основные процессы: активное взаимодействие живого и неживого вещества планеты; биологический глобальный круговорот веществ и энергии; активное биогеохимическое участие человека во всех процессах биосферы, его хозяйственная и этнокультурная деятельность. Науки, ведущие исследования на этом уровне: экология.

18. Экосистемный (биогеоценотический) уровень организации живого мира

Биосферный (биогеоценотический) уровень

Как правило, биоценозы состоят из нескольких популяций и являются компонентами уже более сложной биологической системы – биогеоценоза. Биогеоценоз представляет собой единство живого (биоценоза) и неживого, то есть определенного участка земной поверхности (биотопа). Биогеоценоз – это подвижная, открытая, развивающаяся система. Она постоянно обменивается веществом и энергией с другими биогеоценозами и с окружающим пространством.

Биогеоценоз как целостная саморегулирующаяся система состоит из нескольких подсистем. Это первичные системы – продуценты. Они перерабатывают неживую материю, превращая ее в органическое вещество своих тел (растения, водоросли, некоторые микроорганизмы). Вторичные системы представлены консументами, которые получают энергию за счет органического вещества, синтезированного продуцентами (все травоядные животные), далее идут консументы второго порядка – хищники. Живые организмы после своего отмирания (органический детрит) перерабатываются редуцентами, то есть микроорганизмами, разлагающими остатки органической материи до минеральных веществ. Эти вещества, попадая в почву, вновь используются растениями, и круговорот веществ замыкается. Следовательно, в биогеоценозе происходит круговорот веществ, в котором живые организмы являются главной движущей силой.

Устойчивость и саморегуляция биогеоценозов увеличивается пропорционально разнообразию составляющих его элементов. Выпадение одного или нескольких компонентов биогеоценоза может привести к необратимому нарушению равновесия и к его гибели. Это указывает на тесную взаимосвязь организмов всех уровней в биогеоценозе посредством пищевых цепей и пищевых сетей. В связи с этим высокоорганизованные организмы не могут существовать без более простых.

Совокупность всех биогеоценозов планеты образует биосферу. Биосферный уровень организации живого – это наивысший уровень, охватывающий все явления жизни на Земле. Живое вещество планеты (совокупность всех живых организмов на планете, в том числе и человека) и преобразованная им окружающая среда – это и есть биосфера. Следовательно, биосферный уровень объединяет все другие уровни организации жизни на Земле. На этом уровне протекают вещественно-энергетические круговороты, вызванные жизнедеятельностью организмов и образующие в сумме большой биосферный круговорот.

Учение о биосфере разработал В. И. Вернадский. Он доказал тесную связь органического мира на планете как единого нераздельного целого с геологическими процессами. Благодаря биогенной миграции атомов живое вещество выполняет свои геохимические функции и является мощной геологической силой.

19.Основные научные концепции антропогенеза.

Антропосоциогенез - процесс историко-эволюционного формирования физического типа человека, первоначального развития его трудовой деятельности, речи и его социальное становление. Можно выделить несколько концепций антропосоциогенеза: креационистская, трудовая, игровая, психосоматическая, семиотическая и др.

Впервые стройное обоснование гипотезы эволюции опубликовал Ж.Б. Ламарк в 1802 и 1809 гг. В соответствии с эволюционной теорией Дарвина (1850-60-е гг) считается, что 5-8 млн лет назад возникли первые гуманоидные существа, ставшие промежуточным звеном между обезьяной и человеком. Антропологи озабочены поисками «недостающего звена» в биологической эволюции от обезьяноподобного предка человека к Homo sapiens.

В 19 в. получила распространение трудовая теория Энгельса («Роль труда в процессе превращения обезьяны в человека»), которая дополняет эволюционную теорию: труд, начинающийся с изготовления орудий труда, создал человека. В результате глобального изменения климата и похолодания предки человека вынуждены были спуститься с деревьев и обеспечить себе условия выживания. В ходе труд. деятельности рука становится более гибкой и свободной, появл. прямохождение, увеличивается объем головного мозга и в результате появл. членораздельная речь. Труд стал не только биологической основой антропогенеза, но и источником социальности и культуры человека, способствовал регулированию брачных отношений, переходу от первобытного стада к обществу, появл. нравственности.

Существуют альтернативные трудовой концепции подходы, связывающие происхождение человека с возникновением культуры, т.к. она формирует человеческий разум и тело.

Игровая концепция (Человек играющий Хейзинга)- человеку, чтобы обосноваться в социальном обществе, необходимо постичь его законы и принципы, часто это наблюдается при игре (у детей, а также у взрослых). Игра – основа происхождения религии, искусства, права, философии, форма творческой деятельности человека. Она порождает культуру.

Согласно психосоматической модели (Фрейд), возникновение культуры и человека обусловлено появлением культа, фундаментальные основания которого – тотем и табу.

Семиотическая модель рассматривает культуру как особую знаково-символическую реальность, сердцевиной которой явл. язык. Человек становится субъектом той или иной культуры, лишь овладев ее языком. Язык определяет границы, свойства действительности и самого человека. Язык – творец культуры и человека, а не только средство общения.

