Министерство образования Российской ФедерацииЯрославский государственный университет им. П.Г. Демидова

О . В . Б а б а н а з а р о в а

КОНЦЕПЦИИСОВРЕМЕННОГО ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ

Часть 1

Учебное пособие

Ярославль 2000

2

ББК Б.я73 Б12

Бабаназарова О.В.Концепции современного естествознания. Часть 1: Учеб. пособие / Яросл. гос.

ун-т. Ярославль, 2000. 44 с.ISBN 5-8397-0059-2

В первой части пособия содержатся вводные темы курса, позволяющие излагатьматериал о неживой, живой природе и человеке с позиций современной научнойпарадигмы. Рассматривается история естествознания, основные понятияестествознания, отличие живой материи от неживой.

Предназначено для студентов гуманитарных факультетов университета и длявсех, кто интересуется проблемами современного естествознания. Используетсяфилософский, культурологический и эволюционно-синергетический подход.

Рецензенты: Ярославский филиал Московской Академии предпринимательства;канд биол. наук, доц. Л.В. Воронин

ISBN 5-8397-0059-2 © Ярославскийгосударственныйуниверситет, 1999

© Бабаназарова, О.В., 1999

Бабаназарова Ольга ВладимировнаКонцепции современного естествознания

(План 1999 г.)

Редактор, корректор А.А. АладьеваКомпьютерная верстка И.Н. Ивановой

Лицензия ЛР № 020319 от 30.12.96.

Подписано в печать 25.12.99. Формат 60х84/16.Бумага тип. Усл.печ.л. 2,6. Уч.-изд.л. 2,8. Тираж 150 экз. Заказ

Оригинал-макет подготовленв редакционно-издательском отделе ЯрГУ.

Отпечатано на ризографе.

Ярославский государственный университет150000 Ярославль, ул. Советская, 14

3

Предисловие

Программа дисциплины "Концепции современного естествознания",утверждена государственным комитетом Российской Федерации по высшемуобразованию в 1995 году. Она предназначена содействовать получениюширокого базового высшего образования. Изучение этой дисциплины нагуманитарных факультетах преследует цель ознакомления студентов снеотъемлемым компонентом культуры – естествознанием, с рациональнымметодом познания, с новой целостной парадигмой мировидения. Даннаядисциплина - это не новости из первых рук в области физики, химии илибиологии, это попытка междисциплинарного синтеза с использованиемфилософского, культурологического и эволюционно-синергетическогоподходов. В настоящее время появилась учебная и методическая литература покурсу. В процессе обучения мы используем как базовые два учебникаА.А. Горелова (1997, 1999) и под редакцией В.Н. Лаврененко (1997). Ксожалению, как показала практика, возникает большая сложность в усвоенииматериала студентами. И здесь видится две причины: во-первых, недостаточноеколичество времени для изучения (изначально на курс планировалось отвестидо 300 часов общего времени в течение двух или трех семестров, действительноже это в лучшем случае 100 часов в одном семестре), во-вторых, у студентовпервых курсов еще нет вопросов, на которые призвана дать ответы даннаядисциплина. С целью максимального использования отведенного времени вданном учебном пособии я попыталась изложить несколько вводных вопросовкурса, чтобы помочь студенту включиться в понимание нового предмета,привлекая его школьные знания по естествознанию. С целью формированиясинтетического подхода к преподаванию курса в вводных лекциях освещенонесколько тем, которые позволяют излагать материал о неживой материи,жизни и человеческом обществе с позиций современной парадигмы в науке.

4

Введение

Наличие у человека как биологического вида разума, опирающегося наречь и включающего способность формулировать и использовать абстрактныепонятия, обусловило формирование к настоящему времени очень сложноорганизованного сообщества. Организация этого сообщества постоянноизменяется во времени, изменяется и сам человек. Как взаимодействует человекс окружающим миром? Что называется - вопрос вопросов. Здесь представляетсяуместным следующая аналогия. Для цельного представления Единуюреальность Бытия можно представить в виде сферы, окружающей человека, апроцесс познания этой реальности - в виде многогранного кристалла,вписанного в нее. Форма кристалла во многом зависит от культуры*, впространстве и времени которой живет человек. Одни из граней кристаллапознаются наукой, другие – искусством, третьи – религиозным опытомчеловечества. Очевидно, что чем больше граней у кристалла, тем ближе он ксфере, и чем ближе к центру место наблюдателя внутри, тем большевозможность увидеть взаимное расположение граней, тем более цельноепредставление о мире будет создано. Именно сейчас нужно суметь соединить вединое целое все знания и весь опыт человечества и получить таким образомкачественно новое, расширенное и целостное представление о Мире и законахего Бытия.

Являясь частью культуры человечества, наука - это не только совокупностьзнаний, но и панорама развития и разворачивания смелых гипотез, проследитьход которых - значит увидеть увлекательнейшую часть человеческой истории.Для каждого периода истории присуще свое видение мира, своя парадигма*.Ввел это принципиально новое понятие Т. Кун (1975), по его словам, это"...признанные всеми научные достижения, которые в течение определенноговремени дают модель постановки проблем и их решений научномусообществу". По сути, это определенные границы, в которых лежит научноезнание того или иного периода, оно является общепринятым, изложено вучебниках. Свойственно оно и массовому сознанию, охватывая его в той илииной степени. Наука развивается не только эволюционным путем накопленияотдельных знаний, но и революционным путем смены парадигм. Реализуетсяцепочка: парадигма – накопление новых сведений – революционноепреобразование – новая парадигма. Автором курса руководило желаниепоказать, как зародилось и развивалось естественнонаучное знание,усложнялась его структура, как возрастало его значение для человека, вплоть досовременности, когда без этих знаний стало невозможно рациональноевыполнение любой профессиональной деятельности.

* Понятия, помеченные звездочкой, включены в словарь терминов (см. в конце книги).

5

В предметной области науки относительно четко выделяются системызнаний о природе – естествознание, системы знаний о позитивно значимыхценностях бытия индивида, групп, государств, человечества – гуманитарныенауки и система наук о мышлении – философские науки. Стремительноенакопление и развитие знаний, взрыв научно-технической революции непозволяет отдельному индивиду усвоить весь объем информации, накопленныйчеловечеством, происходит специализация, которая как бы разводит на разныеполюса познания гуманитарных и естественнонаучных дисциплин. Английскийписатель Ч. Сноу (1973) выдвинул гипотезу "двух культур" – научно-технической и художественно-гуманитарной. По его мнению, настолькодалеких, что понимание между ними просто невозможно. Тем не менее,очевидно, что на пороге третьего тысячелетия возможность устойчивогоразвития общества, предотвращения глобальных кризисов, а такженациональных и иных конфликтов тесно связана с уровнем образованияобщества. В условиях лавинообразного нарастания информации и бурныхизменений в социально-экономической сфере необходима существеннаякорректировка приоритетов и акцентов в системе знаний, сближениеестественнонаучной и гуманитарной культуры, повышение критериев морали.Во многих странах мира происходит интенсивный поиск новой парадигмыобразования. Ее основные черты – фундаментальность, целостность,направленность на удовлетворение интересов личности.

Полноценное высшее образование должно удовлетворять некоторымобщим требованиям, независимым от профиля подготовки специалистов.Высшая школа должна, прежде всего, давать целостное представление осовременной естественнонаучной картине мира, заложить научный фундаментдля оценки профессиональной деятельности, способствовать творческомуразвитию личности и верному выбору индивидуальной программы жизни набазе познания особенностей, потребностей и возможностей человека.

Сегодня на передний план выдвигается идея единства и самоценностивсего живого, имеющая несомненную важность для правильного осознаниячеловеком своих прав и обязанностей, а также целей и последствий своейпрофессиональной деятельности.

Воспитать не только образованного, но и высоконравственного человека –вот современный гуманистический императив высшей школы.

Итак, цели данного курса:1. Показать науку как часть культуры в ее величии, проблемах и

противоречиях.2. На примере отдельных открытий развернуть панораму исторических

изменений в самих подходах научных исследований.3. Сформировать целостное представление об общности законов развития

неживой и живой природы, о единой методологической базе развития истановления естествознания.

6

Тема 1. Предмет и задачи естествознания.История естествознания

1. Предмет и цели естествознания. Структура естествознания.2. История естествознания:а) природоведение архаических формаций. Вавилон, Египет, Древняя

Греция;б) IV - XIV века – схоластико-теологический период;в) XV - XVIII века – метафизический период;г) XVIII - XX(начало) века – классический период;д) XX - XXI – современный период. Этика науки.

1. Предмет и цели естествознания.Структура естествознания

Естествознание – система наук о природе, или естественных наук, взятыхв их взаимной связи, как целое. Естествознание – одна из 3-х основныхобластей научного знания – о природе, обществе, мышлении.

Предмет естествознания – различные формы движения материи вприроде. Материальные носители, образующие лестницу последовательныхуровней структурной организации материи: их взаимосвязи, внутренняяструктура и генезис. Основные формы всякого бытия – пространство и время,закономерная связь явлений природы.

Термином природа чаще всего обозначают совокупность объектов исистем материального мира в их естественном состоянии, не являющимсяпродуктом трудовой деятельности человека.

Цели естествознания двоякие:1. Находить сущность явлений природы, их законы и на этой основе

предвидеть или создавать новые явления.2. Раскрывать возможность использования на практике познанных законов,

сил и веществ природы. Построение новой деятельности.Методы естествознания.Эмпирические. Наблюдение – целенаправленное восприятие явлений

объективной действительности. Описание – фиксация средствамиестественного или искусственного языка сведений об объектах. Измерение –сравнение объектов по какой-либо шкале. Эксперимент – наблюдение вспециально создаваемых и контролируемых условиях.

Теоретические. Формализация – построение абстрактно-математическихмоделей. Аксиоматизация – построение теорий на основе аксиом. Гипотетико-дедуктивный метод – создание системы дедуктивно связанных между собойгипотез, из которых выводятся утверждения об эмпирических фактах.

7

Существуют разные подходы к классификации методов, так, по областиприменения различают: всеобщие, общенаучные и конкретно-научные методы.

Структура естествознания.Исходя из предмета познания – все естествознание может быть разделено

на знание о неорганической и органической природе, как и природа делится наживую и неживую, с учетом общего хода от более простых, низших ступеней иформ до наивысших и сложнейших.

Раздвоение природы на живую и неживую, которое зарождается впределах химии (поскольку химические соединения дифференцируются нанеорганические и органические) можно представить так:

неорганическая (путь к неживой природе) геология…физика, химия

органическая (путь к живой природе) биология…

Накопленные знания в области естествознания, если свести их в одноцелое, составляют 95% знаний о неживой природе и 5% о живой (из них 1% очеловеке).

2. История естествознания

Каждый из народов древности имел свой свод определенныхэмпирических познаний, который помогал людям в повседневной жизни ипередавался из поколения в поколение.

Евреи, арабы имели на заре цивилизации лишь эмпирическое знание оприроде и окружающих их предметах. Китайцы, будучи народом практическими не вдаваясь, по мнению З. Гюнтера (1909), особо в теоретическиерассуждения об окружающих их силах природы, стремились использоватьподобное знание в своей повседневной жизни. Так, еще до новой эры они умеливзрывать скалы порохом.

А) Природоведение архаических формаций (Вавилон и Египет)Одной из первых известных нам цивилизаций была цивилизация на

территории современного Ирака (Месопатамия, т.е. Междуречье – Евфрата иТигра). Вавилонские ученые, которых греки и римляне звали халдеями*,пользовались всемирной славой как чародеи, мудрецы, обаятели, маги,чернокнижники, астрологи и знатоки оккультных наук. В этом значении словохалдей употреблялось в Европе вплоть до XIX века. Астрономическиенаблюдения и некоторые связанные с ними вычисления и сейчас удивляютсвоей точностью. Вавилонские математики изобрели десятичное счисление,установили меры веса, разработали начатки алгебры и геометрии. Египетскоеприродоведение не только не уступало ассиро-вавилонскому, но во многомпревосходило последнее. Развивалось оно кастой жрецов, к которым

8

принадлежали и египетские врачи. Необходимой ступенью получения права напрактику для врача в Фивах (1 тыс. до н.э.) было посвящение в низшие чиныжрецов Амона, при его храме проходило и обучение основам мастерства.Египтянами была изучена в первом приближении картина звездного неба,замечено различие между звездами и планетами.

Существует мнение, что ученых-мыслителей Древнего Египта, Персии,Вавилона, Индии объединял труднообъяснимый интеллектуальный потенциал.Знание о мире вещей, о сущностных проявлениях человека и духа сплеталось вединое таинство посвящения в Древних Мистериях. Практически это то, чтосейчас относится к оккультным наукам, магии и колдовству - сакральныезрелища, в которых посвящаемому в символической форме открывалисьсокровенные истины. Так, интересно, что в большинстве религий мирвозникает из хаоса, из ничего, из бесформенного состояния... . В то же времявавилонский халдей и египетский жрец могли препарировать труп,обрабатывать металлы, следить за движением планет, приготавливать лекарстваиз растений, решать математические задачи. Зачаточная наука представляласобой практически одновременное накопление и определеннуюсистематизацию физических, химических и биологических знаний обокружающем мире. Сейчас все больше свидетельств, что первые греческиемыслители провозглашали свои открытия после посвящения в МистерияхВавилона, где сплеталось религиозное и интуитивное знание. Так, естьсвидетельства, что Гераклит около 20 лет провел в Персии, Фалес и Пифагорбыли в Египте.

