Состав, строение и происхождение вселенной

Строение Космоса

Структура Космоса семерична сверху донизу. Семь космических уровней проявления мы будем называть космическими планами, мирами или сводами.

Названия семи космических миров следующие:

1) мир Божественный;
2) мир Монадический;
3) мир Атмический (нирваны);
4) мир Блаженства (буддхический);
5) мир Мысли (ментальный, огненный);
6) мир Желаний (астральный, тонкий);
7) мир Плотный (физический) - наш мир, в котором мы сейчас себя осознаем.

Три первых мира (Божественный, Монадический и Атмический) образуют непроявленную, или небесную Вселенную.

Четыре последних Мира (Блаженства, Мысли, Желаний и Плотный) образуют проявленную, или поднебесную Вселенную.

1. Мир Божественный соответствует Сварогу и космическому началу Явь.
2. Мир Монадический соответствует Ладе и космическому началу Навь.
3. Мир Атмический соответствует Перуну и космическому началу Правь.
4. Мир Блаженства соответствует Семарглу и стихии Огонь.
5. Мир Мысли соответствует Стрибогу и стихии Воздух.
6. Мир Желаний соответствует Сиде и стихии Вода.
7. Мир Плотный соответствует Велесу и стихии Земля.

Каждый космический план (мир) состоит из семи подпланов (каждый свод Вселенной состоит из семи малых сводов). Каждый подплан (малый свод) имеет связь с одним из семи космических принципов, причем связь эта точно такая же, как и в случае космических планов:

1 - самый верхний подплан любого космического мира связан с началом Явь;
2 - связан с началом Навь;
3 - связан с началом Правь;
4 - связан со стихией Огонь;
5 - связан со стихией Воздух;
6 - связан со стихией Вода;
7 - связан со стихией Земля.

Таким образом, общее количество подпланов на всех мирах будет 49 (7х7). Четыре низших подплана в любом мире всегда более материальны, более плотны (они связаны с принципом стихий). Три высших подплана всегда более духовны и утонченны. Четвертый подплан, соответствующий стихии Огонь, в любом мире является срединным подпланом, он трансформирует высшие влияния в низшие и наоборот.

В результате преступно невежественной или злонамеренной деятельности людей четыре нижних подплана четырех нижних миров в большей степени загрязнены. Это относится прежде всего к миру Плотному (нарушение экологического равновесия, загрязнение окружающей среды), миру Желаний, миру Мысли и в меньшей степени - к миру Блаженства, так как мир Блаженства связан со стихией Огонь, которая гораздо меньше подвержена загрязнению, нежели другие стихии.

> Структура Вселенной

Изучите схему структуры Вселенной : масштабы пространства, карта Вселенной, сверхскопления, скопления, группы галактик, галактики, звезды, Великая Стена Слоуна.

Мы живем в бесконечном пространстве, поэтому всегда интересно узнать, как выглядят структура и масштабы Вселенной. Глобальная вселенская структура представляет собою пустоты и волокна, которые можно разбить на , скопления, галактические группы, а уже в конце и сами . Если снова уменьшать масштабы, то рассмотрим и (Солнце – одна из них).

Если вы осознаете, как выглядит эта иерархия, то можете лучше понять, какую роль играет каждый названый элемент в структуре Вселенной. К примеру, если мы проникнем еще дальше, то заметим, что молекулы делятся на атомы, а те на электроны, протоны и нейтроны. Последние два также трансформируются в кварки.

Но это маленькие элементы. А что делать с гигантскими? Что собою представляют сверхскопления, пустоты и волокна? Будем двигаться от маленького к большому. Внизу можете посмотреть, как выглядит карта Вселенной в масштабе (здесь хорошо просматриваются нити, волокна и пустоты пространства).

Существуют одиночные галактики, но большинство предпочитают располагаться группами. Обычно это 50 галактик, занимающих в диаметре 6 миллионов световых лет. Группа Млечного Пути насчитывает более 40 галактик.

Скопления – это области с 50-1000 галактиками, достигающих размеров в 2-10 мегапарсек (диаметр). Интересно отметить, что их скорости невероятно велики, а значит, должны преодолевать гравитацию. Но они все же держатся вместе.

Обсуждения темной материи появляется на этапе рассмотрения именно галактических скоплений. Полагают, что она создает ту силу, которая не позволяет галактикам разойтись в разные стороны.

Иногда группы также объединяются, чтобы сформировать сверхскопление. Это одни из крупнейших структур Вселенной. Наибольший представитель – Великая Стена Слоуна, растянувшаяся на 500 миллионов световых лет в длину, 200 миллионов световых лет в ширину и 15 миллионов световых лет в толщину.

Современные приборы все еще недостаточно мощные, чтобы увеличивать изображения. Сейчас мы можем рассмотреть два компонента. Нитевидные структуры – состоят из изолированных галактик, групп, скоплений и сверхскоплений. А также пустоты – гигантские пустые пузыри. Посмотрите интересные видео, чтобы узнать больше информации о структуре Вселенной и свойствах ее элементов.

Иерархическое формирование галактик во Вселенной

Астрофизик Ольга Сильченко о свойствах темной материи, веществе в ранней Вселенной и реликтовом фоне:

Материя и антиматерия во Вселенной

изик Валерий Рубаков о ранней Вселенной, стабильности вещества и барионном заряде:

Александр Захаров ([email protected])

“Построение” Вселенной

(Когда я написал эту статью и отослал ее Александру Тер-Оганесянцу, оказалось, что он активно переписывается с Евграфом Дулуманом и уже опубликованы

письма . Так же (оказывается!) вышла в свет статья Юрия Шеляженко “ Каждый волен верить, что он атеист ”. Тема возникновения Вселенной пользуется популярностью J )

“Разнообразнейшие вещества, сочетаясь на тысячи ладов, непрерывно получают и сообщают друг другу различные движения. Различные свойства этих веществ, их различные сочетания, их разнообразные способы действия, являющиеся необходимыми следствиями этого, составляют для нас сущность всего существующего, и от различия этих сущностей зависят различные порядки, категории или системы, занимаемые этими веществами, совокупность которых составляет то, что мы называем природой.”

Поль Анри Гольбах (1723 – 1789), “Система природы”.

Я обнаружил любопытную статью Александра Тер-Оганесянца “Строение вселенной” . Автор излагает свой взгляд на устройство Вселенной и, на мой взгляд, достаточно интересный. Вначале он пишет:

Я прошу Вас найти ошибки в моих рассуждениях о строении Вселенной.”

Я не хотел бы “искать ошибки” в рассуждениях автора (для этого нужно быть кем-то вроде бога, а сам бог упорно молчит на эту тему J ), скорее всего мне хотелось бы высказать свое видение этого непростого вопроса в качестве обсуждения его статьи. Я бы не назвал мою статью критической, т.к. те вещи, о которых идет речь – это гипотезы и ни я, ни уважаемый Александр Карлович, думаю не в состоянии подтвердить или опровергнуть свою или чужую точку зрения. J Своей статьей я хочу лишь порассуждать вместе с автором над строением Вселенной (тоже достаточно схематично), так сказать, принять участие в “построении Вселенной” как целостной картины в сознании человека. Ну и попутно высказать свое мнение о его гипотезе.

Вот что он пишет:

“Вселенная бесконечна в пространстве и во времени. Только приняв этот постулат, мы можем избавиться от известных вопросов: А что там дальше? и Что было раньше? При этом следует иметь в виду, что то, что мы часто называем Вселенной, на самом деле является нашей Метагалактикой, то есть той части Вселенной, которая подвластна нашим исследованиям.”

На мой взгляд, бесконечность Вселенной в пространстве и во времени – это, конечно, своего рода постулат, но я бы сказал, что он вводится не от того, чтобы отсекать “неугодные” вопросы, а по причине того, что это наименее абсурдное предположение, т.к. все остальные варианты “в пределе” имеют больше вопросов, чем ответов. А основываться на чем-то необходимо. И действительно, не стоит забывать о понятии Вселенная:

Вселенная – весь существующий материальный мир, безграничный во времени и пространстве и бесконечно разнообразный по формам, которые принимает материя в процессе своего развития. Вселенная, изучаемая астрономией, - часть материального мира, которая доступна исследованию астрономическими средствами, соответствующими достигнутому уровню развития науки (часто эту часть Вселенной называют Метагалактикой ).

Так что, я думаю, например, что речь о “возникновении Вселенной” может идти применительно именно к Метагалактике, к Вселенной это не относится уже по определению – она существовала всегда. А “наша Метагалактика” когда-то возникла и до сих пор развивается по своим законам. А на вопросы, что было раньше до нашей метагалактики ответить, думаю, еще долго (а может и бесконечно долго) будет невозможно.

Во Вселенной существуют две первоосновы, или, если хотите две объективные реальности: Материя и Сознание. Задаваться т. н. “основным вопросом философии” - что первично? - на самом деле бессмысленно, так как Материя и Сознание существовали и будут существовать вечно. Это все равно, что спрашивать, что было раньше: курица или яйцо? И Материя и Сознание подчиняются своим законам сохранения: не возникают из ничего и не превращаются в ничто, а только переходят из одной формы в другую. Форм существования и Сознания и Материи в бесконечной Вселенной, разумеется, существует бесконечное множество.

Мне кажется, автор прозрачно для себя ввел еще один постулат: “Во Вселенной существуют две первоосновы, или, если хотите две объективные реальности: Материя и Сознание”. Для меня очень сомнительное утверждение, т.к. я приемлю следующее определение материи:

Материя – субстанция; субстрат (основа) всех реально существующих в мире свойств, связей и форм движения; бесконечное множество всех существующих в мире объектов и систем. Неотъемлемый атрибут материи – движение; материи присущи саморазвитие, превращение одних состояний в другие. Всеобщие объективные формы бытия материи – пространство и время. Особые типы материальных систем – живая материя (совокупность организмов, способных к самовоспроизводству) и социально-организованная материя (общество).

И мне кажется, что “Сознание” в предложенной автором схеме является нужной (для его гипотезы), но в тоже время “лишней” сущностью (т.е. для объяснения можно обойтись и без этого). J Да и что понимать под Сознанием? Вот, например, определение из ЭС:

Сознание – одно из основных понятий философии, социологии, обозначающее человеческую способность идеального воспроизведения действительности в мышлении. … Сознание выступает в двух формах: индивидуальной (личной) и общественной. Общественное сознание – отражение общественного бытия; формы общественного сознания: наука, философия, искусство, нравственность, религия, политика, право.

Далее, конечно, автор комментирует, что является Сознанием в его понимании, но, по моему глубокому убеждению, его трактовка является некорректной, да и ко всему прочему имеет еще и определенный религиозный отпечаток (хотя автор и атеист J ).

Основное свойство Материи выражено во втором начале термодинамики: “В замкнутой физической системе возможен только рост энтропии”. Энтропия – мера разупорядоченности системы. Материя всегда стремится к разупорядоченности, разрушению, хаосу.

Если пофилософствовать. Я бы не назвал свойством материи стремление к разупорядоченности, разрушению, хаосу. Ну а применение слова “разрушение” к материи (в общем виде) я считаю, мягко сказать, неуместным (есть ведь понятие “структура” и “переход”). Кроме того, автор совсем упускает немаловажный контекст: “В замкнутой физической системе …”, хотя вероятно, замкнутость “нашей метагалактики” имеет место быть, если рассматривать ее с точки зрения человека, как наблюдателя и объекта, подверженного законам самой метагалактики, находящегося в ней, т.е. получается этакое замкнутое пространство действия законов и материя имеет свойство переходить из одних определенных видов в другие определенные виды (и всё это “подвешено” в абсолютной пустоте J ). Нельзя исключать вероятность того, что “наша метагалактика” может иметь “области перехода” в другие пространства с иными законами. Почему бы и нет? У меня есть фраза: “Если можно изменить законы природы, то у природы есть законы изменения законов природы”. J

Закон (один из многих) существования материи (“не возникает из ничего и не превращается в ничто”) по моему мнению, в моей гипотезе, носит излишний характер (по причине слова “ничего”), т.к. если говорить о пустоте/вакууме и т.п. сущностях “ничего”, то я бы сказал, что к примеру, вакуум (что-то вроде межзвездного пространства или физического вакуума или подобное) – это тоже есть форма существования материи. Если для нас, как исследователей/наблюдателей абсолютный вакуум – это “ничто”/“пустота”, то это говорит лишь о том, что данный вид материи – это абсолютно неизученная область или попросту мы ничего “там” не видим, что смогли увидеть увидели, убрали и получился вакуум J Т.е. материя – это, в моей гипотезе, абсолютно широкое понятие и я не вижу причин ограничивать формы материи и их свойства какими-то выдуманными рамками. Всякое “ничто” - есть нечто! J (Для любителей аналогий: если смотришь через чистое прозрачное стекло – его не замечаешь, его как бы и нет, но стоит распылить на его поверхность воду… J )

Основным свойством Сознания является стремление к созиданию, порядку и гармонии. Между Материей и Сознанием идет непрерывная и вечная борьба, что и является основой развития Вселенной.

Слова “порядок”, “гармония” являются субъективными оценками. Есть словочетание “Закон мироздания”. Из этого Закона и следует, в общем-то, вся “гармония” и “порядок”. Был бы другой Закон (сумма законов) – был бы другой порядок и гармония. Порядок – это следование какому-то определенному правилу, закону. Гармония – это более широкий термин, но тоже из “этой” области.

Слово “созидание” как-то сразу предусматривает наличие личностных характеристик, что в свою очередь неуклонно ведет нас к понятию “бог”. J Но это еще “вилами на воде писано”, а главное состоит в том, что мне представляется очень странным противопоставление Материи Сознанию. Прямо таки борьба добра и зла! “Добро обязательно победит Зло. Поставит на колени и зверски убьет” J

На Земле Сознание одержало локальную победу и естественный для Материи ход развития системы нарушился: на Земле появилась жизнь, а затем разумная жизнь.

Я, мягко сказать, поостерегся бы разделять живую материю на разумную и неразумную, скорее она более разумна и менее разумна.

Человеческий разум – одна из форм существования Сознания- неразрывно связан с материальной частью человека – его телом- одной из форм существования Материи. Разум и тело находятся в непрерывной борьбе, что и является основой развития человеческой цивилизации. В момент зачатия подобно телесному зародышу – оплодотворенной яйцеклетке- появляется зародыш сознания, составленный из элементов разума отца и матери и развивающийся по своим законам. После смерти человека, подобно телу, разум распадается на элементарные составляющие, которые растворяются в мировом Сознании.

Красиво конечно, но чтобы дойти до этой “красоты” необходимо сделать достаточно много “постулатов”. J Думаю, “в таком деле” нужно не красоту искать, а непротиворечивость (по крайней мере).

5. Открытие в середине 20-х годов американским астрономом Хабблом закона “разбегания галактик” привело к появлению теории “Большого взрыва”, согласно которой вся наша Метагалактика (галактики, звезды, планеты и др. объекты) образовалась в результате “вспышки” супервещества, спресованного в весьма ограниченном объеме пространства. Некоторые религиозные философы увидели в этой теории подтверждение известного Библейского текста о сотворении мира из хаоса. Я же полагаю, что в действительности дело обстояло ровно наоборот. И дело, конечно же, не в гигантском несовпадении сроков рождения Вселенной: 7,5 тыс. лет назад по Библии и 18 млрд. лет по теории “Большого взрыва”.

Мне представляется, что до Большого взрыва Вселенная являла собой весьма гармоничную и сбалансированную систему, в которой царствовало Сознание, а Материя, подобна джинну, была загнана в бутылку. Вероятно, в какой-то момент Сознание утратило контроль над Материей, либо внутреннее напряжение “в бутылке” достигло критического уровня. В результате и произошло глобальное освобождение Материи, по сравнению с чем гипотетическая термоядерная катастрофа на Земле представляется комариным укусом.

Не знаю, насколько обоснованно выделение факта возникновения “нашей метагалактики” в разряд “из ряда вон выходящего”. Мое мнение заключается в том, что таким образом произошло перерождение-переход одного вида материи в другой. Кто знает, быть может, это был вполне “закономерный процесс”. Почему закономерный в кавычках? Просто я считаю, что до возникновения “нашей метагалактики” с ее законами существования определенного количества форм материи, которые мы можем исследовать,существовали иные законы и иные формы материи и не обязательно те, которые мы определяем как присущие именно “нашей метагалактике”. Тут необходимо разделять некоторым образом. Более формально и другими словами я это выражаю в виде риторического вопроса: “корректно ли пытаться описывать то, что было до возникновения нашей вселенной законами существования нашей вселенной?” J (под Вселенной подразумевается “наша метагалактика”).

Почему я подчеркиваю, что метагалактика именно “наша”? Не вижу оснований для того, чтобы не допускать (в моей трактовке бытия Вселенной), что возможно (я бы даже не побоялся бы сказать “очень вероятно”) существование других образований в виде метагалактик, которые имеют и такое же строение, внутренние законы, а также иных форм метагалактик с иными законами, количеством форм материи, так сказать, участвующих в устройстве такого образования , и живой материей, для которой, какое-нибудь десятимерное пространство – “дом родной”. J И эта живая материя является, своего рода, результатом определенного законами именно этой метагалактики процесса развития определенных видов материи. Ну а говоря уже о живой материи и о сознании: ну что ж, бытие определяет сознание! А материя рождает его. (А потом и наоборот… J )

Однако в вечной борьбе Сознания и Материи замечательно то, что ни одна победа какой-либо стороны, какой бы глобальной она ни казалось, на самом деле не является окончательной. Вполне вероятно, что через каких-нибудь 5-10 млрд. лет “разбегание галактик” закончится и начнется обратный процесс. А пока Сознание ведет с Материей войну на всех необъятных просторах Метагалактики, одерживая кое-где (например на Земле) локальные победы.

Что ждет “нашу метагалактику” - это вопрос пока открытый, но думаю, он решаем в будущем… в далеком будущем J .

Все это, конечно, очень схематично, и я был бы рад еще порассуждать с Вами на темы строения Вселенной. Буду Вам весьма признателен, если Вы мне ответите.

Ну, вот и ответили. J У меня тоже многое схематично, но как говорил М. Ломоносов: “Природа весьма проста. Что этому противоречит - должно быть отвергнуто”. Ну и конечно же “простота” - это понятие относительное. J

В заключении, хочу привести еще одно, на мой взгляд интересное высказывание, касающееся взаимоотношений человека и Природы (метагалактики, вселенной). Думаю в контексте “баталий” Сознания с Материей у автора будет уместно привести его:

“Природа никогда не борется с человеком, это пошлый религиозный поклеп на нее, она не на столько умна, чтобы бороться, ей все равно… Природа не может перечить человеку, если человек не перечит ее законам…”

Александр Иванович Герцен (1812 – 1870), “Собрание сочинений”.

Публикации по теме
Тер-Оганесянц Я прошу Вас найти ошибки в моих рассуждениях о строении Вселенной
Ю. Шеляженко "Каждый волен верить, что он атеист "
Дулуман Е. "Обмен мнениями между технарем и философом о нашей Вселенной и попутно о Боге с приложением письма Марине "
Захаров А. ""Построение" Вселенной "
Тер-Оганесянц Ответ моим критикам

Основные элементы структуры Вселенной: галактики, звёзды, планеты

Галактики (от греч. Молочный, млечный) - системы из миллиардов звёзд, обращающихся вокруг центра галактики и связанных взаимным тяготением и общим происхождением,

Планеты – тела, не испускающие энергию, со сложной внутренней структурой.

Самым распространенным небесным телом в наблюдаемой Вселенной являются звезды.

По современным представлениям звезда – это газоплазменный объект, в котором происходит термоядерный синтез при температурах свыше 10 млн град. К.

Высокая светимость звезд, поддерживаемая в течение длительного времени, свидетельствует о выделении в них огромных количеств энергии.

Основные причины высокой светимости звезд

1. гравитационное сжатие , приводящее к выделению гравитационной энергии (характерно для молодых звезд)
2. термоядерные реакции , в результате которых из ядер легких элементов синтезируются ядра более тяжелых элементов и выделяется большое количество энергии.

Наше Солнце является медленно горящей водородной бомбой.

Атомы элементов легче железа образуются в результате термоядерных реакций внутри звезд. Тяжелее железа при взрыве сверхновых звезд.

Эволюция звезд - это изменение физических характеристик, внутреннего строения и химического состава звезд со временем .

Процесс формирования космических тел из разряженной газовой и газово-пылевой среды под действием гравитационных сил называется гравитационная конденсация

Протозвезда - плотный фрагмент молекулярного облака, в котором еще не достигнуты температуры, необходимые для начала термоядерных реакций, т.е. превращения облака в звезду.

Конец эволюции звезды определяется ее массой.

Конечным этапом эволюции звезды средней и малой массы (меньше 3-4 масс Солнца) является белый карлик.

Эволюция звезд большей массы приводит к образованию нейтронных звезд или черных дыр.

В результате гравитационного коллапса происходит мощнейший взрыв звезды, сопровождающийся выделением колоссальной энергии в виде электромагнитного излучения и выбросом в окружающее пространство веществ, представляющих химические элементы всей таблицы Менделеева (первые наблюдения взрыва сверхновой были сделаны китайскими и японскими астрономами в 1054 году).

Звезды выступают как своеобразные кузницы атомов.

Согласно космологическим моделям, распространение химических элементов по Вселенной происходит в результате взрывов Сверхновых звезд.

Солнечная система – часть Вселенной.

Геоцентрическая система мира - существовавшее в древности (Аристотель и Птолемей) представление, согласно которому Земля неподвижно покоится в центре мира, а все небесные светила движутся вокруг неё.

В первой половине 16 в.- 17 учеными Н.Коперником, Г. Галилеем, Дж.Бруно была разработана гелиоцентрическая система мира - учение, согласно которому Земля, как и другие планеты, обращается вокруг Солнца и, кроме того, вращается вокруг своей оси.

Солнечная система - планетная система в составе Млечного пути, в которую входят: Солнце, восемь классических планет (Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун), несколько планет карликов (Плутон, Зена и пр.,) спутники планет, кометы, метеорные тела, космическая пыль.

Центральным телом Солнечной системы, в котором сосредоточена подавляющая часть всей её массы (около 99,9 %), является Солнце.

Согласно современным представлениям, Солнечная система сформировалась в результате сжатия газопылевого облака приблизительно 5 миллиардов лет назад.

Считается, что эволюция протопланетного диска происходила за 1 млн. лет. Шло слипание частичек в центральной части этого диска, которое в дальнейшем привело к образованию сгущений частиц, вначале небольших, потом – более крупных.

В 40-х годах 20 в. академик О.Ю.Шмидт выдвинул ставшую общепринятой гипотезу об образовании Земли и других планет из холодных твердых допланетных тел. Эти тела называются планетезимали.

Эта концепция подтверждается результатами компьютерного моделирования.

Однако существуют и другие модели.

Достаточно точные данные о возрасте Земли получают при анализе радиоактивных превращений элементов Земли и метеоритов

КОНЦЕПТУАЛЬНОЕ СОДЕРЖАНИЕ НАУК О ЗЕМЛЕ.

Строение Земли.

Земля - третья планета Солнечной системы.

Земля представляет собой твердое тело, окруженное водной и газовой оболочками - гидросферой и атмосферой.

Земля не идеальный шар. Она сплюснута у полюсов и расширена к экватору. Форма Земли - сфероид или эллипсоид вращения. С большой точностью форму Земли удалось определить лишь в XX в. с помощью приборов, установленных на искусственных спутниках.

Средний радиус Земли - 6370 км.

Площадь поверхности Земли 510 млн. кв.км. Около 71 % поверхности Земли занимает Мировой океан (361 млн. км 2), 29 % занимает Суша (149 млн. км 2)

Различают внутренние (земная кора, мантия, ядро ) и внешние (гидросфера, атмосфера )

оболочки Земли. Недра Земли так же недоступны для непосредственного изучения, как галактики. Материалы, слагающие твердую Землю непрозрачны и плотны. Прямые исследования их возможны лишь до глубин, составляющих ничтожную часть радиуса Земли (самая глубокая скважина около 12 км на Кольском полуострове).

Проблема строения Земли решается, в основном лишь косвенными методами.

Наиболее надежные сведения о внутренней структуре Земли нам дает сейсмография -регистрация сейсмических колебаний при землетрясениях.

Земная кора - внешняя твёрдая оболочка Земли.

Толщина ее неравномерна: на материках 30-40 км, под горами (Памир, Анды) - до 70 км, под океанами - 5-10 км.

Половина всей массы коры приходится на кислород (в связанном состоянии).

Геологические особенности земной коры определяются совместными действиями на нее атмосферы, гидросферы и биосферы. Состав коры и внешних оболочек непрерывно обновляется.

Мантия (в переводе с греческого «покрывало, плащ)

Под земной корой, ближе к центру Земли располагается слой толщиной почти 2900 км, называемый мантией. Мантия - наиболее мощная оболочка Земли.

Ученые предполагают, что мантия состоит в основном из соединений кремния.

Мантия существует в виде двух шаровых слоев - нижней и верхней мантии. Толщина нижней части мантии - 2000 км, верхней - 900 км.

Литосфера - образована земной корой вместе с самой верхней твердой частью мантии, (толщина около 100 км).

Астеносфера - нижняя часть верхней мантии находится в расплавленном состоянии. Литосфера как бы «плавает» в ней. В астеносфере находятся очаги вулканов. Происходящие в мантии процессы обусловливают тектоническое движение, образование магмы и вулканическую деятельность.

Земное ядро. Под мантией находится земное ядро с радиусом примерно 3500 км. Ядро состоит из внешней оболочки в жидком состоянии (толщиной 2200 км) и внутреннего твердого субъядра (1250 км).

С жидким состоянием внешнего ядра связывают представления о природе земного магнетизма.

При переходе от мантии к ядру резко изменяются физические свойства вещества, по-видимому, в результате высокого давления. Ядро Земли – пока загадка для науки. С определенной достоверностью можно говорить лишь о его радиусе и температуре ~ 4000-5000 0 С.

Химический состав ядра - железо и никель.

Теория литосферных плит.

Влияние внутренних процессов на эволюцию геологических структур Земли в настоящее время объясняет теория литосферных плит.

Согласно этой теории вся литосфера разделена узкими активными зонами – глубинными разломами - на отдельные жесткие блоки, плавающие в пластичном слое верхней мантии (астеносфере).

Все изменения, происходящие на поверхности планеты, связаны с движением по ней этих плит. Самые крупные из плит – Антарктическая, Австралийская, Южноамериканская, Тихоокеанская, Североамериканская и Евразийская. Число и положение плит менялось от эпохи к эпохе. Плиты могут двигаться поступательно, разворачиваться, сталкиваться и расходиться. Рождение плит и их уход обратно в мантию происходит в океанах.

Вдоль границ литосферных плит расположены зоны повышенной тектонической активности (напр. Курило-Камчатская островная дуга).

Что является движущей силой «плавающих материков»? Как показывают данные термодинамических и сейсмических измерений, внутри мантии существуют вариации температуры и плотности, в результате чего происходит циркуляция вещества: горячий и менее плотный материал поднимается вверх, охлаждается и, с увеличением плотности, опускается в глубину. Достаточно малого перепада температур, чтобы пластичная мантия пришла в медленное движение и заставила перемещаться блоки литосферы.

Почти все эти движения плит сейчас подтверждены непосредственными измерениями, с использованием методов высокоточной астрономической и спутниковой геодезии. Сейчас измерены их скорости, которые составляют от нескольких мм до 10-18 см в год.

Теория тектонических литосферных плит существенно изменила мировоззрение и представления об эволюции нашей планеты. Она имеет также и практические аспекты. Мы стали лучше понимать природу землетрясений и получили возможность улучшить их прогнозирование. Зная линии разломов земной коры, вдоль которых происходит смещение плит, можно наблюдать за этим смещением. Если оно замедляется или останавливается, это указывает на вероятность приближения сейсмического толчка или серии таких толчков. Теория литосферных плит сделала более понятным распределение полезных ископаемых.

В целом размеры Земли являются постоянными, благодаря действующим на Земле геофизическим полям (гравитационному, магнитному, электрическому и тепловому.)

Гидросфера

Под гидросферой понимают совокупность всех вод Земли, находящихся в твердом, жидком и газообразном состояниях.

Это - Мировой океан, пресные воды рек и озер, ледниковые и подземные воды.

Функции гидросферы Земли:

• регулирует температуру планеты,
• обеспечивает кругооборот веществ,
• является составной частью биосферы.

Атмосфера - газовая оболочка, окружающая Землю и вращающаяся с ней как единое целое.

По химическому составу атмосфера Земли представляет собой смесь газов, состоящую преимущественно из азота (78 % об.) и кислорода (21% об.).

В атмосфере Земли выделяют слои: тропосферу, стратосферу, мезосферу, термосферу и экзосферу.

Тропосфера - это нижний слой атмосферы, определяющий погоду на нашей планете. Его толщина - 10 (в полярных широтах) -18 км (в тропиках). С высотой падает давление и температура, опускаясь до - 55°С.

В тропосфере заключено свыше 80 % массы атмосферы и практически весь водяной пар.

Стратосфера - до 50 -55 км в высоту.

Нижняя часть стратосферы имеет постоянную температуру, в верхней части наблюдается повышение температуры. В стратосфере находится озоновый слой, поглощающий жесткое ультрафиолетовое излучение.

Стратосфера характеризуется исключительной сухостью воздуха. Процессы в стратосфере практически не влияют на погоду.

Мезосфера - слой, лежащий над стратосферой на высотах 55-85 км.

Термосфера (ионосфера) находится над мезосферой на высотах примерно 85-800 км от поверхности Земли. В ней происходят основные процессы поглощения и преобразования солнечного ультрафиолетового и рентгеновского излучений.

Ионосфера состоит преимущественно из ионизированных частиц (плазмы), обладающих способностью отражать короткие радиоволны. В термосфере тормозятся и сгорают метеориты. Таким образом, термосфера выполняет функцию защитного слоя Земли, а также позволяет осуществлять дальнюю радиосвязь.

Экзосфе́ра - самая внешняя часть верхней атмосферы Земли с низкой концентрацией нейтральных атомов.

ХИМИЧЕСКИЕ КОНЦЕПЦИИ

Естествознание как наука о явлениях и законах природы включает одну из важнейших отраслей - химию.

Химия - наука о составе, внутреннем строении и превращении веществ, а также о механизмах этих превращений.

Явления, которые сопровождаются превращением одних веществ в другие, называются химическими.

Главной практической задачей химии является получение веществ с заданными свойствами (прикладная наука).

Фундаментальная наука ищет способы управления свойствами вещества, создавая теоретические основы химического знания.

В развитии химии выделяют четыре основных этапа:

1. Учение о составе вещества (с XVII века).
2. Структурная химия (с XIX века).
3. Учение о химических процессах (с середины XX века).
4. Эволюционная химия (с 70 г.г. XX века).

При этом каждый новый этап возникал на основе предыдущего и включал его в себя в преобразованном виде

Роберт Бойль в 1660 дал определение химического элемента: химический элемент – это простое тело, предел химического разложения вещества, переходящее без изменения из состава одного сложного тела в состав другого.