В настоящее время биологи придерживаются синтетической теории эволюции. Краткая суть синтетической теории эволюции заключается в следующем: наследственная информация хранится в клетках живых существ в виде сложных молекул РНК или ДНК, отрезки которых, кодирующие определённые белки или управляющие их синтезом, называются генами; на более высоком уровне ДНК может быть оформлена в комплексы – хромосомы. Гены изменяются под воздействием разнообразных факторов, такие изменения называются мутациями. Для эволюции значимы те мутации, что происходят в половых клетках и передаются потомству. Мутации могут быть вредными, нейтральными или дать преимущество. Организмы, имеющие новые признаки, выживают, и признаки остаются у потомства. При изменении среды они могут сменить свою значимость (стать более или менее выгодными). Существенно, что изменение наследственности на значимом уровне занимает обычно очень длительное время – многие поколения, тем более, что и условия редко меняются резко. Огромную роль играют рекомбинации – перетасовка вариантов генов, когда они отличаются у двух родителей; за счёт рекомбинаций разнообразие создаётся даже в отсутствие новых мутаций. Значительная же часть признаков не имеет большой адаптивной – приспособительной – ценности, они могут меняться довольно случайно, по статистическим законам, что называется генетико-автоматическими процессами, варианты которых – генный дрейф, "эффект основателя", "эффект бутылочного горлышка" – проявляются в некоторых специфических, хотя и нередких, условиях.

Другими вариантами синтетической теории эволюции являются, например, разнообразные варианты мутационизма. Согласно им, изменения наследственности происходят не в течение длительного времени, а практически одномоментно и дают сразу новую форму организмов.

20.Этические аспекты развития генной инженерии.

Генная технология дала человеку преимущество, которым он раньше не обладал: целенаправленно и быстро изменить природную среду (мир растений и животных) и самого себя. То, на что естественной эволюции требуются миллионы лет, человек может совершить теперь за сравнительно небольшой отрезок времени. Геном млекопитающих уже стал объектом экспериментов. В 2001-2003 гг. официально завершено изучение человеческого генома, что даст человеку возможность влиять себя и на свое потомство.

Очевидно, что уже сегодня генная технология и биотехнологии могут вмешиваться в судьбу человека.

Даже такое генетическая паспортизация (составление личных паспортов, в которых отмечается генетическая предрасположенность к наследственным и некоторым другим заболеваниям) требует биоэтической экспертизы, т.к. вызывает обеспокоенность возможностью вмешательства в личную жизнь граждан и опасностью генетического апартеида – дискриминации по состоянию здоровья.

Если все, что удается генной инженерии с микроорганизмами и отдельными клетками, принципиально возможно сделать с человеком, а именно с человеческой яйцеклеткой, то становятся реальными: направленное изменение наследственного материала; идентичное воспроизведение генетически запрограммированной особи (клонирование); создание химер (человек-животное) из наследственного материала разных видов. Человек становится объектом генной технологии. При этом некоторые ученые считают, что их деятельность ни в чем не должна быть ограничена: все, что они хотят, они также могут и делать. Однако если перестройка генома взрослого индивида по медицинским показаниям или по его желанию полностью приемлема в этическом отношении, то совершенно иная ситуация возникает при изменении генома зародышевых клеток, так как:

• эта деятельность может быть квалифицирована как проведение исследований на еще не рожденных индивидах, что само по себе аморально;

• если плохо сконструированная машина может быть разобрана, то аналогичное действие в случае неудачно завершившегося эксперимента с геномом человека уже невозможно;

• если допущенные при конструировании машины просчеты ограничиваются единичным объектом, то ошибочно сконструированный геном способен к распространению (передаче потомству);

• характер взаимодействия «новых» генов с геномом в целом все еще изучен недостаточно, и перестройка генома зародышевых клеток может приводить к возникновению непредсказуемых последствий.

Поэтому научное "любопытство любой ценой" крайне опасно, оно трудно совместимо с гуманистической природой этики.

Новые сконструированные организмы, например, генетически модифицированные продукты, попавшие в нашу среду обитания, будут принципиально отличаться от тех вредных веществ, угрожающих человеку и природе, действие которых изучено и может быть ограничено.

21.Тенденции развития науки второй половины 20 века.

22.Синергетический подход в естествознании

Природа иерархически структурирована в несколько видов открытых нелинейных систем разных уровней организации: в динамически стабильные, в адаптивные, и наиболее сложные — эволюционирующие системы. Связь между ними осуществляется через хаотическое, неравновесное состояние систем соседствующих уровней. Неравновесность является необходимым условием появления новой организации, нового порядка, новых систем, т.е — развития. Когда нелинейные динамические системы объединяются, новое образование не равно сумме частей, а образует систему другой организации или систему иного уровня.

Общее для всех эволюционирующих систем: неравновесность, спонтанное образование новых микроскопических (локальных) образований, изменения на макроскопическом (системном) уровне,

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: