Общая характеристика естествознания

Общая характеристика естествознания

· Естественные науки направлены на познание природы.

· Технические науки направлены на преобразование природы.

· Математические науки – исследование знаковых систем (модели).

· Фундаментальные науки направлены на изучение базисных структур мира: физика, химия, астрономия, биология…

· Прикладные науки направлены на решение практических задач по результатам фундаментальных исследований.

· Теоретические прикладные направлены на изучение научно-теоретических вопросов (Физика металлов, физика полупроводников).

· Практические прикладные направлены на решение прикладных задач (Металловедение, полупроводниковая технология).

Прикладная наука выгоднее в плане субсидирования – даёт относительно быстрый оборот денег, поэтому субсидирование коммерческое тоже. Фундаментальные науки субсидируются только государством из-за больших сроков обращения (20, 50, 100 лет).

Сокращаются расходы на фундаментальные исследования.

Фундаментальные проблемы – проблемы, возникающие внутри самой науки, и разработка этих проблем поднимает науку на более высокий уровень развития, но извне может не требоваться.

Прикладные науки – основанные на требованиях извне.

Только фундаментальные исследования двигают науку вперед.

От государства выдвигается требование к фундаментальным наукам:

· Поддержка высокого уровня знаний в данной области науки.

Естествознание и религия – борьба за духовное лидерство. Борьба исторически принимала очень жестокие формы. Преподавателями до XVI века были священнослужители. Первые светские преподаватели – Дарвин, Ломоносов.

В XVII веке церковь уничтожила более 50000 «еретиков» - ведьм, учёных (алхимиков, астрономов).

Атеисты считают, что наука и религия несовместимы.

Наука и религия идут параллельно, у них разные объекты исследования.

Религия – это вера, объект – душа человека, поэтому обращена она внутрь человека.

В науке же объектом является реальный мир.

Требуется, чтобы церковь была отделена от управления государством.

У любого учёного, даже атеиста, есть вера, вера в то, что он делает, интуиция.

Суеверия не соотносятся ни с теологией (богословие), ни с наукой. Религия изучает догмы, не имеющие развития, в отличие от науки, которая ищет опытным путём и не основывается на вере, на догмах. Суеверия – остатки мистических и мифологических представлений, язычества.

 

 

Разделы химии

Раздел	Что изучает
Неорганическая химия	Химическую природу элементов и их соединений, за исключением большинства соединений углерода.
Органическая химия	Соединения, состоящие в основном из углерода и водорода.
Физическая химия включает: квантовую химию, электрохимию, химическую термодинамику, химическую кинетику, ядерную химию	Химические системы, используя физические методы изучения
Аналитическая химия	Вещества с целью получить представление об их химическом составе и структуре, в рамках этой дисциплины ведётся разработка экспериментальных методов химического анализа.
Коллоидная химия	Процессы и явления: адгезию, адсорбцию, смачивание, коагуляцию, электрофорез.

 

Развитие химии началось задолго до начала нашей эры. Самое древнее ее направление – металлургия. Именно тогда люди начали изучать превращения различных веществ при различных условиях и стали использовать химию для своих нужд. Сначала научились получать металлы (в первую очередь медь) и смешивать ее с оловом для получения бронзы. Позже было получено из руды и железо.

Поскольку химия в те давние времена была совершенно новым этапом развития знаний человечества, многие придавали науке различные невероятные качества. Так, в III-IV веках до нашей эры появилось новое направление химии – алхимия. В алхимическом опыте предполагалось участие мистических сил, средством обращения к которым было заклинание. Главными задачами алхимии были: управление духами, воскрешение из мертвого, создание искусственного одушевленного существа (гомункула), поиск «философского камня». Предполагалось, что «философский камень» ускорял «созревание» золота, исцелял болезни, давал бессмертие. В практической области средневековая химия имела несомненные достижения: открытие способов получения серной, соляной, азотной кислот, селитры, сплавов ртути с металлами, некоторых лекарственных веществ, создание химической посуды и др.

Алхимики были убеждены, что любое вещество можно превратить в любое другое вещество. Но постепенно вызревало представление о пределе взаимопревращения веществ, определяемом их составом. В основе научной химии лежит философская концепция атомизма, которая была сформулирована в античной философии Демокритом и Эпикуром. В средние века понятие атома исчезло из употребления, т.к. атомизм церковью был запрещен и преследовался. Суть атомизма заключается в понимании вещества как совокупности мельчайших, неделимых частиц – атомов. Все многообразие мира есть результат взаимодействия атомов.

После начала эпохи Возрождения развитие химии получило вторую жизнь. Она начала приобретать практическое применение во многих отраслях промышленности. Кроме металлургии, начали бурно развиваться стеклоделие, медицина, производство керамики и множество других видов деятельности. И в первой половине XVII века химия плавно переросла в отдельную науку.

Открытие большого числа новых химических элементов заставило задуматься об их систематизации. В 1869 г. великим русским ученым Д. И. Менделеевым была обнаружена взаимосвязь этих элементов, результатом чего стало появление периодической системы элементов. Результатом этого открытия стало появление многих законов химии, что дало резкий толчок развитию других направлений деятельности человечества.

Менделеев сформулировал следующий закон: свойства элементов находятся в периодической зависимости от величины их атомных весов. Позже было установлено: не от атомного веса, а от заряда ядра атома, т.к. атомный вес является средним арифметическим от масс изотопов. Изотопы – химические элементы, имеющие одинаковый заряд ядра, но отличающиеся по массе. Химический элемент – это вид атомов (совокупность изотопов) с одинаковым зарядом ядра.

Если раньше элементы открывались случайно, то Менделеев не только уточнил атомные веса ряда элементов, но и предсказал существование новых. В 1810 году было известно 18 химических элемента. Во времена Менделеева было известно 62 элемента. В 2010 году доказано существование 117 элементов. Вопрос о полном списке элементов остается открытым. В природе люди обнаружили 94 элемента. Они ничего с ними не делали. Только изучали их свойства и особенности. Большая часть из них была в первоначальной периодической таблице.

Другие 24 элемента были созданы в лабораториях. Всего получается 118 штук. Еще 8 элементов являются лишь гипотетическими вариантами. Их пытаются изобрести или получить. Так что на сегодняшний день и вариант с 118 элементами, и с 126 элементами можно смело называть (2017 г).

Следует отметить существование разных вариантов таблицы Менделеева, а также альтернативных ей систем элементов.

Вторая половина XX века ознаменовала новый виток развития химии. Быстрое развитие математики, электроники и появления в арсенале химиков точных измерительных приборов и компьютеров позволили вести расчеты, которые раньше были весьма затруднительны, а порой и невозможны. Моделирование химических процессов, обработка больших объемов данных, расчеты структур сложных веществ позволили ученым значительно расширить значимость химии. Удешевление исследований и экспериментов, а также повышение их точности позволило применить их и для менее наукоемких отраслей. Началось развитие коммерческой химии.

Фундаментальными основами современной химии стали квантовая механика, атомная физика, термодинамика, статистическая физика, физическая кинетика. Физическая химия, в ХХ веке изменившая парадигму химии, объяснила химические явления.

Основные объекты химии – атом и молекула. Атом - наименьшая частица химического элемента, являющаяся носителем его свойств, построен из субатомных частиц - протонов, нейтронов, электронов. Молекула – наименьшая частица вещества, обладающая его основными химическими свойствами. Физические методы открыли физическую природу химизма. С открытием строения атома стала ясна причина химической связи атомов друг с другом. Между атомами действуют электростатические силы – силы взаимодействия электрических зарядов электронов и ядер атомов.

Ионы - это положительно или отрицательно заряженные частицы, которые образуются из атомов в результате отдачи или принятия электронов. Если ион положительно заряжен, его называют катионом, если отрицательно - анионом.

Химическая связь – связь между атомами, приводящая к образованию молекул. В ее образовании главную роль играют валентные электроны, расположенные на внешней электронной оболочке атома. Различают три основных типа химической связи. Ковалентная связь осуществляется за счет образования электронных пар, в равной мере принадлежащих обоим атомам. Ионная связь представляет собой электростатическое притяжение между ионами. Металлическая связь образуется между положительными ионами в кристаллах металлов.