Если в Вавилоне развитием зачаточной науки занимались халдеи, вЕгипте – жрецы, то в Древней Греции это были те, кто не мог отделитьмышление от самого своего физического существования. Именно в Грецииоформляется тот подход, который мы называем научным. Этот периодназывается натурфилософским (от латинского natura – природа, философияприроды). Отсутствие кропотливых наблюдений замещает широкоеустремление ума. Древнегреческие мыслители явились родоначальникаминауки не по сумме знаний, которую они скорее заимствовали от более древнихцивилизаций, а с рождением нового метода познания – логического. Онпоявился на "Агоре", где нужно было отстаивать, доказывать свое мнениепутем рассуждений, тем самым придавая им упорядоченность, структурность исогласованность.

Греческая культура являет собой столь высокий и всеобъемлющий полетмысли, что практически нет области знаний, в основе которой не лежали бытруды мыслителей этого времени. Самым лучшим способом ознакомления сдревней культурой, безусловно, является чтение древних авторов. Здесь же мыостановимся лишь на небольшом количестве имен и открытий, связанных сестествознанием древности и последующих эпох, по большей части имеющихотношение к Западноевропейской культуре и к биологическим наукам. И через

9

этот исторический экскурс охарактеризуем основную научную парадигму тогоили иного времени.

Древняя ГрецияФалес (V - IV вв. до н.э.) – природа возникает из первичного материала –

воды - в ходе естественного развития. Фалес писал: “Средоточие жизненнойсилы и энергии, рождающая сила, становой хребет и узы всего организма –влага живого тела, представляет собой лишь каплю космического океана,катящего и в ней свои глубокотекущие воды”. Из воды произошло “все, чтоесть, что было и что будет”.

Анаксимен (V - IV вв. до н.э.). – заменил воду воздухом. Разрежаясь,воздух претворяется в огонь, а сгущаясь, дает сперва жидкие, а потом твердыетела.

Анаксимандр (V - IV вв. до н.э.) – существует особая первостихия,незримое первовещество.

Гераклит Эфесский (530 - 470 гг. до н.э.) – “плачущий философ”.Единство всех природных явлений, порождаемых движением ивзаимодействием элементов космоса, основой которого является огонь. “Мир –и мертвый и живой – это поток бесконечно изменяющихся явлений. Он –вечное возникновение и исчезновение, вечное создание и разрушение,непрерывное становление”. Движущей силой гармонии природы считалединство противоположностей. Это миропонимание будет доведено до блеска вучении ИНЬ-ЯНЬ в древнем Китае, а в Европейской культуре останется какдиалектика Гераклита: “...все течет. Течет вечно и неизменно, не пребывая впокое ни на миг – все движется и ничто не пребывает”. Точное знаниеполучило от Гераклита три великих идеи: идею вечного движения, идеюединства Вселенной и идею закономерно протекающих в ней явлениях.

Эмпедокл (490 - 430 гг. до н.э.) – развитие идей Гераклита. В основе мирачетыре стихии: огонь, воздух, вода и земля. Движущими силами он считалЛюбовь и Ненависть, Дружбу и Вражду. “То любовью соединяется все воедино,то ненавистью все несется в разные стороны”. Один из первых выдвинулидею вечности вещества. Знаток природных явлений, правильно объяснялсолнечное затмение. В преданиях же присутствует как полумифическаяфигура – маг и волшебник. Осталась легенда, что в конце жизни он бросился вкратер вулкана Этна. По одной версии, чтобы скрыть причину смерти иостаться в памяти людей полубогом. По другой, чтобы выяснить причинуизвержений, пусть в последний миг – но знать... .

Демокрит (460 - 370 гг. до н.э.), “смеющийся философ”. Мир состоит изнеделимых атомов в бесконечном пространстве, которые постоянносоединяются и разъединяются, они однородны по качеству, но разнородны повеличине, массе, форме: вся природа возникает из различных сочетаний атомов.“Не существует ничего, кроме атомов и пустого пространства”. Движущая

10

сила – изначальная необходимость: “ничего не происходит случайно, но всесовершается по некоторой причине и необходимости”.

Аристотель (384 - 322 гг. до н.э.) В материи дана лишь возможностьреального мира, в форме – осуществление этой возможности путем движений иизменений (движущая причина), идущих к определенной цели (конечнаяпричина).

Аристотель написал 28 книг (приписывают ему около 300 сочинений),систематизировав знания по физике, этике, аналитике, поэзии, возникновениюживотных. Вершиной развития логического метода явился труд Аристотеля –"Логика", основы этой науки и по сей день преподаются по этой книге. ИменемАристотеля принято называть и первую научную революцию, а по сути -рождение науки. С его именем связывают и зарождение биологии как науки.Аристотель заложил принципы классификации животных, основысравнительной анатомии и сравнительной эмбриологии: разрабатывал идею“биогенетического закона”, обосновал единство происхождения животных. В"темные века" Европы, по образному выражению Л.Н. Гумилева, читали двекниги: Библию и Аристотеля. На личности последнего остановимся несколькоподробнее. Современники, а за ними и историки, свидетельствуют, чтоАристотель имел тощие ноги, маленькие глазки, шепелявил и выделялсясвоими нарядами, кольцами и прическами, речи его были насыщены сарказмом.

В 17 - 37 лет – ученик Платона, что, впрочем, не помешало емупровозгласить: “Платон мне друг, но истина дороже”. Царь МакедонииФилипп II поручил Аристотелю воспитание своего сына Александра, которыйвпоследствии говорил: “Я чту Аристотеля наравне с моим отцом потому,что если отцу я обязан жизнью, то Аристотелю – всем, что дает ей цену”.Вблизи Афин, в Ликейоне, он создает школу-ликей (отсюда слово лицей) –школу прогуливающихся учеников. Аристотель учил своего сына во всемпридерживаться золотой середины, поэтов – не копировать жизнь, аорганизовывать ее, мыслителей – системе логики, ученых – методологии науки.

Замечательным мажорным аккордом в симфонии греческой научноймысли и практики был александрийский период.

На берегу Средиземного моря Александр основал город – Александрию.Место было выбрано так умно и так удачно, что новый город разросся сневероятной быстротой и со временем затмил в самое короткое время значениеАфин. Здесь, в Александрии, развились все силы греческого ума. В библиотекеАлександрийского музеума было 700 000 томов книг (книгопечатания еще небыло). Там были ботанический сад, зверинец для 300 наблюдателей,астрономическая обсерватория, одновременно сюда стекалось до 14 000различных работников. Процветание научной мысли в Александрии связано сполной терпимостью династии Птолемеев ко всем религиям инациональностям.

В начале новой эры закатывается век Александрии. В 391 г. н.э. подруководством христианских фанатиков чернь расправилась с гигантским

11

наследием греческой и римской культуры. Храм Сераписа был разрушен дооснования и сравнен с землей, приборы, библиотеки сожжены.

Б) IV-XIV века – схоластико-теологический период“Credo ut intellegam” -Верую, чтобы знать.

После погрома в Александрии вплоть до XIV века очевидно угасаниенаучных изысканий в Европе. Самым блестящим представителем интересов иидеологии церкви, ее "душой" был Блаженный Августин (354 - 430 гг.). Невыделяя его имя в ряд естествоиспытателей, но признавая его неоспоримыедостоинства как мыслителя, попытаемся встать на позиции его видения мира,иначе как же можно прочувствовать ту парадигму, в которой жилочеловечество добрую тысячу лет. Для него вся природа была созданиемвсесильного и всеблагого творца: его явления, картины, законы должны лишьиллюстрировать бесконечное величие, нетленную красоту и вечную славу бога;а данные и обобщения науки о природе важны лишь постольку, поскольку ониспособны подтвердить спасительные истины священного писания и непротиворечат словам апостолов. Растения, животные, их организация и нравырасценивались с узкопрактической точки зрения, классификации строились всогласии с учением о шести днях творения.

Наука в Европу возвращалась через арабский Восток и Испанию(мусульманскую). Завоевав Египет и Персию, арабы нашли тут довольновысокую культуру. Первоучителями арабов были изгнанные из Византииученые и философы, они переводили на сирийский язык произведенияАристотеля, Теофраста, Диоксирида, Плиния, Галена. В начале IX векаоткрывается в Багдаде нечто вроде университета – детище халифа аль Мансура,пристанище многочисленных ученых и ищущей знания молодежи. Начатоеэтим халифом дело продвигается вперед Гарун-ар Рашидом, оставившим послесебя легендарную славу. Выискивают научные сочинения на греческом,сирийском и еврейском языках. Основоположником арабской химии считаетсяГебер, который жил, по видимому, в Х веке, арабы называли его "царем науки",сейчас можно добавить – "алхимии". Он утверждал, что если сжечь крота, томожно получить особую соль, которая способна превратить железо в серебро, амедь – в золото. В то же время он умел изготовлять азотную, серную иуксусную кислоты, умел пользоваться такими манипуляциями, как обжигание,перегонка и т.п. Так что и химикам ничего не остается делать, как признать внем прародителя современной химии. Нельзя не упомянуть и такие известныеимена как Авиценна (Ибн-Сина, 980 - 1037 гг.) – первоклассный врач, философи натуралист, Аверроэс (Ибн-Рошд, 1126 - 1198 гг.) – ученый, философ. Что жеглавное можно выделить в арабской науке? Конечно, не самобытноетворчество, а их страсть к знанию и отношение к источникам античной мысли.Они, можно сказать, сохранили в средневековье тексты древних, окрыли путь к

12

подлинному Аристотелю, к "Аристотелю без тонзуры", путь к Гиппократу иГалену.

Но вернемся в Европу, имея 28 книг Аристотеля, человек освобождался отнеобходимости самостоятельно думать и нуждался лишь во времени для ихзазубривания. Однако из-за объемов трудов, запутанности и ошибочностимногих положений, отягощенных множественными переводами икомментариями, на это не хватало целой жизни. Хотя в сочинениях Аристотеляобъединены учения многих натурфилософов, в них нет рациональных “зерен”,равных по масштабу диалектике Гераклита, атомизму Демокрита,гелиоцентризму Аристарха Самосского. Более того, эти зерна были им начистовытравлены. Столь длительный период популярности учения Аристотеля (2000лет) можно объяснить только сложившимися историческими условиями, атакже политическими и религиозными страстями.

В этот период развивается только анатомия и физиология животных ичеловека в связи с потребностями медицины, получают распространениетравники и труды по парковому искусству.

В) XIV – XVIII вв. – метафизический период“Cogito ergo sum”. –

Мыслю, следовательно,существую (Р.Декарт)

Естествознание эпохи Возрождения светлой человеческой мыслиотличалось от природоведения предыдущих эпох прежде всего выработкойновых принципов познания природных явлений. Пробуждается интерес кестествознанию, особенно к живой природе, собираются коллекции,акклиматизируются экзотические растения, создаются ботанические сады изверинцы. А главное, изменяется метод познания. К середине XVII веканаучным будет признаваться только то, что получено в результате опыта илидоказано математически. Наибольший прорыв этого периода – механикаНьютона, его именем называется и вторая научная революция. Но не будемзабегать вперед. Центральная фигура начала этого периода:

Леонардо да Винчи (1452 - 1519 гг.) Он утверждал, что знания, нерожденные опытом, бесплодны и лишены всякой достоверности. "Знание – дочьопыта".

А. Везалий (1514 - 1564 гг.) – научное описание органов и системчеловека.

Г. Галилей (1564 - 1642 гг.) – изобретение микроскопа.У. Гарвей (1578 - 1657 гг.)- учение о кровообращении.Ф. Бэкон (1561 - 1626 гг.) – развитие методологии науки. «Метод - это

циркуль».Р. Декарт (1596 - 1650 гг.) – пришел к убеждению, что биология – не

больше, как усложненная физика, а организмы – в такой же мере сложныемеханизмы. Растения – великолепно сконструированные машины, а животные –

13

блестяще сооруженные и эффективно действующие автоматы. Практически этоначало современного рационального периода в истории науки, науки вДекартовой системе координат. Как пишет В. Вайскопф (1977), “наука сталаразвиваться, когда люди начали удерживать себя от общих вопросов, такихкак: “ Из чего состоит материя? Как возникла Вселенная? В чем сущностьжизни?” Они стали задавать вопросы частного характера, например: “Какпадает камень? Как вода течет по трубам?”. Декарт расчистил путь годамнеслыханного прогресса в науке и одновременно упаковал ее в свою системукоординат.

А. Левенгук (1632 – 1723 гг.) – описание микроорганизмов, эритроцитов,сперматозоидов.

Г) XVIII - XX (начало) века – классический периодРазделение метафизического и классического периодов несколько условно.

Механистическая научная картина мира на базе экспериментально-математического естествознания преобладала практически до конца XIX века.Но постепенно накапливались и суммировались факты изменчивости,эволюции Природы. Так, в статичную, скучную, бесконечную ньютоновскуюВселенную, единую в пространстве и времени, врываются данные обизменении живого мира.

Ж.Б. Ламарк (1744 – 1829 гг.) – эволюционная трактовка “лестницысуществ”.

Ж. Кювье (1769 – 1832 гг.) – исследования по сравнительной анатомии.Ч. Дарвин (1809 – 1882 гг.) – эволюционная теория.Г. Мендель (1822 - 1884 гг.) описание закономерностей наследования у

растений.К. Бэр (1792 - 1876 гг.) разработка принципов сравнительной

эмбриологии.М. Шлейден (1804 - 1881 гг.), Т. Шванн (1810 – 1882 гг.) - разработка

“клеточной теории”И.М. Сеченов (1829 – 1905 гг.) – высшая нервная деятельность.Л. Пастер (1822-1895 гг.) – опыты по невозможности самозарождения

живых организмов.К.А. Тимирязев (1843 - 1920 гг.) – изучение фотосинтеза.И.П. Павлов (1849 - 1936 гг.) - изучение условных и безусловных

рефлексов.Т. Бовери (1862 - 1915 гг.) У. Сеттон - оформление хромосомной теории

наследования.

Д) XX век – современный период. Этика науки“Respondo etsi mutabor”

“Отвечаю, хотя и должен

14

буду измениться”.О. Розеншток-Хюсси (1997)

Современный период естествознания знаменуется третьей научнойреволюцией – эйнштейновской. На рубеже XIX - XX веков произошла целаясерия замечательных открытий: внутреннее строение атома, явлениерадиоактивного распада, теория относительности А. Эйнштейна. Сталаочевидной изменчивость мира, относительность истин, зависимость их отопределенных условий эксперимента. Считается, что в области биологии мини-революция произошла в середине ХХ века, и связывают ее со становлениемгенетики и экологии.

В.И. Вернадский (1863 - 1945 гг.) – становление науки биогеохимии,разработка учения о биосфере.

С.С. Четвериков, Дж. Холдейн, Р. Фишер, С. Райт, Д. Хаксли,Ф.Г. Добжанский, Э. Майр, И.И. Шмальгаузен, С.А. Северцов (работы1920 - 1940 гг.) – разработка синтетической теории эволюции

А. Тенсли (1935 г.) – разработка учения об экосистемахВ.И. Сукачев (1942 г.) – становление науки биогеоценологииО. Эйвери (1944 г.) – доказательство связи ДНК с наследственностьюД. Уотсон, Ф. Крик (1953 г.) – открытие структуры ДНККак следует из нашего краткого экскурса в историю естествознания, науке

в ее современном виде не более 300 лет. Время, не сопоставимое ни сгеологическим возрастом Земли, ни даже со временем существования человекаразумного. И это же время – глобального изменения всего лика планеты.Расселялся и изменял человек, орудием была наука. В.И. Вернадский (1977)писал: "...эволюционный процесс получает при этом особое геологическоезначение благодаря тому, что он создал новую геологическую силу – научнуюмысль социального человека".

Последние 50 лет – наука развивается по экспоненте: объем научнойдеятельности, в том числе мировой научной информации, в ХХ векеудваивается каждые 10 - 15 лет. Растет число ученых, наук. В 1900 г. в миребыло 100 тыс. ученых, сейчас 5 млн, 90% всех ученых, когда-либо живших напланете – наши современники. Современный период считают периодом научно-технической революции, а последнее десятилетие – периодом информации.Наука из кабинетов и лабораторий выплеснулась в жизнь, сталанепосредственной производительной силой, изменяющей жизнь человека ипланеты в целом. И если в начале века наука виделась как панацея, счастливыйбилет человечества в Золотой век, то сейчас все более аргументировано звучатголоса против, отказывая ей в положительном влиянии на культуру. Этовопросы нравственности. А если есть вопрос, существует и дисциплина, егоизучающая – этика науки.

Замечательная плеяда русских ученых-космистов: В.И. Вернадский,А.Л. Чижевский, К.Э. Циолковский - пришли к эволюционности этики.Интересно, что в настоящий момент само естествознание, по сути дела, все

15

больше становится наукой о развитии: в биологии, синергетике, неравновеснойтермодинамике, космологии и т.д. С точки зрения эволюционной этики,нравственным долгом следует считать принятие человеком на себя миссиипродолжения общей мировой эволюции и создания нового общества,находящегося в гармонии с космосом.

Подобные идеи развиваются в концепции эволюционного гуманизма,одним из основателей которого стал вышеупомянутый зоолог и философД. Хаксли. В основе его теории лежат четыре ключевые идеи (цит. поЛаврененко, 1997):

- Сознание того, что человек несет ответственность за свое будущее, атакже за развитие планеты, и эту ответственность он не может возлагать ни наБога, ни на судьбу, ни на что другое – только на самого себя.

- Признание того факта, что человек представляет собой лишь один вид,одну единицу существующей на Земле жизни, и поэтому человечество недолжно превращаться в совокупность конкурирующих или же враждебнонастроенных друг к другу "псевдовидов", под которыми понимаются нации,религиозные группы или блоки государств с различной идеалогией.

- Идея осуществления человеческих чаяний вместо идеи материальногоблагополучия (наше "богатое" общество превращается в общество,отягощенное пороками.)

- Стремление повысить "качество" жизни и всей окружающей среды, а неувеличить количество материальных ценностей, денег, продуктов производстваи материальных благ для отдельных человеческих групп.

В этом ключе звучит и эпиграф, выбранный нами для современногопериода естествознания, три коротких слова: “Respondo etsi mutabor” -“Отвечаю, хотя и должен буду измениться”. Это означает, что я хочу найтиответ на вопрос, поскольку ты сделал меня ответственным за продолжениежизни на Земле.

Тема 2. Основные понятия современного естествознания.Синергетика

1. Понятие материи, энергии, энтропии, информации, системы.2. Принципы построения и организации современного научного знания. - Системность - Глобальный эволюционизм - Самоорганизация - ИсторичностьИтак, зародившись около 2,5 тысяч лет назад в Древней Греции, благодаря

появлению и развитию логики Аристотеля, укрепив свои ряды в XVII векеэкспериментально-математическими методами, наука в XX столетиипреобразует мир с непостижимой скоростью. Только число различных наук кнастоящему времени достигло 15000, один человек из тысячи принадлежит к

16

сообществу ученых. Специалисты в области молекулярной биологиизанимаются вопросами происхождения и родства организмов с использованиемразных методов (изучение структуры белка или рибосомальной РНК).Встретившись на симпозиуме, они могут не понять друг друга, да исимпозиумы проводятся раздельно. Что же можно ждать от физика и биолога?Удел одного – ускорители и телескопы, другого – сачки и чашки Петри? Естьли общие понятия, на языке которых они могут понимать друг друга?

Как уже говорилось выше, естествознание, это система наук о природе.Несмотря на то, что мы будем обсуждать в основном живую биоту, безпонимания основ нам не обойтись, как и не показать границы, где действуютзаконы живого. К базовым понятиям естествознания относятся материя,энергия, энтропия и информация. Использование системного подхода вестествознании требует введения и понятия системы.

Остановимся коротко на каждом из них.

1. Понятие материи, энергии, энтропии, информации, системы

Материя. Философское понятие: “материя – объективная реальность”.Естественные науки изучают различные формы движения материи. Всоответствии с современными взглядами, материя есть совокупностьквантованных полей, кванты* которых есть элементарные частицы. Вакуум —это одно из состояний квантованного поля, когда не возбуждено ни однойчастицы. Состояние квантовой системы, в которой имеется несколько частиц,аналогично арфе, в которой звучат несколько струн. Вакуум — это молчащаяарфа.

Вещество во Вселенной образует скопления нескольких размерныхуровней: элементарные частицы, атомы, молекулы, вещественные частицы итела различного масштаба. Каждый из них включает предыдущие, но все ониконечны в пространстве.

Опираясь на принцип системности (мы остановимся на нем несколькопозже), рассмотрим последовательность условий, характеризующих различныесостояния материи, так называемую квантовую лестницу В. Вайскопфа (1977).Ступеньки этой лестницы образуют уровни энергии, различающиеся не менеечем на порядок. Квантовая лестница позволяет раскрывать структуруВселенной шаг за шагом. При исследовании явлений на уровне атома, пословам В. Вайскопфа, нас не должна беспокоить внутренняя структура ядер;когда же мы изучаем механику газов, для нас не имеет значения внутренняяструктура атомов. Пока энергия системы позволяет абстрагироваться отвнутренних свойств отдельных элементов, мы будем рассматривать последниекак инертные объекты. Рассмотрим лестницу В. Вайскопфа в соответствии сэнергией, эквивалентной температуре по Кельвину.

17

- 1015К – при столкновениях протонов с антипротонами рождаютсякварки* – глюонные струи*, состоящие из большого числа элементарныхчастиц.

- 1013К – 1012К – кварки группируются в нуклоны* — протоны и нейтроны.Система обладает очень небольшим количеством специфических свойств1.

- 109К – ядра. Протоны и нейтроны группируются в ядра. Существуетмного возможных типов атомных ядер: ядра всех известных химическихэлементов и их изотопов.

- 105К – атомы. Электроны попадают в упорядоченные квантовыесостояния, локализованные вокруг атомных ядер. Появляются атомы с ихспецифическими свойствами.

- 103К – молекулы. Атомы образуют простые молекулы.- 102К – 10 К – макромолекулы. Молекулы большинства видов

группируются в жидкости и кристаллы, тем самым увеличивая разнообразиевозможных состояний вещества. В этой области образуются гигантскиецепеобразные молекулы и живые организмы. Вследствие большой длинымакромолекул число возможных квантовых состояний неизмеримо больше, чемв случае простых атомов или молекул, а их конфигурация гораздо сложнее. Этоотражается в великом разнообразии живых существ. Для существования живойматерии требуется температура достаточно низкая, чтобы могло происходитьобразование макромолекул, но в то же время и достаточно высокая, чтобыобеспечить жизненные процессы необходимой энергией.

- 0 К – кристаллы. Жизнь замрет. Вся материя образует большой кристалл,в котором множество разнообразных существующих форм будет сохранено, нозаморожено в неактивном состоянии, в состоянии ярко выраженнойспецифичности, но без какого-либо изменения или движения. Стадия смерти.

Энергия – общая мера различных форм движения материи в системе.Запасенная системой внешняя (полученная извне) энергия может бытьпревращена в механическую энергию. Часть теряемой внутренней энергииспособна превращаться в немеханические формы и составляет свободнуюэнергию системы. За счет свободной энергии система может совершать работу.Еще часть выделяется в виде тепла, рассеиваемого в окружающемпространстве, и не может быть превращена. Эта связанная энергияхарактеризуется энтропией – мерой рассеяния, хаоса.

H =pV +F × SH – полная энергия системы,pV – запасенная внешняя энергия,F – свободная энергияS – энтропия

1 Первые две ступени лестницы Вайскопфа изменены в соответствии с современными

представлениями.

18

Энтропия – мера беспорядка системыСам термин энтропия был введен Р.Ю.Э. Клаузиусом не многим более 100

лет назад. Эта физическая величина связана с энергией системы (существуетобразное выражение, что если энергия – это царица природы, то энтропия – еетень). Все на Земле возникает и развивается благодаря энергии, все умирает иразрушается с ростом энтропии. Энергия – источник и мера движения материии действия сил, энтропия – мера их постепенного угасания.

Из всех известных величин энтропия – единственная физическая величина,которая однозначно изменяется со временем – возрастает в закрытых системах.По сути, это и есть второй закон термодинамики. Первое началотермодинамики знают все – это закон сохранения энергии, кроменемногочисленных теперь изобретателей вечного двигателя. Да и те сейчас –компетенция скорее клиники, чем физики. Иное дело – второе начало.Открытие второго начала связано с анализом работы тепловых машин и впервой формулировке Р.Ю.Э. Клаузиуса он звучал в следующей форме:"Переход теплоты от более холодного тела к более теплому не может иметьместо без компенсации". На более формализованном современном языке общейтеории систем его можно выразить так: Все процессы в природе протекают всторону увеличения вероятности состояния, в сторону увеличения энтропии.Она может только увеличиваться в закрытых системах, как время можетидти только вперед.

Как заметил известный биохимик – писатель-фантаст Айзек Азимов:"Первое начало гласит, что в игре с природой нельзя выиграть, а второе, чтонельзя остаться и при своих". Второй принцип термодинамики есть смертныйприговор: он грубо и безжалостно применяется в неживой природе, в мире,который уже заранее мертв. Жизнь, структуры которой отличаютсязначительной упорядоченностью, на время отменяет этот приговор,объявленный без срока исполнения. Может показаться, что Вселенная послевзрыва – увеличивает энтропию, а человек и живая биота – уменьшает(увеличивая информацию). В то же время это не совсем так. Все организмы втечение жизни поддерживают энтропию своих тел на низком уровне, ценойповышения энтропии окружающей среды, и победа в борьбе за существованиедостается тем видам, которые наиболее эффективно осуществляют этотпроцесс. Действительно, чем сложнее устроен организм, тем меньше егозависимость от окружающей среды, тем меньше его собственная энтропия.

Во времени, с эволюцией живых организмов реализуется эмпирическийпринцип. Принцип минимума диссипации энергии: "Если допустимо неединственное состояние системы, а целая совокупность, то реализуется то еесостояние, которому отвечает минимальное рассеяние энергии, или, что тоже самое, – минимальный рост энтропии" (Моисеев, 1987). Этот принцип – нетеоретические выкладки, а некоторое “эмпирическое обобщение”. Можно с нимне соглашаться, но он есть, как есть аксиомы, лежащие в основании геометрииЕвклида, по сути – те же эмпирические обобщения, очевидные для нас, мы

19

выросли на них, а вот в Древней Греции о них вели споры. Иначе зачем былоПлатону писать на вратах своей Академии: "Не геометр, да не войдет".

Информация – определенность, предсказуемость состояний и отношенийсистемы (в широком значении).

Информацию можно также определить как эквивалент упорядоченностисистемы, т.е. отрицательной энтропии (или негэнтропии). Представим себе газпри температуре, приближающейся к абсолютному нулю. Он превратился втвердое вещество, все движение молекул прекратилось, и можно определитьположение каждой из них. Следовательно, в этом состоянии мы имеем о газемаксимальную информацию. Энтропия же при этой температуре приближаетсяк нулю. Получается простая связь – информация достигает максимума, когдаэнтропия имеет минимум. Наоборот, при очень высокой температуреположение хаотично движущихся молекул совершенно неопределенно, о нихнельзя получить никакой информации, кроме того, что они движутся.

Наименее информативными оказываются системы с предельносимметричными элементами (сферическими, тетрагональными,кубическими ...). Так организованы неживые и живые кристаллы. Наибольшаяже сложность при плотной упаковке наблюдается в системах сасимметричными, разнородными элементами.

Система. Прежде всего, говоря о системе, мы говорим о методе познаниядействительности, о том, на чем основываются системный анализ и системныйподход. Исходный смысл термина "система": " целое, составленное из частей."Или же более полно: "упорядоченное определенным образом множествоэлементов, взаимосвязанных между собой и образующих некоторое целостноеединство". В контексте излагаемых представлений о сущности жизни системапонимается как некоторая целостность, составные части которой прямо иликосвенно определяют состояние друг друга. Очень важно понять, что мы неможем назвать системой, выделив что-либо наугад. Что же означаетпредставить какой-либо объект в виде объекта-системы. Необходимовыполнить три правила:

1. Указать строящие его "первичные элементы", рассматриваемые как"неделимые" на данном фиксированном уровне анализа.

2. Определить связи между элементами.3. Определить законы композиции – условия, подчиняясь которым связи

реализуются, а элементы объединяются в целостность.В нашем курсе мы коснемся только самых узловых моментов в описании

различных типов систем, исключительно с целью локализации живых систем спозиций общей теории систем.

А) Системы могут состоять из однородных и разнородных элементов.Б) Системы могут быть открытыми и закрытыми.Для первых характерен обмен материей и энергией с окружающей средой,

в том числе и с другими системами, а во второй такой обмен исключен.Закрытых систем в реальности практически не существует, это определенный

20

прием идеализации для решения исследовательских задач, к примеру, в областимеханики, законы которой приложимы именно к этому типу систем.

В) Системы могут характеризоваться равновесными и неравновеснымисостояниями.

В качестве иллюстрации последнего положения обратимся к классикунеравновесной термодинамики Г. Хакену (1968), он рассматривает равновесныеи неравновесные фазовые переходы. Вообще фазовые переходы – этоскачкообразное изменение состояния системы. Наиболее известны фазовыепереходы первого рода: из одного агрегатного состояния вещества в другое(жидкость – газ, твердое тело – жидкость). Это равновесные фазовые переходыиз одного устойчивого состояния в другое при наличии термодинамическогоравновесия. Для их осуществления может быть необходима энергия (например,для таяния льда), но когда переход осуществился, его результаты сохраняютсяпри определенных условиях и дальнейший приток энергии уже не нужен.Неравновесные же фазовые переходы отличаются тем, что новое состояниедостижимо и устойчиво только при постоянном подводе энергии, так какпроисходит постоянная диссипация* энергии (ее рассеяние), эта ситуация оченьдалека от равновесия.

Растение, животное или человек есть изумительный пример разнородной,открытой, неравновесной химической системы находящейся в неустойчивомравновесии. Они представляют собой чрезвычайно маловероятную структуру,обладающую очень низкой энтропией. Эта неустойчивость проявляетсянаиболее ярко, когда наступает смерть. О свойствах и функционировании этихсистем, в большей степени, мы и будем говорить в дальнейшем.

2. Принципы построенияи организации современного научного знания

В первой теме по истории науки мы говорили о смене парадигм какестественном, заложенном в самом процессе развития принципе, о новой,постклассической парадигме научного знания современного периода.Необходимо остановиться несколько подробнее на ряде принципов, которыеявляются общими для современного этапа развития естествознания в целом.

СистемностьВ современной науке в основе представлений об устройстве материального

мира лежит системный подход. В настоящее время общая теория систем(ОТСУ) состоит примерно из 40 разделов. У нас и за рубежом она получилаширокое признание и многочисленные приложения в самых различныхобластях науки, техники, искусства, философии.

Системы характеризуются:- Целостностью – свойства целого принципиально не сводятся к сумме

свойств составляющих его элементов.

21

- Структурностью – система состоит их элементов, связанных между собойпрямыми и обратными, положительными и отрицательными связями. Всистеме, как правило, можно выделить два типа элементов: управляющие иуправляемые.

Прямые связи характеризуют воздействие управляющих элементов науправляемые, обратные связи, соответственно, характеризуют воздействиеуправляемых элементов на управляющие.

- Иерархичностью – каждая система состоит из подсистем, служащих длянее элементами.

"Простейшей живой системой является клетка..., - пишетИ.И. Шмальгаузен (1968), – наиболее высокоорганизованную и целостную(интегрированную) систему представляет собой отдельная особь… Самиособи объединяются между собой в различные системы, называемыенаселением или популяцией... Популяции разных видов объединяются в систему,называемую биоценозом. "

В рамках принципа иерархичности действует правило несводимости ивозникновения. Для его иллюстрации рассмотрим частный вопрос осистемности знаний в иерархии наук:

экологиябиология организмовхимияфизикаУвидим, что в этой иерархической таблице каждая из наук в определенном

смысле представляет собой частный случай находящейся ниже и что любоеутверждение, являющееся для каждой из этих наук “истинным” или “имеющимсмысл”, истинно и имеет смысл для каждой науки, находящейся в списке выше.Все, что внизу, – верно для верха, тогда как для вышестоящих наук могут бытьи свои законы, не появляющиеся на более низких уровнях.

В период интенсивного прорыва в молекулярной биологии очень многоработ выходило под девизом конца биологии, так как биология может бытьобъяснена через понятия физики и химии. Особенно очевидна системностьподхода к научному знанию в возникновении экологии, которая дала мощныйимпульс не только биологии в целом, но и общей теории систем, основателикоторой начинали как экологи.

- Взаимосвязанностью системы и среды – изучаемая система, являясьподсистемой более высокой иерархии, связана с ней внешними связями.

- Множественностью описаний – существует значительное количествоподходов к описанию и изучению систем.

Глобальный эволюционизмПринцип глобального эволюционизма полагает общность процессов

развития для различных уровней существования материи во Вселенной (см.выше квантовую лестницу Вайскопфа). Прародительницей учения об

22

эволюции, несомненно, была биология, в ее недрах оно зародилось и получилообъяснение механизма (работы Ч. Дарвина). В то же время эволюциябиологических видов в общей стационарной картине Вселенной ХIX века, длякоторой были приложимы законы ньютоновской механики, была скорееисключением, этаким парадоксом жизни, не более.

В начале ХХ века вечная и неизменная Вселенная оказаласьрасширяющейся (открытие красного смещения Хаббла). По теории Большоговзрыва она имеет свое начало, свою историю, изменяется в настоящем и имеетопределенные тенденции развития в будущем. Так, идея эволюции охватилафизику и космологию. Проникла она и в другие естественнонаучныедисциплины: химию, геологию. Но если в биологии эволюционное учение ужеразвернуто как многоплановое, то представления о всеобщем характереэволюции развивает междисциплинарное направление естествознания 70-хгодов – синергетика.

Самоорганизация – СИНЕРГЕТИКАОткрытие нового мира

необратимости,внутренней случайности

и сложностиИ. Пригожин

В конце XIX начале XX века думали, что есть два класса объектов. Одни –детерминированные. Прогноз их поведения может быть дан на любое желаемоевремя, для них применимы законы ньютоновской механики, и они не зависят отвремени. Другие – стохастические. Ими занимается теория вероятностей.Типичный пример – бросание костей или монетки. То, что выпадает в этот раз,никак не связано с предысторией. Здесь нельзя говорить о детерминированномпрогнозе и можно иметь дело лишь со статистическими характеристиками –средними значениями, дисперсиями, распределениями вероятностей.

В последние двадцать лет было показано, что есть еще один важный классобъектов. Формально они являются детерминированными – точно зная ихтекущее состояние, можно установить, что произойдет с системой в скольугодно далеком будущем. И вместе с тем предсказывать ее поведение можнолишь в течение ограниченного времени. Сколь угодно малая неточность вопределении начального состояния системы нарастает со временем, и снекоторого времени мы теряем возможность что-либо предсказывать. В этовремя система ведет себя хаотически. Тут вновь приходится говорить лишь остатистическом описании. Такие системы были обнаружены в гидродинамике,физике лазеров, химической кинетике, астрофизике и физике плазмы, вгеофизике и экологии. Поистине огромна область, в которой наши возможностипредсказывать весьма ограничены. Однако в некоторых случаях осознанныйбарьер не только лишает иллюзий, но и помогает увидеть истинный масштабстоящих проблем.

23

Суть идеи прекрасно сформулирована в рассказе Рея Брэдбери "И грянулгром". Одна из компаний устраивает с помощью машины времени для своихклиентов сафари – охоту на доисторических животных. Компания тщательновыбирает животных для отстрела и специальные маршруты передвиженияохотников, чтобы происшедшее практически не имело последствий. Однако, послучайности, герой рассказа во время неудачной охоты сошел с маршрута ираздавил золотистую бабочку. Затем он возвращается в свое время и осознает,как драматически повлияла судьба бабочки на дальнейший ход событий.Неуловимо изменился химический состав воздуха, оттенки цветов, изменилисьправила правописания и, наконец, результаты последних выборов. К властипришел режим, жестоко расправившийся со своими противниками. В свойпоследний миг герой рассказа понимает, что гибель бабочки нарушила хрупкоеравновесие. Важнейшее свойство детерминированных систем с хаотическимповедением – чувствительность к начальным данным. Начальные отклонения стечением времени нарастают, малые причины приводят к большим следствиям.Это явление иногда называют эффектом бабочки, так объясняя название: взмахкрыльев бабочки в неустойчивой системе может со временем вызвать бурю,изменить погоду в огромном регионе. Свойства и поведение хаотическихнеравновесных систем изучает наука, появившаяся в 70-х годах, – синергетика.

Синергетика как научное направление появилась из физическихисследований, в настоящее время ее считают междисциплинарнымнаправлением науки. Как это часто бывает с новыми, революционныминаправлениями в науке (теория информации, кибернетика, экология и т.п.),сюда начинают сваливать все доселе неясное и труднообъяснимое, возникает содной стороны иллюзия панацеи, с другой – забалтывание важных,работающих понятий. Исследователи склонны приносить и привносить внелинейную науку все понравившееся им в своих научных дисциплинах. Впоследнее время в Интернете появились сообщения о постсинергетическихнаправлениях как попытка спасти физиками свое детище и углубитьсинергетику как науку.

Так что же такое синергетика, откуда она появилась? Теория состояний,далеких от равновесия, возникла в результате синтеза трех направленийисследований физики:

1. Разработка методов описания существенно неравновесных процессов наоснове статистической физики. В рамках этого направления создаютсякинетические модели, определяются параметры, необходимые для описания,выявляются корреляции, крупномасштабные флуктуации, устанавливаютсязакономерности перехода в состояние равновесия.

2. Разработка термодинамики открытых систем, изучение стационарныхсостояний, сохраняющих устойчивость в определенном диапазоне внешнихусловий, поиск условий самоорганизации, т.е. возникновения упорядоченныхструктур из неупорядоченных. Было показано, что процессы диссипации*

24

энергии являются необходимым условием самоорганизации, поэтомувозникающие структуры получили название диссипативных.

Начало изучению процессов диссипации положила Школа Брюссельскоголауреата Нобелевской премии 1977 г. Пригожина Ильи Романовича (1917).Уроженец Москвы, он в 10-летнем возрасте эмигрировал с родителями вБельгию. Работает в Брюссельском Свободном университете. Развивает теориюдиссипативных структур. Исследуя процессы самоорганизации в физических ихимических системах, И.Р. Пригожин развивает и исторические предпосылки имировоззренческие основания теории самоорганизации. Концепция такого родапринесла И.Р. Пригожину Нобелевскую премию по химии. "СтраннаяНобелевская премия, - говорили некоторые, - присвоенная за рабочуюгипотезу!", "самая заслуженная из Нобелевских премий!" – возражали ученые,занимающиеся происхождением жизни.Г. Хакен предложил называть эту область исследований синергетикой (от

греческого “синергетикос” – совместный, согласованно действующий).3. Изучение качественных изменений решений нелинейных

дифференциальных уравнений, определяющих состояния далекие отравновесия, в зависимости от входящих параметров. Этот раздел математикиполучил название теории катастроф. Сопоставляя жизненные формы сопределенной дифференциальной типологией, математик Том находит"объединяющую концепцию" и формулирует свою теорию катастроф, котораяпретендует на объяснение процессов и которая универсально применима кметеорологии, к семейным скандалам, к прибою, к росту деревьев. С еепомощью описываются качественные перестройки общей структуры решений –катастрофы, определяются границы устойчивости и изменения структурысостояний.

За последние тридцать лет физика сумела понять, что упорядоченностьобразуется в открытых системах, находящихся в неравновесном состоянии.

В цикле развития таких систем можно наблюдать две фазы:1. Период плавного развития с хорошо предсказуемыми линейными

изменениями, к ней приложимы законы механики, можно предсказатьповедение системы в определенном интервале времени. Система способнавыдерживать случайные воздействия, сохраняя свой гомеостаз*. В то же времяэти воздействия приводят систему к некоторому неустойчивому критическомусостоянию, к точке бифуркации*;

2. Точка бифуркации – скачкообразный переход в новое устойчивоесостояние под воздействием конструктивных случайностей. Вторая фазахарактеризуется стохастическими процессами, здесь степень прогнозавозможна с определенной долей вероятности, реализуется нелинейное развитиесистемы.

Нелинейность – дифференциальные уравнения, описывающие явления,имеют несколько решений. Теория выявила свойства открытых систем,находящихся в точке бифуркаций: они оказываются неустойчивыми, и возвратк начальному состоянию является необязательным. Можно сказать, что система

25

“не помнит своего прошлого”, если она испытала в своем развитиибифуркацию, т.е. разветвление путей эволюции, при переходе через пороговоесостояние своей организации. И окончательный выбор зависит от случайныхвозмущений.