Простые вещества состоят из атомов одного вида, а сложные вещества (химические соединения) состоят из атомов разного вида и образуются при химическом взаимодействии атомов разных химических элементов.

В XX в. в свете общих эволюционных представлений в естествознании развивается новая наука – эволюционная химия, наука о самоорганизации и саморазвитии химических систем. В рамках эволюционной химии изучаются процессы самопроизвольного синтеза новых химических соединений, являющихся более сложными и высокоорганизованными продуктами по сравнению с исходными веществами.

Основу живых систем составляют только 6 элементов, получивших название органогенов: углерод, водород, кислород, азот, фосфор, сера. Их общая весовая доля в организме составляет более 97 %. За ними следуют 11 элементов, которые принимают участие в построении многих физиологически важных компонентов биосистем: натрий, калий, кальций, магний, железо, кремний, алюминий, хлор, медь, цинк, кобальт. Их весовая доля в организме – 1,6 %. Есть еще 20 элементов, участвующих в построении и функционировании отдельных специфических биосистем, доля которых составляет 1 %. Участие всех остальных элементов в построении биосистем практически не зафиксировано. И в абиотической среде есть свидетельства об отборе элементов. Более 99 % всех природных соединений содержат те же 17 элементов, на долю всех остальных приходится менее 1 % соединений.

Если говорить о химической картине мира в целом, учитывая как природные, так и синтетические продукты, то оказывается, что в настоящее время известно около 8 млн химических соединений. Из них 96 % – органические соединения, а на долю неорганических соединений (4 %) приходится всего около 300 тыс. простых и сложных веществ. Большую часть вещества во Вселенной составляют водород и гелий. Более тяжелые элементы существуют во Вселенной в очень малых количествах: например, наша звезда – Солнце – содержит не более 2 % тяжелых элементов.

Нанотехнологии

Название нового направления в науке возникло просто в результате добавления к общему понятию «технология» приставки «нано». «Нано», так же как и «милли», и «микро», – приставки к выражениям единиц линейных размеров. Например, 1 миллиметр (мм) означает одну тысячную долю метра (1 мм = 10^-3 м), 1 микрометр (другое название – микрон) составляет одну миллионную долю метра (1 мкм = 10^-6м), а 1 нанометр (нм) означает одну миллиардную долю метра (1 нм = 10^-9 м).

Для наглядности можно указать, что 1 нм составляет одну миллионную долю миллиметра (представим себе любой измеритель длины с делениями – линейки, рулетки, штангенциркули и т. п.), и если считается, что человеческий волос имеет в среднем диаметр 100 мкм, то 1 нм примерно в 100 тысяч раз меньше его толщины.

К нанотехнологиям принято относить процессы и объекты с характерной длиной от 1 до 100 нм. Верхняя граница нанообласти соответствует минимальным элементам в так называемых БИС (больших интегральных схемах), широко применяемым в полупроводниковой и компьютерной технике. Что касается нижней границы, то размером в 1 нм и около того обладают отдельно взятые молекулы; при этом интересно, что радиус знаменитой двойной спирали молекулы ДНК равен 1 нм, а многие вирусы имеют размер приблизительно 10 нм.

Для понятия «нанотехнология» не существует исчерпывающего определения, но по аналогии с существующими ныне микротехнологиями следует, что нанотехнологии, оперирующие величинами порядка нанометра, имеют дело с ничтожно малыми величинами, в сотни раз меньшими длины волны видимого света и сопоставимыми с размерами атомов. Поэтому переход от «микро» к «нано» – это уже не количественный, а качественный переход, скачок от манипуляции веществом к манипуляции отдельными атомами. Квантовая физика XX в. при изучении объектов микромира оперировала в основном их математическими моделями. Теперь ученые могут оперировать объектами микромира непосредственно: искусственно создавать микрообъекты, перемещать их в пространстве, закреплять их на поверхности, то есть действовать так, как будто мы имеем дело с привычными нам макрообъектами.

Подводя итоги данного раздела, можно выделить в развитии химии как естественной науки четыре этапа, причем каждый новый возникал на основе предыдущего и включал его в себя в преобразованном виде.

1. Учение о составе вещества связано с исследованием различных свойств веществ в зависимости от их химического состава, понятием химического элемента и химического соединения.

2. Структурная химия – положение о том, что свойства веществ обусловливаются не только составом, но и структурой молекул.

3. Учение о химических процессах связано с исследованием механизмов и условий протекания химических процессов, с понятием о катализе.

4. Эволюционная химия изучает процессы самоорганизации химических систем с позиций представлений о всеобщем эволюционном процессе во Вселенной и отборе химических элементов.

 

Планета Земля

Радиус Земли - 6378 км, масса - 5.98*10²⁴ кг.Сильное магнитное поле

Гипотезы происхождения Луны:

1. Луна - на первоначальной стадии (не успев стать планетой) была захвачена Землей.
2. Сначала Луна образовалась как планета, и лишь затем была захвачена Землей.

3. Происхождение Луны в результате катастрофы - ПротоЗемля столкнулась с ПротоМарсом, в результате чего от Земли отделился кусок вещества (на месте впадины Тихого океана).

Рельеф земной поверхности - глобальная асимметрия двух полушарий - северного и южного. Южное полушарие - впадина (океан).

Внутренние силы - землетрясения и извержения вулканов, но они также действуют постоянно и незаметно и за миллионы лет изменяют облик Земли.
Главные черты рельефа Земли - континенты и океаны. Континенты возвышаются над ложем океанов в среднем почти на 6 км; с учетом максимальной глубины океанов (11 км) и высоты гор (9 км) оказывается, что размах земного рельефа составляет 20 км. Континенты сложены в основном гранитами и гнейсами (горными породами), а ложе океанов состоит из базальтов. Кора континентов намного толще (в среднем 35-40 км), чем кора океанов (5-7 км).

 

Гидросфера и атмосфера.

Самые верхние оболочки Земли, гидросфера и атмосфера имеют очень незначительную массу, и возникли на самых ранних стадиях формирования планеты. Ученые предполагают, что Земля подвергалась бомбардировке планетезималиями (вещество газопылевого облака). Удары сопровождались сильным локальным разогревом и плавлением земных пород и планетезималий. При этом выделялись газы и пары, содержащиеся в породах. Пары воды конденсировались, образуя гидросферу. В результате ударной дегазации Земля теряла водород и гелий, но сохраняла более тяжелые газы. Кроме ударной дегазации, часть воды и атмосферы образовались за счет вулканической деятельности.

Обе внешние оболочки активно взаимодействуют друг с другом и с остальными оболочками Земли. Каждая из этих оболочек представляет собой открытую систему, способную к саморегуляции и самоорганизации.

 

6 лекция: Гипотезы возникновение жизни и антропогенез

 

Прежде чем говорить о проблеме происхождения жизни, необходимо определиться с понятием «жизнь». Что такое жизнь? С точки зрения биоэнергетики, жизнь – это получение энергии с помощью фотосинтеза. С точки зрения теории информации, жизнь – это специфическая структура, способная к саморазмножению с затратой энергии. Но однозначного, полного определения жизни до сих пор нет. Единственный способ описать жизнь – это перечислить основные свойства живых организмов.

Когда-то считалось, что живое можно отличить от неживого по таким свойствам, как:

- обмен веществ,

- подвижность,

- раздражимость,

- рост,

- размножение,

- приспособляемость.

Но анализ показал, что порознь все эти свойства встречаются и среди неживой природы, и поэтому не могут рассматриваться как специфические свойства живого.

В одной из последних и наиболее удачных попыток живое характеризуется следующими особенностями, сформулированными Б.М.Медниковым в виде аксиом теоретической биологии:

- все живые организмы оказываются единством фенотипа и программы для его построения (генотипа), передающейся по наследству из поколения в поколение (аксиома А. Вейсмана);

- генетическая программа образуется матричным путем. В качестве матрицы, на которой строится ген будущего поколения, используется ген предшествующего поколения (аксиома Н. К. Кольцова);

- в процессе передачи из поколения в поколение генетические программы в результате различных причин изменяются случайно и не направленно, и лишь случайно такие изменения могут оказаться удачными в данной среде (1-ая аксиома Ч. Дарвина);

- случайные изменения генетических программ при становлении фенотипа многократно усиливаются (аксиома Н. В. Тимофеева-Ресовского);

- многократно усиленные изменения генетических программ подвергаются отбору условиями внешней среды (2-ая аксиома Ч. Дарвина).

Кроме того, есть несколько фундаментальных отличий живого от неживого в вещественном, структурном и функциональном планах. В вещественном плане в состав живого обязательно входят высокоупорядоченные макромолекулярные органические соединения, называемые биополимерами, это - белки и нуклеиновые кислоты (ДНК и РНК). В структурном плане живое отличается от неживого клеточным строением. В функциональном плане для живых тел характерно воспроизводство самих себя. Устойчивость и воспроизведение есть и в неживых системах. Но в живых телах имеет место процесс самовоспроизведения. Не что-то воспроизводит их, а они сами. Это принципиально новый момент.

Жизнь возможна лишь при определённых физических и химических условиях (температура, присутствие воды, ряда солей и т. д.). Однако прекращение жизненных процессов, например, при высушивании семян или глубоком замораживании мелких организмов, не ведёт к потере жизнеспособности. Если сохраняется неповрежденной структура, она при возвращении к нормальным условиям обеспечивает восстановление жизненных процессов.

Таким образом, строго научное разграничение живого и неживого встречает определенные трудности. Так, например, вирусы вне клеток другого организма не обладают ни одним из атрибутов живого. У них есть наследственный аппарат, но отсутствуют основные необходимые для обмена веществ ферменты, и поэтому они могут расти и размножаться, лишь проникая в клетки организма-хозяина и используя его ферментные системы. В зависимости от того, какой признак мы считаем важным, мы относим вирусы к живым системам или нет.

Итак, суммируя все выше сказанное, дадим определение жизни:

Жизнь – процесс существования биологических систем (например, клетка, организм растения, животного), основу которых составляет сложные органические вещества и способные самовоспроизводиться, поддерживать свое существование в результате обмена энергией, веществом и информацией со средой обитания.

Свойства живого: способность к движению, способность к росту и развитию, обмен веществ, дыхание, питание, раздражимость, размножение, клеточное строение.

По современным научным представлениям, жизнь — это процесс существования сложных систем, состоящих из больших органических молекул и неорганических веществ и способных самовоспроизводиться, саморазвиваться и поддерживать свое существование в результате обмена энергией и веществом с окружающей средой. Это одно из определений.

Теории возникновения жизни

Креационизм

Согласно этой теории, жизнь возникла в результате какого-то сверхъестественного события в прошлом; ее придерживаются последователи почти всех наиболее распространенных религиозных учений. В 1650 году архиепископ Ашер из г. Арма (Ирландия) вычислил, что Бог сотворил мир в октябре 4004 г. до н. э. и закончил свой труд 23 октября в 9 часов утра, создав человека. Ашер получил эту дату, сложив возраст всех людей, упоминающихся в библейской генеалогии, от Адама до Христа («кто кого родил»). С точки зрения арифметики, это разумно, однако при этом получается, что Адам жил в то время, когда, как показывают археологические находки, на Ближнем Востоке существовала хорошо развитая городская цивилизация.

Традиционное иудейско-христианское представление о сотворении мира, изложенное в Книге Бытия, вызывало и продолжает вызывать споры. Хотя все христиане признают, что Библия — это завет Господа людям, по вопросу о длине «дня», упоминающегося в Книге Бытия, существуют разногласия. Некоторые считают, что мир и все населяющие его организмы были созданы за шесть дней продолжительностью по 24 часа. Они отвергают любые другие точки зрения и целиком полагаются на вдохновение, созерцание и божественное откровение. Другие христиане не относятся к Библии как к научной книге и считают, что в Книге Бытия изложено в понятной для людей всех времен форме теологическое откровение о сотворении всех живых существ всемогущим Творцом. Для них описание сотворения живых существ относится к ответу, скорее, на вопрос «почему», а не «каким образом». Если наука в поисках истины широко использует наблюдение и эксперимент, то богословие постигает истину через божественное откровение и веру.

Гипотезы самозарождения

Эта теория была распространена в Древнем Китае, Вавилоне и Египте в качестве альтернативы креационизму, с которым она сосуществовала. Аристотель, которого часто провозглашают основателем биологии, придерживался теории спонтанного зарождения жизни. На основе собственных наблюдений он развивал эту теорию дальше, связывая все организмы в непрерывный ряд — «лестницу природы». Идея самозарождения высказывалась также философами Древней Греции, она, по-видимому, так же стара, как и само человечество. На протяжении истории эта гипотеза видоизменялась, но по-прежнему оставалась ошибочной.

Существовали такие легенды. «Послушайте историю про Бернакельского гуся. Этот гусь вырастает на обломках сосны, носящихся по морским пучинам. Вначале он имеет вид капельки смолы. Он прикрепляется клювом к дереву и выделяет для безопасности твердую скорлупу, в которой живет спокойно и беззаботно. Через некоторое время у гуся вырастают перья, и тогда он сходит с куска коры в воду и начинает плавать. А в один прекрасный день взмахивает крыльями и улетает. Еще есть на свете и такие деревья, на которых растут плоды, имеющие форму дыни. Из них появляются ягнята».

Эти «факты» считались убедительными, до тех пор, пока итальянский врач ФранческоРеди (1626–1697) не подверг сомнению теорию спонтанного зарождения.В 1688 г. он раскрыл сущность появления жизни в гниющем мясе. Ф. Реди сформулировал свой принцип: «Все живое – от живого» и стал основоположником концепции биогенеза, утверждавшей, что жизнь может возникнуть только из предшествующей жизни.

Французский микробиолог Л. Пастер (1822–1895) своими опытами с вирусами окончательно доказал несостоятельность идеи спонтанного самозарождения жизни. Однако, опровергнув эту гипотезу, он не предложил свою, не пролил свет на вопрос о возникновении жизни.

Тем не менее опыты Л. Пастера имели большое значение в получении богатого эмпирического материала в области микробиологии его времени.

Гипотеза стационарного состояния.

Согласно этой гипотезе Земля никогда не возникала, а существовала вечно. Она всегда была способна поддерживать жизнь, а если и изменялась, то очень мало, виды животных и растений также существовали всегда. Эту гипотезу называют иногда гипотезой этернизма (от лат. eternus — вечный).

Сторонники этой теории не признают, что наличие или отсутствие определенных ископаемых остатков может указывать на время появления или вымирания того или иного вида, и приводят в качестве примера представителя кистеперых рыб — латимерию. По палеонтологическим данным кистеперые вымерли в конце мелового периода 70 млн лет назад. Однако это заключение пришлось пересмотреть, когда в районе Мадагаскара были найдены живые представители кистеперых. Сторонники теории стационарного состояния утверждают, что только изучая ныне живущие виды и сравнивая их с ископаемыми останками, можно сделать вывод о вымирании, да и в этом случае весьма вероятно, что он окажется неверным. Используя палеонтологические данные для подтверждения теории стационарного состояния, ее немногочисленные сторонники интерпретируют появление ископаемых остатков в экологическом аспекте. Так, например, внезапное появление какого-либо ископаемого вида в определенном пласте они объясняют увеличением численности его популяции или его перемещением в места, благоприятные для сохранения остатков. Большая часть доводов в пользу этой теории связана с такими неясными аспектами эволюции, как значение разрывов в палеонтологической летописи, и она наиболее подробно разработана именно в этом направлении.

Концепция вечной Вселенной, до сих пор характерна для восточных религий, таких как индуизм и буддизм. С точки зрения современных астрономических знаний эта гипотеза не рассматривается как научная.

Теория панспермии.

Эта теория не предлагает никакого механизма для объяснения первичного возникновения жизни, а выдвигает идею о ее внезапном происхождении. Поэтому ее нельзя считать теорией возникновения жизни как таковой; она просто переносит проблему возникновения жизни в какое-то другое место Вселенной.

Теория панспермии утверждает, что жизнь могла возникнуть один или несколько раз в разное время и в разных частях Галактики или Вселенной. Для обоснования этой теории используются многократные появления НЛО (неопознанных летающих объектов), наскальные изображения предметов, похожих на ракеты и «космонавтов», а также (пока еще пишем — не подтвержденные) сообщения о встречах с инопланетянами. Советские и американские исследования в космосе позволяют считать, что вероятность обнаружить жизнь в пределах нашей Солнечной системы ничтожна, — однако они не дают никаких сведений о возможной жизни вне этой системы. При изучении материала метеоритов и комет в них были обнаружены многие «предшественники живого» — такие вещества, как цианогены, синильная кислота и органические соединения, которые, возможно, сыграли роль «семян», падавших на голую землю. Появился ряд сообщений о нахождении в метеоритах объектов, напоминающих примитивные формы жизни, однако доводы в пользу их биологической природы пока не кажутся ученым убедительными.

Биохимическая теория

Первую научную теорию относительно происхождения живых организмов на Земле создал советский биохимик Александр Иванович Опарин (1894–1980). В 1924 г. он опубликовал работу «Происхождение жизни на Земле», в которых изложил представления о том, как могла возникнуть жизнь на Земле. Согласно этой теории, жизнь возникла в специфических условиях древней Земли, и рассматривается Опариным как единый естественный процесс, который состоял первоначальной химической эволюции, перешедшей постепенно на качественно новый уровень - биохимическую эволюцию.

По Опарину, процесс, приведший к возникновению жизни на Земле, может быть разделен на три этапа: 1. Возникновение органических веществ. 2. Образование из более простых органических веществ биополимеров (белков, нуклеиновых кислот, полисахаридов, липидов и др.) и образованию коацерватных капель - структур типа геля. 3. Образованию полинуклеотидов – ДНК и РНК и включение их в коацерваты. Возникают примитивные самовоспроизводящиеся организмы.

Огромное достоинство этой теории состоит в том, что большая ее часть может быть проверена.

Гипотеза Опарина была лишь первым шагом в развитии биохимических представлений о возникновении жизни. Он говорил о запуске процесса химической эволюции, которая предшествует эволюции биологической.

В 1929 г. появилась статья английского биолога Д.Холдейна на ту же тему. Можно встретить информацию, что это теория химической эволюции называют еще теорией Опарина-Холдейна. Первенство в образовании жизни А.И.Опарин отдавал белкам, а Дж.Холдейн – нуклеиновым кислотам. Ученые утверждают, что на возникновение жизни в земном варианте потребовалось времени – менее одного млрд. лет. Уже около 4 млрд. лет назад существовали первые микроорганизмы, от которых произошло все многообразие форм земной жизни.

Гипотеза Опарина-Холдейна завоевала много сторонников.

Антропогенез

Проблема антропогенеза — возникновения человека — представляет большой научный интерес и вызывает жаркие споры среди ученых.

Одним из центральных вопросов современного естествознания, на который наука не дает однозначного ответа, является вопрос о появлении человека на Земле. Изучением происхождения и эволюции человека, движущих сил и закономерностей антропогенеза, соотношения биологического и социального в процессе развития человека занимается отрасль естествознания антропология (от греч. anthropos – человек). В настоящее время существует несколько концепций происхождения человека.

1. Концепция креационизма. В древних мифах и легендах разных народов нашли отражение представления о божественном происхождении человека, согласно которым всемогущий бог (боги) создал окружающий мир и человека. Нередко в мифах говорится, что предками человека были различные животные: у жителей леса – волки, медведи; у жителей приморья – моржи или рыбы. Религиозные учения указывают на божественное происхождение человека. Господствующая в европейских странах религия – христианство – признает творцом мира и человека единого Бога, который создал человека на шестой день творения мира по своему образу и подобию.