“...Даже слабое воздействие на нелинейную систему в точке бифуркацииможет определить ее дальнейшую судьбу, в то время как вдали от нее влияниеэтого воздействия не ощущается. Здесь мы сталкиваемся с резонанснымвозбуждением – возбуждением, согласованным с внутренними свойстваминелинейной системы и сильно влияющим на нее”.(Пригожин, Стенгерс, 1986).

При наличии неустойчивости изменяется роль внешних воздействий. Вопределенных условиях ничтожно малое воздействие на открытую системуможет привести к значительным непредсказуемым последствиям (раскрытиенеустойчивости). В открытых системах, далеких от равновесия, возникаютэффекты согласования, когда элементы системы коррелируют свое поведениена макроскопических расстояниях через макроскопические интервалы времени.Такое кооперативное, согласованное поведение характерно для системразличных типов: молекул, клеток, нейронов, отдельных особей и т.д. Врезультате согласованного взаимодействия происходят процессыупорядочения, возникновения из хаоса определенных структур, ихпреобразования и усложнения. Хаос – это особое состояниесверхчувствительной системы к самым слабым флуктуациям, это необходимоеусловие самоорганизации. Хаос есть конструктивное начало, основа дляпроцесса развития. Процессы, протекающие в точке бифуркации системы,характеризуются самоорганизацией.

Самоорганизация – механизм самопроизвольного возникновения,относительно устойчивого существования и саморазрушения упорядоченныхструктур. То есть пространственно-временные структуры не накладываются, авозникают изнутри системы при переходе ее на новый уровень. При наличиинескольких вариантов путей развития системы, в соответствии с решениемнелинейных дифференциальных уравнений состояния, у системы естьприоритетные пути развития, зависящие от свойств надсистем, так называемыеаттракторы.

Аттрактор – близок к понятию цель. Относительно устойчивое состояниесистемы, которое как бы притягивает все множество траекторий движениясистемы. Если система попадает в конус аттрактора, то она неизбежноэволюционирует к этому относительно устойчивому состоянию.

Как это часто бывает при рождении новых, поворотных теорий,оказывается, что сама идея витала в воздухе. Особенно показательна в этомплане синергетика. Сначала - мифы, где у большинства народов начало мираесть нечто бесформенное, хаос или пустота. Затем философские изысканиядревних греков и восточная мысль о взаимосвязи всего со всем, оравновеликости малого и большого. Именно как подтверждение интуитивного

26

знания и прозрений воспринимается синергетика гуманитарныминаправлениями науки.

Синергетика дает новый образ мира. Этот мир самоорганизован. Оноткрыт, т.е. является не ставшим, а становящимся, не просто существующим, анепрерывно возникающим миром. Он эволюционирует по нелинейнымзаконам. Последнее означает, что этот мир полон неожиданных поворотов,связанных с выбором путей дальнейшего развития.

Хаос, беспорядок, случайности необходимы для рождения нового.Фридрих Ницше выразил эту мысль, по-своему преломив ее черезчеловеческую душу: “Нужно носить в себе еще хаос, чтобы быть в состоянииродить танцующую звезду”. “Переоткрытие” хаоса в современном точноместествознании – это открытие временного горизонта принципиальнойнепредсказуемости многих будущих событий, которые если произойдут, топросто-напросто будут иметь место в качестве уникальных и неповторимых, ноне закономерных, как сказал бы приверженец декартово-ньютоновойпарадигмы научного познания, верой и правдой служившей ему фактическивплоть до самого недавнего времени.

Однако именно потому, что будущее скрыто от нас, и потому не можетбыть ни светлым, ни черным, человечество, собственно говоря, существует,становится. Открытие динамического хаоса наполняет антропный принципновым синергетическим, постнеоклассическим содержанием, придает точномуестествознанию новое качество открытости знанию гуманитарному.

Всякий процесс развития сопровождается огромным фоном случайностей.“Человек предполагает, а бог располагает”. Какой случайности удастся статьсущественной? Какие флуктуации приведут к новой пространственно-временной макроструктуре? Однако для того, чтобы случайность моглапрорваться на макроуровень, необходимо особое состояние нелинейнойсистемы (среды). Неустойчивость поэтому вопреки обыденному интуитивномуощущению не есть некая досадная неприятность. Она несет в себеконструктивный момент. Вообще говоря, если нет неустойчивости, то нет иразвития.

От Запада синергетика берет традиции анализа, опору на эксперимент,общезначимость научных выводов и их транслируемость (от одной школынауки к другой, от науки к обществу в целом), через научные тексты, особыйматематический аппарат и даже запись на дискете компьютера.

От Востока синергетика воспринимает идею целостности (все во всем) иидею общего закона – единого пути Дао – которому следуют и мир в целом, ичеловек в нем. Отдельно хотелось бы остановиться именно на этом видениисинергетики. В книгах Фритьофа Капры “Дао физики” и "Уроки мудрости"даосизм представляется как философия синергетики. Весьма близкоперекликается с ней работа Т.П. Григорьевой “Синергетика и Восток”. Чтобы учитателя появилось чувство сопричастности к этому взгляду на синергетику,

27

мы приводим довольно большие фрагменты из статьи Т.П. Григорьевой"Синергетика и Восток" без изменений:

В основе духа и материи, по представлениям древних китайцев, лежитэнергия, которая постоянно видоизменяется, принимает разные формы. Всеесть “ци” – вселенская энергия, она то сгущается и образует “вещи”, торазрежается, переходит в чистую энергию. “Единое ци пронизываетвсе, поэтому мудрый ценит Единое” – говорит даосский мудрец Чжуан-цзы.Изначальная энергия светоносна, вечна, подчиняется своим законам, –включает в себя все положительные потенции (по нашим понятиям, этобожественная энергия); лишь в процессе неправедной жизни людейомрачается, теряет равновесие. Начинает преобладать один из двух видовэнергии – инь-ци (темное, холодное, стремление к сжатию, покою) или ян-ци(светлое, теплое, стремление к расширению, движению). Потрясения XX векасвидетельствуют о том, что преобладает низшее ян, не уравновешенное инь:огненная стихия, вышедшая из-под контроля Разума, неразумная активность,которая оборачивается разрушениями невиданного масштаба в процессе войни революций.

Наука не может не отвечать на вызов действительности и не искатьвыхода из тупиковой ситуации. Так появилась СИНЕРГЕТИКА, принципиальноотличная от классической науки, антропоцентрической по сути:противопоставив человека, субъекта, всему остальному миру,наука нарушила закон Целого, онтологическую Справедливость. Синергетикаже опирается не на волю человека, его представления, а на волю Вселенной. Вее лице наука выходит на ту позицию, которую на буддийско-даосскомВостоке называют Срединным Путем. Это значит – следовать Путимирового становления, не расходиться с предустановленным порядком,небесным ритмом, не отклоняясь ни вправо, ни влево, ибо Истина вЦентре (Чжун); крайности же ведут к самопогибели. "В Срединности(Чжун) – великий Корень Поднебесной. В Равновесии (Хэ) – ПутьПоднебесной" – сказано в древнем трактате "Постоянство вСередине" (Чжун-юн, 1,2,4). Не преодолевать, тем более не уничтожатьпрошлое ради созидания будущего: разрушать прошлое - значит разрушатьбудущее, ибо время едино, одно переходит в другое. Сохранять прошлое радисозидания будущего, ибо строить можно, лишь имея Основу.

Следовали так же закону Естественности (Цзыжань): не навязываяПрироде своего образца, а беря ее за образец, не поучали Природу, а учились унее. В синергетике это называется законом самоорганизации. В устах Лаоцзыон звучит, как: "Человек следует Земле. Земля – Небу. Небо – Дао, а Даосамому себе [Цзыжань можно перевести как самоорганизуется. - Т.Г.]"(Даодэцзин, §25).

Новизна наступающей ситуации в том, что изжила себя систематотального противостояния, дуализма, пройдя через искус отрицанияотрицания, существования одного за счет другого, – силовой вариантИстории. И, надо думать, кто этого не понимает, останется вне Эволюции

28

или за пределами Божественного промысла. Высшее сознание пришло к выводу,что есть нечто третье, основа того и другого, духа и материи, – этоЭнергия, и что односторонность, принцип мышления “или то, или это”, неможет объять истинную картину мира, дать ответ на запросыдействительности. Ученые заняты поиском “нового понятия, отвечающегореальности” (Вернадский).

Если все самоорганизуется, т.е. выбирает наиболее удобный для себяпуть, то человек своим вмешательством может помешать этому процессу,но может и помочь, угадав характер изменений, воздействуя кропотливо натонкую материю. Потому синергетики и видят главное – не в силе, а вправильной топологической конфигурации, архитектуре, резонансномвоздействии на сложную среду (С.П.Курдюмов). Т.е. самоорганизующаясяВселенная или Эволюция предоставляет свободу выбора, рассчитывает наподдержку разумного человека. Попадая в поле притяжения определенногоаттрактора, система притягивается к намеченной структуре как к наиболееустойчивому состоянию".

Суммируя вышесказанное о процессах самоорганизации сложных систем,не хотелось бы возводить в абсолют саму идею синергетики. Как отмечаютсторонники синергетики, ”по всей вероятности, пока еще рано говорить офилософии синергетики, а равным образом и о синергетике познания, т.е. осинергетическом видении когнитивных процессов как об общепринятых и вдостаточной мере разработанных” (Князева, 1995). Впрочем, последнее лишьсвидетельствует в пользу последнего из перечисленных свойств современногоестествознания, его историчности.

Историчность – в ней заключена еще одна особенность современнойнаучной картины мира, отличающая ее от прежних вариантов. Признаниеисторичности, а следовательно, незавершенности настоящей, как и любойпрошлой и будущей научной картины мира. Современная научная картина мираявляется продуктом как прошлых изысканий, так и специфическихсоциокультурных особенностей современности. Научные изысканияувеличивают информационную насыщенность общества, приводят к новомувидению мира. Развивается и само общество, изменяются его ценностныеориентиры. Так, осознания важности и приоритетности экологических проблемпосле 70-х годов ХХ столетия, изменили стратегию научного поиска самоотношение человека к миру.

Но развивается и Вселенная. Развитие Вселенной и общества, безусловно,происходит в разных временных интервалах, но их взаимное наложениеотрицает саму возможность создания окончательной, завершенной, абсолютноистинной научной картины мира. «Все течет, все изменяется» - ГераклитЭфесский.

29

Тема 3. Характерные признаки живого вещества.Гипотезы происхождения жизни

1. Расширенное понятие 10 признаков живого вещества поВ.И. Вернадскому.

2. Происхождение жизни (планеты Земля). Гипотезы:А) Абиогенез – теория Опарина-Холдейна.Б) Биогенез – панспермия.В) Гипотеза вечности жизни.При всей кажущейся очевидности отличий живой материи от неживой

между ними невозможно провести резкую границу. Философское значениеразграничения этих состояний – вопрос тысячелетних гимнастик ума.Современность диктует и необходимость решения нравственных проблем всвязи с практическими интересами. Например, с какого момента можноиспользовать умершего в качестве донора для пересадки еще живых (здоровых)органов (например, почки и т.п.)?

Сложность решения этих вопросов в том, что мы не можем точновоспроизвести детали перехода вещества от предбиологической (химической) кбиологической эволюции. Об этом мы поговорим во второй части настоящейглавы. Сначала же необходимо сформулировать и понять существо отличийживого от неживого, ориентируясь на современное состояние знаний оприроде. Существует несколько подходов к формулированию этих отличий,объединяет их одно – нет однозначного, краткого и всеобъемлющего признака.Есть их сумма. В.И. Вернадский - первый естествоиспытатель, увидевшийглобальную роль живого вещества на планете, ему же принадлежитопределение 10 признаков живого, приводимых ниже в несколькоадаптированной к современному уровню знаний форме.

1. Расширенное понятие 10 признаков живого веществапо В.И. Вернадскому

1. Живое вещество биосферы характеризуется огромной свободнойэнергией. Это, по выражению Вернадского, форма активированной материи. Вотличие от неживой материи, осуществляющей пассивное взаимодействие,живая – активно взаимодействует с окружающей средой. Взаимодействиеосуществляется по принципу прямых и обратных связей: с одной стороны,обеспечивает поддержание собственного существования, а с другой –одновременно изменяет среду, делая невозможным прежнее неизменноесуществование в ней.

2. В живом веществе резко ускоряется протекание химических реакций,что объясняется действием ферментов. Академик Павлов назвал их«возбудителями жизни». Жиры и углеводы окисляются в организме при 37оС, авне среды, на заводских установках – при температуре среды 450-500оС.

30

3. Индивидуальные химические соединения, слагающие живое вещество,устойчивы только в живых телах, в том числе и минералы, входящие в живоевещество.

4. Живое, естественное тело в биосфере характеризуется движением.Живому присущи две формы движения:

- пассивная – размножение,- активная – перемещение организмов.Живое вещество стремится заполнить собой все доступное пространство –

в этом максимальная экспансия жизни.5. Живое вещество обнаруживает значительно большее морфологическое и

химическое разнообразие (органических соединений – 2 млн., минералов –2 тыс.).

6. Органические вещества биогенного и абиогенного происхожденияимеют существенные отличия. В биоорганическом мире полностью нарушеназеркальная симметрия (Закон хиральной чистоты). Молекулы, в которыхимеется атом углерода, связанный своими четырьмя валентностями с разными«соседями», существует в двух зеркально противоположных формах. Ихназывают левыми и правыми стереомерами. Так, все природныеаминокислоты – левые, а сахара – правые зеркальные изомеры. Приискусственном же синтезе этих веществ образуются в равных отношениях илевые и правые изомеры.

Открытие молекулярной симметрии живой природы принадлежит ЛуиПастеру. По его словам «асимметрия – единственная четкая демаркационнаялиния, которую ... можно провести между химией живой и неживой природы».Представим себе два рода молекул – оптических изомеров, так называемыхправых и левых молекул. Они неразличимы по своим физико-химическимсвойствам. Чтобы отличить их, необходим специальный инструмент, еслиугодно, некоторый фильтр, распознающий особенности их симметрии. Такимфильтром служит живое вещество, которое всегда построено из однотипных(как правило, левых) оптических изомеров. Оптически активное вещество внеорганизма в течение определенного времени становится нейтральным. Чтобыпредотвратить это, требуется непрерывная затрата энергии. Почему же всеживое характеризуется такой асимметрией – исчерпывающего ответа на этотвопрос пока нет. Однако, как представляется, благодаря этому факту у настеперь есть возможность отличить вещество биогенного происхождения отвещества абиогенного – «косного».

7. Живое вещество представлено в биосфере в виде дисперсных(отдельных, рассеянных) тел – индивидуальных живых организмов.

8. Будучи дисперсным, живое вещество никогда не находится на Земле вморфологически чистой форме, т.е. в виде популяций организмов одного вида.Оно всегда представлено комплексами популяций разных видов, илибиоценозами.

31

9. Живое вещество существует на Земле в форме непрерывногочередования поколений. Благодаря этому современное живое вещество,характеризуясь непрерывным обновлением, оказывается генетическисвязанным с живым веществом всех прошлых геологических эпох. Краткаяформулировка этой особенности: «все живое из живого», обозначается какпринцип Реди. В противоположность этому, неживое вещество абиогенногопроисхождения поступает в биосферу из космоса или вносится порциями изнижележащих оболочек планеты.

В.И. Вернадский придерживался в вопросе происхождения жизнигипотезы панспермии, или переноса жизни через космос. Мы подробноостановимся на этой точке зрения ниже. Здесь же рассмотрим возможностьдопущения некоторой поправки. Если мы принимаем гипотезу о том, что живоевещество не может возникнуть из неживого, т.е. справедливость эмпирическогопринципа Пастера-Реди для всех уровней организации вещества, то мы должныбудем заключить либо:

а) о самостоятельности происхождения живого,либо:б) о вечности его существования.Если же мы примем схему развития материи, согласно которой жизнь есть

естественный этап развития организационных форм материи, то нам останетсяпринять лишь одну гипотезу – о неустойчивости переходных форм. В самомделе, в природе мы можем наблюдать лишь относительно долгоживущиеобразования (обладающие относительно большой устойчивостью), которые иявляются предметом наших исследований. Хотя фактов, подтверждающихданную гипотезу, нет, логически она вполне правомочна: переход от неживогок живому – это лишь один из этапов единого процесса самоорганизации,бесконечного процесса, бесконечного усложнения форм существованияматерии.

10. Характерным для живого вещества является наличие эволюционногопроцесса. Воспроизводство живого вещества идет не по типу точногокопирования предшествующих поколений, а путем новообразований на ихоснове. Общее направление эволюции живого вещества состоит в увеличенииупорядочености живых систем при накоплении свободной энергии. При этомупорядочиваются, прежде всего, динамические отношения, процессы.

2. Происхождение жизни

Несмотря на огромные успехи науки последних лет, от нее сегодня, как иво времена В.И. Вернадского, остаются пока скрытыми основные деталиважнейшей земной тайны – «происхождения жизни» на нашей планете,возникновения биосферы.

По современным представлениям, жизнь на Земле существует практическистолько же, сколько существует и сама Земля. Первичная атмосфера состояла

32

преимущественно из диоксида углерода, а выходящие глубинные газы, крометого, содержали воду, серные соединения и азот. Молекулярная биологияизучает эволюционные отношения между живыми организмами на основаниинуклеотидных* последовательностей ДНК. Согласно молекулярной филогении,первые организмы были прокариотами* – археями и бактериями. Первыепрокариоты появились на Земле в условиях почти кипящего океана, приисключительной сейсмической активности и очень высоком уровнекоротковолновой радиации, т.е. жизнестойкость их была невероятна.Интересно, что ультрафиолет, губительная роль которого для современныхживых организмов известна, в начале эволюции мог быть источником энергиидля предбиологического синтеза органических молекул. Несмотря нанеполноту летописи, мы знаем, что прокариоты создали сложные экосистемыуже 3,5 млрд. лет назад. Ранняя жизнь базировалась на окислительно-восстановительных реакциях веществ, поступающих из глубины Земли вгидротермальных источниках, т.е. источником вещества и энергии былинеорганические и органические вещества Земли. Такие экосистемы, которыеиспользуют поступающие из недр Земли вещества, не имели решающей роли вопределении лика планеты: в геологической летописи нет следов эпох,характеризующихся сероводородной или метановой атмосферой. Со временем,однако, некоторые организмы научились потреблять продукты обмена другихорганизмов. Так сформировались микробные сообщества с замкнутымкруговоротом веществ. Появление фотосинтезирующих организмов инакопление кислорода в атмосфере около 2 млрд. лет назад способствовалоновому взрыву биоразнообразия, включая появление эвкариот* путемсимбиогенеза*. Данные о последовательности нуклеотидов 16S pPHKпозволяют предположить, что эвкариоты как одна из трех главных ветвейэволюционного древа жизни имеют историю почти столь же длительную, какпрокариоты. Однако древнейшие эвкариоты могли быть простымианаэробными гетеротрофами, которые не имели значения в раннихэкосистемах. Эвкариоты могли достичь своего эволюционного развития тольков результате эндосимбиоза с бактериями. Одна из групп ранних эвкариотвключила протеобактерию, способную к кислородному дыханию. Со временемэти "гости" стали биологически интегрированными с их хозяевами, создавболее сложную форму жизни. Потомки этих бактерий до сих пор существуюткак митохондрии в клетках современных организмов, в том числе и наших свами. Другие ранние эвкариоты дополнительно захватили цианобактерии,иначе, синезеленые водоросли, в массе развивающиеся в современныхводоемах, и тогда говорят, что водоем «цветет». Эти «гости» сходным путемпревратились в хлоропласты и дали эвкариотным водорослям возможностьфотосинтезировать. Интересно, что по современным системным взглядам наэволюцию кислород изначально являлся продуктом жизнедеятельностибактерий, который не употреблялся и даже был вредным для организмов.Выделение его в значительных количествах сначала привело к образованию

33

локальных кислородных "карманов", а затем к их выворачиванию, пообразному выражению Г.А. Заварзина, т.е. уже к кислородной биосфере, сбезкислородными карманами в ней. Бурное развитие эвкариот началось около1 млрд. лет назад, на фоне уже сформировавшихся основных круговоротоввещества в биосфере. За последующим подъемом содержания атмосферногокислорода на планете появились наземные растения и крупные животные.Началась современная эра, более хорошо известная по палеонтологическойлетописи. Одним из важных достижений последних 40 лет исследованийявилось положение, что жизнь эволюционировала вместе со средой обитания,"биологическая" и "физическая" эволюция Земли происходили одновременно ипредставляли собой единый биогеохимический цикл. И все же первый шагперехода неживого в живое пока еще скрыт от нас.

Все многообразие гипотез появления живого вещества на нашей планетераспадается на три основные группы:

1. Живое вещество возникает естественным путем на Земле.2. Живое вещество попадает на Землю из космоса в «готовом» виде.3. Живое вещество на Земле сотворено высшим началом.

А. АбиогенезЖизнь, по мысли Эмпедокла, на нашей планете началась еще до того, как

народилось Солнце. В ту пору землю орошали обильные дожди. Она походилана тинообразную массу и согревалась внутренним огнем, который время отвремени прорывался из недр земли наружу и поднимал вверх комья тины,принимавшие различную форму. Так создались сперва растения –предвестники, предтечи подлинных живых существ. А позже стали появлятьсяи животные формы. Но какие все это были причудливые существа – вернеедаже не существа, а отдельные обрывки, органы и члены их.

"Головы выходили без шеи, двигались руки без плеч, очи блуждали без лбов.Влекомые силой любви, они сходились друг с другом и соединялись, “что с чемпопало”: Они скрепились между собою, как кто с кем повстречался, И кмножеству существующих без перерыва присоединялись еще другие..Появилось много существ с двойными лицами и двойной грудью. Рожденныйбыком с головой человека – и наоборот...”. Так видел происхождение жизниЭмпедокл.

Тем не менее идея самозарождения жизни была не чужда и болеепросвещенному веку. Гипотезы абиогенеза, или «самозарождения жизни» –появились еще в XV - XVI вв. В XVIII веке идеи самозарождения развивали ипропагандировали Г. Лейбниц (Германия), Ж. Бюффон (Франция), Дж. Нидхэм(Ирландия), в XIX веке – Ч. Дарвин (Англия) и Ж.Б. Ламарк.

Главнейшим аргументом в гипотезах этой группы признавались фактыпоявления живых организмов на закрытых питательных субстратах. При этомдопускалось существование «жизненной силы», возбуждающей жизнь вмертвом субстрате в любое время. Казалось, эта идея была развенчана Луи

34

Пастером в его опытах по стерилизации культур – оттуда и возник принципПастера-Реди: «все живое от живого».

Новую жизнь в теорию абиогенеза вдохнул наш соотечественникА.И. Опарин. В опытах с концентрированными растворами органическихвеществ были получены устойчивые сгустки - коацерватные капли, способныепоглощать, преобразовывать и выделять некоторые вещества. Коацерватырассматриваются как аналоги предбиологических систем, давших началоживым телам. Возможность абиогенного синтеза органических веществ былапоказана в лабораторных экспериментах С. Миллера (США) в 1955 г. Получиввакуум на обычном химическом оборудовании, ученый осуществил в немциркуляцию смеси водяного пара, аммиака, метана и водорода и подверг еедействию энергетических разрядов в 60 000 вольт. Через неделю онпроанализировал конденсат и пришел к заключению, что так, случайнымобразом, были получены синтетические аминокислоты первичных протеинов. В1961 г. Х. Стругхолд подтвердил эти данные предбиологической медицины, онпоказал, что более трех миллиардов лет назад некоторые пояса радиациикосмической пустоты при соприкосновении с земной атмосферой вблизиполюсов создали короткое замыкание, длившееся веками. Такая фантастическаясверхгроза могла превратить поверхность Земли в "питательный бульон", вкотором, скорее всего, и зародилась жизнь. Правда, позднее были внесеныпоправки – в первичной атмосфере Земли не было паров аммиака и метана. Ещеодин минус: в начале века, в начале работы А.И. Опарина, полагали, чтонаследственная информация содержится в белках, а к середине векавыяснилось, что в молекулах ДНК. Встал вопрос, как появились нуклеиновыекислоты? Считается, что Д. Холдейн дал на него ответ, был произведен синтезнуклеотидов in vitro*, поэтому и теория абиогенеза имеет двух современныхотцов и считается теорией Опарина-Холдейна.

В то же время немецкий биохимик Шрамм подсчитал, что вероятностьсамосборки даже молекул РНК (они значительно меньше ДНК) в результатеслучайного взаимодействия практически равна нулю. В его расчетах, если всюВселенную представить в виде супа из нуклеотидов, а это 1:1080 протонов, топонадобилось бы 109 лет, чтобы могла собраться одна цепочка РНК. Фрэд Хойло возникновении живого в результате случайного взаимодействия молекулписал так: эта мысль столь же нелепа, как утверждение, что ураган,пронесшийся над мусорной свалкой, может привести к сборке американскогосамолета "Боинга".

Ответ в настоящее время видится в создании и поддержании сложныхсистем. На заре развития Земли параллельно возникают как геологический, таки биотический круговороты. Более сложные, более устойчивые соединениясохраняются, менее устойчивые, простые – распадаются. Возникаетвзаимодействие процессов синтеза и распада.

Синергетическая модель процессов добиологической эволюциирассматривает появление двух классов соединений. По Эйгену – на Земле

35

произошел независимый синтез двух классов соединений: белков инуклеиновых кислот. Белки – в силу слабых энергетических связей в ихмолекулах и достаточно большого «аминокислотного алфавита» способны кчрезвычайно сложным и разнообразным комбинациям – кирпичики жизни.Нуклеиновые кислоты менее вариабельные относительно химическойструктуры, но зато способны к самовоспроизведению и продолжительнойфиксации возникших изменений. При взаимодействии этих структуробразовалась новая система, возник тот круговой процесс жизнедеятельности,который происходит до сих пор и служит основой для естественного отбора.

Сам процесс добиологической эволюции, в том числе и возникновениесистемы трансляции*, заведомо стохастичен, т.е. в этом процессе случайдолжен сыграть существенную роль. В то же время налицо ряд «почтидетерминированных» свойств генетического кода: универсальность, почтиполная вырожденность, связность, симметричность, регулярность, которыеследует объяснить с эволюционных позиций. Всегда существует соблазнобусловить детерминированные свойства детерминированными же факторами.Однако, как отметил Эйген, даже очень маловероятная, но реализованная иусиленная флуктуация может привести к детерминированным и необратимымпоследствиям. Поэтому детерминированное свойство может иметь смыслединственной (а потому всеобщей) реализации стохастического процесса, когдаимеется ограниченная возможность перебора вариантов, которые маловероятны,но, раз возникнув, продолжают длительно и устойчиво существовать.В рамках гипотезы абиогенеза существует дискуссия по вопросу о месте

появления живого вещества. Обсуждаются, причем весьма аргументированно,такие варианты:

1) - жизнь зародилась в океане в «первичном бульоне»,2) - жизнь зародилась в океане, на подводных вулканах,3) - жизнь зародилась на прибрежных глинах,4) - жизнь зародилась в наземных условиях, среди частиц грунта.Наиболее интересной, на наш взгляд, является точка зрения, что жизнь

началась с метаболизма, с обмена веществ на поверхностях, что увеличивалосаму возможность встречи веществ и их удержания вместе. Увеличение числазвеньев в основных метаболических путях и их интеграция в конечном счетеснижали степень рассеяния энергии (производства энтропии) впредбиологических системах, что требовало, в свою очередь, более сложнойкоординации связей в системе и привело к возникновению живой клетки.