2. Концепция эволюции. Попытки определить положение человека в природе, объяснить его сходство с другими животными имели место уже в трудах античных ученых-философов. Карл Линней в 1735 г., создавая свою классификацию органического мира, помещает человека в отряд приматов вместе с лемуром и обезьяной. Идея родства между высшими приматами и человеком нашла поддержку и научное обоснование в работах Ж. Б. Ламарка (1809),

Ж. Бюффона (1749). Крупнейшим вкладом в развитие симиальной (обезьяньей) теории антропогенеза стала книга Ч. Дарвина «Происхождение человека и половой отбор» (1871), в которой выдвигается гипотеза о происхождении человека от обезьяноподобного предка, предсказаны грядущие ископаемые находки, подчеркивается особое сходство человека, шимпанзе и гориллы и предполагается, что родиной первых людей была Африка. В дальнейшем открытия в области сравнительной анатомии, физиологии, биохимии, генетики предоставили ряд доказательств родства человека с высшими приматами. Найденные палеонтологами останки общих предков человека и человекообразных обезьян подтвердили правильность концепции антропогенеза.

3. Трудовая концепция. Фридрих Энгельс в своей работе «Роль труда в процессе превращения обезьяны в человека» рассматривает особенности эволюции приматов, связанные с трудовой деятельностью. Существенным моментом в процессе антропогенеза является прямохождение, вызвавшее интенсивное развитие нервной системы, прежде всего головного мозга. Благодаря прямохождению произошло разделение функций верхних и нижних конечностей, сформировалась неспециализированная рука – орудие труда, способное производить сотни разнообразных и тонких движений. Совместная трудовая деятельность в тяжелых условиях помогла людям выжить и справиться с многочисленными угрозами окружающего мира, создать свой мир, комфортный и безопасный. Труд явился предпосылкой зарождения и дальнейшего развития общественных отношений, речи, мышления, сознания – всего, что отличает человека от животного. Человек – единственное существо на Земле, способное сознательно, целенаправленно преобразовывать окружающий мир, планировать и предвидеть результаты. Постепенно биологические факторы эволюции человека уступают место социальным факторам.

4. Концепция мутагенеза. В конце 20-х гг. XX в. исследователи пришли к выводу, что видообразование не может быть объяснено только изменениями условий окружающей среды (С. С. Четвериков, Р. А. Фишер, Н. П. Дубанин и др.). Основную роль в эволюции должны играть доминантные мутации – изменения генетического кода особи. Условия среды и образ жизни способствуют только естественному отбору среди множества мутаций особей, отличающихся некоторым преимуществом, лучшей приспособленностью к данным условиям. Причиной возникновения такого рода мутаций, как предполагают ученые, могут быть экстремальные геофизические факторы, например изменение уровня радиации или геомагнитная инверсия. Учеными установлено, что местом возникновения антропоидов является Восточная и Южная Африка, характеризующаяся высоким уровнем радиации и активной вулканической деятельностью. В результате землетрясений смещение геологических пластов вызвало обнажение радиоактивных пород и резкое увеличение радиоактивного излучения, что привело к интенсивному мутагенезу. Совпадение по времени с данными процессами геомагнитной инверсии сделало возможным появление разнообразных генетических мутаций, в том числе и биологически полезных. Гипотеза геомагнитной инверсии (смены магнитных полюсов Земли) была выдвинута антропологом Г. Н. Матюшкиным. Установлено, что северный и южный магнитные полюса Земли периодически меняются, при этом защитная функция магнитосферы ослабевает, что усиливает проникновение на поверхность Земли космической радиации на 60 %. Геомагнитные инверсии сопровождаются увеличением частоты мутаций в два раза, а это приводит к мощным вспышкам биологического формообразования. Найденные в Африке останки древних обезьянолюдей антропологи относят к периоду геомагнитной инверсии, появление питекантропа также по времени совпадает с очередной геомагнитной ин