Несмотря на то что абиогенный подход стал хрестоматийным, а идеикосмического происхождения жизни, как и ее вечности, не находят отражения вучебниках, существует целый ряд положений, не позволяющих принятьгипотезу абиогенеза как окончательную.

Во-первых, даже исходя из системных отношений, в предбиологическихсистемах время для "конструирования" жизни ничтожно. Возраст Земли –4,5 млрд. лет, время появления прокариот 3,5 - 3,8 млрд. лет. И, возможно, этот

36

срок не окончательный, ведь для идентификации геологических пород,связанных с жизнью сама жизнь должна была набрать ощутимые размеры.

Во-вторых, является установленным факт, что атмосферапредбиологического периода не содержала метана и аммиака, нет пород,которые свидетельствовали бы об этом. А именно эти вещества являлисьосновными в опытах синтеза аминокислот "in vitro" Стэнли Миллера.

В-третьих, до настоящего времени между самыми сложными моделямипробионтов и наиболее просто устроенными прокариотическими клеткамисуществует огромный разрыв.

Б. Биогенез (панспермия)"Pan – все, sperma – сперма".

В эпоху эллинской и средневековой цивилизации земной мир былсредоточием всего Универсума, небесные сферы лишь окружали Землю. Толькоотдельные мыслители древности поднимались до понимания настоящихразмеров Вселенной. Эпикурийцы считали, что жизнь распространена повсюду,так как не видели четкой границы между живым и мертвым.

Только к началу XIX века с осознанием размеров Земли и космоса, сформулированием принципа Реди, с убеждением в обмене веществом Земли скосмосом, в форме пыли и метеоритов, появляется представление о заносежизни из космоса. В качеcтве научной гипотизы идея панспермии появляется в1865 г. благодаря работам Г.Э. Рихтера, широко образованного,разностороннего ученого, врача, общественного деятеля. По Рихтеру,микрозои – зародыши жизни в латентном состоянии - носятся в небесныхпространствах. С метеоритами и пылью они проникают на другие планеты и вподходящих условиях способны давать начало жизни. Работы Г.Э. Рихтерапрошли незамеченными, не зная о его идеях, в один и тот же 1871 г. Г.Гельмгольц – в Германии и Т. Кельвин – в Англии высказывают мысль овечности жизни и распространении ее через космос. Уже в XX веке близкие, нонесколько иные идеи пытался развить в новой космогонической картинешведский физик С.А. Аррениус. Выдвижению идеи панспермии чрезвычайноспособствовало учение о давлении света, теоретически обоснованноеМаксвеллом, а экспериментально доказанное нашим соотечественникомЛебедевым. Он рассчитал максимальный эффект давления солнечных лучей наочень маленькие шаровидные тельца диаметром 0,00016 мм, а это уже размерынекоторых вирусов. Расчеты показывают, что вирус может преодолеть путь отЗемли до Марса на 20-й день, а Юпитера на 80-й.

Вот что писал сторонник идеи панспермии В.И. Вернадский (1994):"Несомненно, после работ Аррениуса эти идеи получили в последнее времябольшое распространение. Они особенно удобны, потому что совершеннооставляют в стороне вопрос о зарождении жизни на Земле. Жизнь можетбыть извечной; но новой лишь на Земле, где есть условия для ее продолжения,но не для зарождения".

37

Против учения о панспермии были выдвинуты возраженияпринципиального и фактического характера:

1. Панспермия не дает объяснения, как зародилась жизнь на Земле, атолько переносит решение этого вопроса на другие небесные тела. Но длятакого перенесения нет оснований, поскольку вообще неизвестно, существуетли жизнь на других небесных телах;

2. Ультрафиолетовая радиация Солнца на среднем расстоянии от Землиравна 1,40 × 106 эрг/1см2/с. Если оторвавшаяся от Земли спора будетпрямолинейно двигаться по направлению к Марсу со скоростью 300 000 км/с,то она достигнет этой планеты за 1090 часов. За это время доза полученного еюоблучения (7,85 × 109 эрг/1см2/с) окажется во много раз больше смертельной(102 – 106 эрг/см2).

Тем не менее целый ряд отечественных ученых все же допускаливозможность переноса живых зародышей с Земли на другие планеты.Аргументами в пользу этого были размеры некоторых бактерий – в пределах0,1 – 0,5 мкм и способность переживать смертельную дозу ультрафиолетаспорами, покрытыми тонким слоем пылинок, полученных из туфа или порошкаиз метеоритов.

Поиск жизни в метеоритах начался давно, так как ученые XIX в.рассматривали их как возможные транспортные средства. Время от временипоявлялись сенсации – находили органические молекулы, имеющие абиогенноепроисхождение. Ежесуточно частицы метеоритной материи вторгаются вземную атмосферу, за год выпадает от 10 тыс. до 1 млн. метеоритов, их весколеблется от микронов до десятков тонн. По качественному составуметеориты делят на каменные, железные и железокаменные. Больше всего наЗемлю выпадает каменных метеоритов (до 90%), особый интерес среди нихпредставляют углистые хондриты. Кроме железа они содержат серу, связаннуюводу и до 5% углерода в виде различных органических соединений. Этобитумообразные вещества, в состав которых входят углеводороды,ароматические и жирные кислоты, серо- и хлорсдержащие органическиесоединения, углеводы и др. В хондритах найдены аминокислоты (глицин,аланин, глутаминовая кислота и др.).

Сенсацией 90-х годов явилось описание российскими учеными (Жмур идр., 1997) углистых хондритов Ефремовка из Казахстана и Мурчинсон,переданного для анализа в Палеонтологический институт РАН австралийскимиколлегами. Были получены вещества, содержащие цепочки до 10-15 атомовуглерода, и соединение, напоминающее цитозин – одну из составных частейнуклеиновых кислот. В хондрите Мурчинсон выявили аминокислоты, неиспользуемые живыми организмами при биосинтезе белков. Интересноотметить, что эти же аминокислоты были синтезированы в опытах, в которыхмоделировались условия, существовавшие на нашей планете до того, как на нейпоявилась жизнь.

38

Электронно-микроскопические исследования сколов метеоритовМурчинсон и Ефремовка сводятся к тому, что минеральные частицы и того идругого содержат достаточно частые микроскопические сложнооформленныеструктуры, которые с очень высокой степенью вероятности могут бытьинтерпретированы как фосциллицированные* остатки коккоидных и нитчатыхцианобактерий, а разветвленные нитевидные остатки принадлежат мицельнымгрибам или актиномицетам.*

Полученные результаты, несомненно, дают повод для реанимациипредставлений о возможности возникновения жизни на Земле путем заноса ееиз космоса, т.е. идеи панспермии. Так, известный микробиолог Г.А. Заварзинсчитает, что дискуссия о происхождении может быть закрыта в пользупанспермии. Данные о времени обнаружения древнейших прокариотов нанашей планете окончательно вытесняет время возникновения жизни из еепределов в космос, а обнаружение остатков жизни в космических телахвозраста, сопоставимого с возрастом Земли, говорит о невозможностиабиогенеза на нашей планете (Заварзин, 1999).

В. Сотворения жизни как акт эволюцииКрайний вариант – креационизм – вечность созданной Богом жизни. Здесь

мы не будем рассматривать идею творца и сопоставлять эволюцию ссотворением мира в шесть дней. Тем не менее очень интересна и гуманнамысль, рожденная Пьером Тейяром де Шарденом. Палеонтолог – отсюдаисторическая направленность мышления, глубоко верующий человек,воспитанник иезуитского монастыря – отсюда вера в изначальный смысл ибожественность мироздания. Книга Т. де Шардена «Феномен человека»является выражением концепции автора о происхождении жизниэволюционным путем. Он подчеркивал, что его работа представляет собой нетеологический, не философский, а научный труд.

Основа его концепции творения – идея эволюции. Тейяр де Шарденсчитает, что все в мире подвластно эволюции, т.е. закону постепенногоусложнения от простого к сложному, от меньшего к большему, отнизкоорганизованного к высокоорганизованному. Универсум, по Тейяру, –единый гигантский организованный процесс эволюции – космогенез,направляемый духом. Складывается он из отдельных элементов: геогенеза –биогенеза – ноогенеза – христогенеза.

Иными словами, в начальной точке эволюции (Альфа) дух или сознание,растворяясь в первичной материи, наделяет ее способностью к дальнейшемуразвитию, к постепенному усложнению, постоянному повышению степениорганизации и неумолимо движет ее по пути прогресса, вплоть довозникновения жизни (биогенез), а затем по пути ее дальнейшего развития домыслящего существа (человека). После его появления эволюция продолжаетсяуже на уровне человеческого сознания (ноогенеза) и завершается

39

христогенезом – постепенным совершенствованием человеческой личности.Христогенез завершается конечной точкой эволюции – точкой Омега.

Идеи Т. де Шардена по сути близки синергетическому взгляду на мир,только пришедшему не из точных физических формулировок и законов, аинтуитивно, по осмыслению Универсума. Так, он пишет: «Более полноенаблюдение за движениями мира вынудит нас мало-помалу перевернуть этуперспективу, то есть открыть, что вещи держатся и держат друг другалишь в силу сложности, сверху». Рассматривая энергетические законы, онвыделяет духовную энергию, считая, что она связана с материальной энергиейи обе они составляют некую единую мировую энергию. И эта энергия вызываетпоступательное в перспективе, хотя и имеющее иллюзию периодического, приблизком рассмотрении, движение материи. "И вот на этой-то основнойкривой, на этой линии глубинного подъема и должен быть, я полагаю, помещенфеномен жизни", - продолжает Тейяр.

Каковы же основные способы действия феномена жизни у этогомыслителя? Изобилие, изобретательность, безразличие и всеохватывающееединство. Возникающее изобилие приводит к пробному нащупыванию,направленному случаю: "Жизнь действует путем эффекта масс, посредствоммножеств, брошенных, казалось бы, в беспорядке вперед ... Размножаясь вбесчисленности, жизнь делает себя неуязвимой для наносимых ей ударов. Онаувеличивает свои шансы выжить." При этом природе свойственнаизобретательность, которая является необходимым условием прибавления. Приизобилии мы можем наблюдать безразличие к индивидам, что приводит кгибели индивида во множестве себе подобных. И только на стадии духабезразличие мира к своим элементам превращается в огромную заботу в сфереличности, в этом и необыкновенный оптимизм Тейяра, и его видениеследующих этап ноогенеза и христогенеза.

Появление человека, по Тейяру де Шардену, также является необходимымзвеном в эволюции жизни, как и сама жизнь в эволюции Вселенского вещества.Эволюция - это не что иное, как возрастание психической энергии, напротяжении биогенеза мы наблюдаем постепенную цефализацию* –совершенствование нервной системы. По его выражению, человек естьосознание эволюцией самой себя. Рассуждения о стадиях геогенеза – биогенезаи в какой-то степени ноогенеза основываются на фактическом материале. Этоуже осуществилось. Переход от ноогенеза к христогенезу еще толькопредстоит.

Интересно, как видит эту стадию сам Тейяр де Шарден. А на возраженияоппонентов он предлагал представить себе, насколько невероятна могла быпоказаться эволюция человеческого сознания, когда по лесам бродили толькодикие обезьяны… При всей умозрительности этого пути нельзя не удивитьсяпоэтичности и убежденности автора. Мы приводим небольшой фрагмент изкниги «Феномен человека» как нельзя лучше завершающий темупроисхождения жизни.

40

«Продвигаясь по-прежнему в трех только что указанных направлениях иимея огромный запас времени, которое ему остается прожить, человечестворасполагает громадными возможностями ...

О физическом и психическом состоянии, в котором будет находитьсянаша планета при приближении к точке своего созревания (Омега), мы можемсделать два почти противоположных предположения.

Согласно первой гипотезе, выражающей надежды, к которым во всякомслучае следует ориентировать наши усилия как к идеалу, зло на завершающемэтапе Земли находится в минимуме. Нам не нужно будет более боротьсяпротив острых форм голода и болезней – они побеждены наукой. Поддействием все более горячих лучей Омеги прекратятся ненависть имеждоусобная борьба, побежденные чувством Земли и чувством человека. Вовсей ноосфере будет царить какое-то единодушие. Завершающая конвергенцияпроизойдет мирно (*в примечании – хотя и при крайней напряженности сил).Разумеется, подобный выход наиболее гармонически соответствовал бытеории.

Но также может быть, что по закону, которого в прошлом еще ничтоне избежало, зло тоже в своей специфической новой форме, возрастаяодновременно с добром, достигнет к финалу своей высшей ступени… «сделатьшаг» за пределы себя, в другое. Последний раз, еще одно разветвление».

Заключение

В последние два-три года появилось много учебников по курсу"Концепции современного естествознания". Они значительно разнятся междусобой, по объему, по вниманию к отдельным вопросам устройстваматериального мира, по манере изложения, в конце концов чувствуется узкаяспециальность автора. Тем не менее, к настоящему временивыкристаллизовалась основная структура курса. Она состоит из трех частей,хотя и не равнозначных по объему, но совершенно необходимых впреподавании. Это история естествознания, с изложением концепции сменыпарадигм, это основные понятия естествознания, и, наконец, непосредственноеизложение основных вопросов в области физики, химии, биологии и другихестественнонаучных дисциплин. Автором в данном пособии очень краткоизложены первые две части. Особое внимание уделено системному подходу ипринципу самоорганизации. Последний принцип рассматривается уже нетолько как свойство материальных систем, изучаемых естествознанием, но и всоциально-экономическом аспекте устройства общества. Полагаю, что пособиепозволит студентам лучше разобраться в сути и подходах курса "Концепциисовременного естествознания". Вторая часть пособия будет посвященавопросам генетики, эволюции и экологии. Рассматривая данное пособие какприглашение к диалогу, буду очень благодарна за все замечания и дополнения.

41

В заключение первой части пособия я приношу глубокую благодарностьдоктору географических наук, профессору Будимиру ВладимировичуПояркову за содержательные беседы и неоценимую помощь в осмыслении инаписании курса. Благодарю аспиранта психологического факультетаИрину Владимировну Юдину за внимательное прочтение работы иколлектив РИО Ярославского государственного университета им.П.Г. Демидова за редакцию рукописи.

Темы реферативных сообщенийТЕМА 1. Предмет естествознания. История естествознания1. Природоведение архаических формацийА) Вавилон, Египет (в общем).Б) Древняя Греция (в общем, исторические предпосылки). - Об основах мироздания: - Гераклит Эфесский - Эпикур - Демокрит - Аристотель2. IV - XIV вв. – схоластико-теологический период. - Европа (Святой Августин), - Арабский Восток.3. XV - XVIII вв. – механико-метафизический период. - Леонардо да Винчи, Рене Декарт, Роджер Бэкон – развитие методологии

науки. - Карл Линней, Жан Батист Ламарк, Чарльз Дарвин – становление учения об

эволюции.4. Проблемы классического естествознания.5. Постклассический период. Информационный взрыв. Этика науки.(Литература: Серебровская, 1994: Лункевич, 1960, Алексеев, 1985, Фрагменты...,

1989, Розеншток-Хюсси, 1997; Козенко, 1997)ТЕМА 2. Основные понятия современного естествознания1. 2-ое начало термодинамики. Энтропия. Принцип возрастания энтропии в

закрытых системах.2. Порядок и беспорядок в природе, хаос.3. Принцип минимизации энтропии в живых системах.4. Синергетика – язык междисциплинарного общения. Самоорганизующиеся

системы (И. Пригожин).5. Синергетическое познание в контексте проблемы единства двух культур.(Литература: Алексеев 1985; Пригожин, Стенгерс, 1986, Капра, 1996; Князева,

1991; Добронравова 1990; Моисеев 1987; Григорьева (Интернет) 1998; Князева,Курдюмов 1994)

ТЕМА 3. Характерные признаки живого вещества. Происхождениежизни

1. Происхождение жизни (планеты Земля).

42

а) Абиогенез, теория Опарина-Холдейна, принцип системности впроисхождении жизни (М.М. Камшилов).б) Теории вечности жизни.в) Панспермия.(Литература: Серебровская, 1984; Камшилов, 1979; Вернадский 1977,1994;

Опарин, 1957; Лапо, 1979, Тейар де Шарден, 1987; Жмур и др., 1997,

ОСНОВНАЯ ЛИТЕРАТУРА1. Алексеев Г.Н. Энергия и энтропия. М.: Наука, 1985. 263 с.2. Горелов А.А. Концепции современного естествознания. М., 1997, 1999.3. Вернадский В.И. Размышления натуралиста. М.. 1977, 191 с.4. Вернадский В.И. Живое вещество и биосфера. М., 1994. 672 с.5. Робертс Э., Новинский В., Саэс Ф., Биология клетки. М.: Мир. 1973. 487 с.6. Пригожин И. Стенгерс И. Порядок из хаоса, М., 1986.7. Концепции современного естествознания: Учебник для вузов

/ В.Н. Лаврененко, В.П. Ратников, В.Ф. Голубь и др.; Под ред. проф. В.Н. Лаврененко,проф. В.П. Ратников. М.: Культура и спорт, ЮНИТИ, 1997, 271 с.

8. Лункевич В.В. От Гераклита до Дарвина: очерки по истории биологии. Т. 1, 2.М., 1960.

9. Сноу Ч. Две культуры, М., 1973.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРА1. Вайскопф. В. Физика в двадцатом столетии. М., 1977. 270 с.2. Добронравова И.С. Синергетика: становление нелинейного мышления. Киев.

1990. 150 с.3. Жмур С.И. и др. Следы древнейшей жизни в космических телах Солнечной

системы // Природа, 1997, № 8. С. 3-10.4. Камшилов М.М. Эволюция биосферы. М.: Наука. 1979.5. Капра Ф. Уроки мудрости. М., 1996.6. Князева Е.Н. Синергетика - новое мировидение. Природа, наука и новая

рациональность (перевод И.Пригожина). М.: Знание. 1991.7. Князева Е.Н. Курдюмов С.П. Синергетика как средство интеграции

естественнонаучного и гуманитарного образования // Высшее образование в России.1994, № 4. С. 31-36.

8. Лапо А.В. Следы былых биосфер. М., 1979. 173 с.9. Моисеев Н.Н. Алгоритмы развития. М.: Наука, 1987.10. Опарин А.И. Возникновение жизни на Земле. М., 1957.11. Розеншток-Хюсси. Прощание с Декартом. Вопросы философии, 1997, № 8.

С. 139-150.12. Сергеев В.Н., Нолл Э.Х., Заварзин Г.А. Первые три миллиарда лет жизни от

прокариот к эвкариотам // Природа 1996, № 6.13. Серебровская К. Сущность жизни. М., 1994. 400 с.14. Тейар де Шарден Феномен человека. М.: Прогресс, 1987.15. Фрагменты ранних греческих философов. Ч. 1. М., 1989.

43

Словарь терминовАктиномицеты – эукариотические организмы, низшие грибы. Характерно

нитевидное, палочковидное или кокковидное строение, наличие боковых выростов.Актиномицеты широко распространены в почвах, илах водоемов, в воздухе и нарастительных остатках.

Бифуркация – (от лат. bifurcus – раздвоенный) – приобретение нового качествадвижениями динамической системы при малом изменении ее параметров, точкаскачкообразного изменения состояния системы.

Гомеостаз – для живых систем относительное динамическое постоянствосостава и свойств внутренней среды и устойчивость основных физиологическихфункций организма.

Глюон - (от англ. glue – клей) – гипотетические электрически нейтральныечастицы, со спином 1 и нулевой массой покоя, являющиеся переносчиками сильноговзаимодействия между кварками. В совр. теории сильного взаимодействия –квантовой хромодинамике - предполагается существование восьми глюонов,обладающих квантовой характеристикой "цвет". Обмен глюонами между кваркамименяет "цвет" кварков, но оставляет неизменными все остальные квант. числа(электрич. заряд, странность, "очарование", “красоту"), т.е. сохраняет тип кварков (их"аромат"). Так как глюоны обладают "цветом", они могут непосредственновзаимодействовать друг с другом путем порождения и поглощения глюонов(глюонного поля). Вследствие удержания "цвета" глюоны не существуют всвободном состоянии, и, например, при аннигиляции кварка и антикварка,образующих мезон, родившиеся глюоны превращаются в адронные струи.

Диссипация – (от лат. dissipatio – рассеяние) – у физических систем – переходчасти энергии упорядоченного процесса (например, электрического тока) в энергиюнеупорядоченного процесса, в конечном счете – в тепловую (например, в джоулевутеплоту); у механич. систем – переход части их механич. энергии в др. формы(например в теплоту) за счет наличия сил сопротивления.

Диссипативная система – система, способная поглощать, рассеивать энергиюдинамических воздействий в другие формы энергии, например в теплоту.

Квант энергии – конечное количество энергии, которое может быть поглощеноили отдано какой-либо микросистемой (ядерной, атомной или молекулярной) вэлементарном акте взаимодействия. В классической физике считалось, чтоколичество энергии, передаваемое системой, может принимать сколь угодно малыезначения, а процесс передачи энергии носит непрерывный характер. Изучениеатомных систем (квантовая механика) показало, что в стационарном состоянииэнергия атома имеет дискретный ряд значений. При переходе системы из одногосостояния в другое испускается (или поглощается) квант энергии – фотон, повеличине равный разности энергий соответствующих состояний.

Квантовый переход – скачкообразный переход квантовой системы (атома,молекулы и др.) с одного уровня энергии на другой. При переходе с более высокогоуровня энергии на более низкий система излучает энергию, а при обратном переходеее поглощает. Излучение и поглощение энергии происходит квантами энергии(порциями).

44

Квантовая теория полей – релятивистская квантовая теория элементарныхчастиц и их взаимодействий. Тождественность этих понятий объясняется тем, чтоблагодаря волновым (квантовым) свойствам любых элементарных частиц иквантовым (корпускулярным) свойствам всех полей, каждое поле (в прежнем,классическом понимании) является в то же время коллективом частиц, а каждыйнабор частиц (в прежнем, классическом понимании) представляет собой некотороеполе....

Кварки – гипотетические материальные объекты (частицы), из которых, посовременным представлениям, состоят все адроны, т.е. элементарные частицы,участвующие в сильных взаимодействиях. Согласно кварковой гипотезе, барионысостоят из трех кварков (антибарионы – из трех антикварков), мезоны – из кварка иантикварка...etc. Кваркам приписывается дробный элементарный заряд (+/- 1/3 или +/-2/3) и ряд специфических квантовых чисел (странность, очарование, цвет).

Культура – (от латинского culture – возделывание, воспитание, образование,развитие, почитание), исторически определенный уровень развития общества ичеловека, выраженный в типах и формах организации жизни и деятельности людей, атакже в создаваемых ими материальных и культурных ценностях. Культура - это ипроцесс, благодаря которому реализуется, активизируется деятельность индивида,групп, человечества в их взаимодействии с природой и между собой.

Нелинейность – дифференциальные уравнения, описывающие явления, имеютнесколько решений.

Нуклеотид – соединения, из которых состоят нуклеиновые кислоты, многиекоферменты и другие биологически активные соединения.

Прокариоты – доядерные организмы. Ядерная зона – нуклеоплазма, неотделена от цитоплазмы мембраной. ДНК у большинства организмов имееткольцевидную форму. Отсутствуют клеточные органоиды и эндоплазматическийретикулум.

Парадигма – совокупность мыслей, восприятий и ценностей, которые создаютопределенное видение реальности и являются основой саморегуляции общества.

Самоорганизация – механизм самопроизвольного возникновения, относительноустойчивого существования и саморазрушения упорядоченных структур. То естьпространственно-временные структуры не накладываются, а возникают изнутрисистемы при переходе ее на новый уровень.

Симбиогенез – гипотеза происхождения ряда клеточных структур(митотического центра, митохондрий, хлоропластов) у эукариотических организмов врезультате длительного симбиоза с прокариотными организмами – бактериями.

Халдеи – семитские скотоводческие племена, населявшие в первой половине1-го тысячелетия до н.э. окраины Вавилонии (на северо-западном берегу Персидскогозалива). В Древней Греции и Древнем Риме халдеями называли жрецов и гадателейвавилонского происхождения.

Эукариоты – ядерные, одно- или многоклеточные растительные и животныеорганизмы. Тело клеток, в отличие от прокариот, дифференцированно на цитоплазмуи ядро, ограниченное мембраной. ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) клетоктесно ассоциирована с гистонами и другими белками. Цитоплазма эукариот, вотличие от прокариот, обладает сложной системой мембран, формирующихэндоплазматический ретикулум.

45

in vitro – эксперимент, наблюдение, проведенное в контролируемых,лабораторых условиях, дословно – “в пробирке”.

Цефализация – усиленное развитие головного отдела тела у билатерально-симметричных животных в процессе эволюции. По Тейяру де Шардену – усложнениеи развитие головного мозга.

СодержаниеПРЕДИСЛОВИЕ ........................................................................................................3ВВЕДЕНИЕ ..............................................................................................................4

ТЕМА 1. ПРЕДМЕТ И ЗАДАЧИ ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ.ИСТОРИЯ ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ..................................................................6

1. ПРЕДМЕТ И ЦЕЛИ ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ. СТРУКТУРА ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ ..................62. ИСТОРИЯ ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ ...............................................................................7

ТЕМА 2. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ СОВРЕМЕННОГО ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ.СИНЕРГЕТИКА ...........................................................................................15

1. ПОНЯТИЕ МАТЕРИИ, ЭНЕРГИИ, ЭНТРОПИИ, ИНФОРМАЦИИ, СИСТЕМЫ ................162. ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ И ОРГАНИЗАЦИИ СОВРЕМЕННОГО НАУЧНОГО ЗНАНИЯ20

ТЕМА 3. ХАРАКТЕРНЫЕ ПРИЗНАКИ ЖИВОГО ВЕЩЕСТВА.ГИПОТЕЗЫ ПРОИСХОЖДЕНИЯ ЖИЗНИ................................................29

1. РАСШИРЕННОЕ ПОНЯТИЕ 10 ПРИЗНАКОВ ЖИВОГО ВЕЩЕСТВАПО В.И. ВЕРНАДСКОМУ .................................................................................29

2. ПРОИСХОЖДЕНИЕ ЖИЗНИ .................................................................................31ЗАКЛЮЧЕНИЕ ........................................................................................................40

ТЕМЫ РЕФЕРАТИВНЫХ СООБЩЕНИЙ ...........................................................41ОСНОВНАЯ ЛИТЕРАТУРА ...............................................................................42ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРА .................................................................42

СЛОВАРЬ ТЕРМИНОВ .........................................................................................43