К середине 19 в. ученые владели знаниями уже о 63 химических элементах. Сравнительный анализ показал, что многие элементы обладают похожими физическими и химическими свойствами и их можно объединять в группы, создавая тем самым классификацию химических элементов.

Д.И. Менделеев в 1869 году открыл периодический закон химических элементов. Это один из фундаментальных законов естествознания.

Менделеев считал, что основой классификации химических элементов являются их атомные веса. Периодический закон в его интерпретации был сформулирован следующим образом: «Свойства простых тел, а также формы и свойства соединений элементов находятся в периодической зависимости от величины атомных весов элементов ».

Физический смысл периодического закона Д.И. Менделеева был вскрыт при создании современной теории строения атома и состоит в периодическом изменении свойств химических элементов в зависимости от заряда ядра .
Атом - наименьшая структурная единица элемента, сохраняющая его химические свойства.

Диаметр атома равен нескольким ангстремам (А =10 -8 см или 10 -10 м)

Атом состоит из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженной электронной оболочки .

Ядро атома состоит из частиц двух типов: положительно заряженных протонов и не имеющих заряда нейтронов .

Химический элемент - вид атомов с одинаковым зарядом ядра. В химических превращениях атом сохраняет заряд ядра, а, следовательно, свою индивидуальность. Атомы новых элементов в химических реакциях образовываться не могут.

Для соблюдения правила электронейтральности атомов необходимо, чтобы количество нейтронов и протонов в атоме были одинаковыми. А вот количество нейтронов в ядре атома может изменяться.

Изотопы – атомы одного и того же элемента, имеющие в ядре разное количество нейтронов и соответственно разную массу.

При изучении изотопов установлено, что они не различаются по химическим свойствам, которые, как известно, определяются зарядом ядер и не зависят от массы ядра.

Примеры изотопов : изотопы урана - 235 U и 238 U (радиоактивный - превращается в стабильный изотоп свинца 206 Pb.)

изотопы водорода - 1 H – протий (ядро состоит из одного протона)

2 D- дейтерий, (ядро состоит из одного протона и одного нейтрона)

3 T - тритий, (ядро состоит из одного протона и двух нейтронов).

Хлор-35 и хлор-37 являются изотопами хлора

Многообразие объектов, изучаемых в рамках химии, вовсе не исчерпывается только изотопами и атомами. Химические элементы объединяются в более сложные системы, называемые химическими соединениями.

Химическое соединение - это вещество, состоящее из атомов одного или нескольких элементов, которые объединены в частицы - молекулы, комплексы, кристаллы или иные агрегаты.
Химическая связь – связь между атомами в молекуле или молекулярном соединении, возникающая в результате либо переноса электрона с одного атома на другой (ионная ), либо обобществления электронов парой (или группой) атомов (ковалентная ).

Развитие знания о химических явлениях позволило установить, что большое влияние на свойства вещества оказывает не только его химический состав, но и структура молекул.

В 1861 г. выдающийся российский химик А.М. Бутлеров создал и обосновал теорию химического строения органических соединений . Практическое значение этой теории состояло в том, что она дала начало развитию органического синтеза . Появилась возможность для целенаправленного качественного преобразования веществ, создания схемы синтеза любых химических соединений, в том числе и ранее неизвестных.

Для получения новых материалов знаний о составе и структуре соединений было явно недостаточно. Необходимо было учитывать и условия протекания химических реакций, что вывело химию на качественно новый уровень ее развития.

Наука об условиях, механизмах и скоростях протекания химических реакций называется химическая кинетика .

В 60-70-е гг. XX в. появилась эволюционная химия как высший уровень развития химического знания. Это наука о самоорганизации и саморазвитии химических систем. В ее основе представлений о всеобщем эволюционном процессе во Вселенной и отборе химических элементов.

Под эволюционными процессами в химии понимают процессы самопроизвольного синтеза новых химических соединений, являющихся более сложными и высокоорганизованными продуктами по сравнению с исходными веществами.

Начало эволюционной химии было положено при разработке теории биохимической эволюции, объясняющей происхождение жизни на земле в результате процессов, подчиняющихся физическим и химическим законам.

Эволюционную химию заслуженно считают предбиологией.

В результате биохимической эволюции из минимума химических элементов и химических соединений образовался сложнейший высокоорганизованный комплекс - биосистема.

Основу живых систем составляют шесть элементов - органогенов : (С, Н, О, N, Р, S), углерод, водород, кислород, азот, фосфор и сера. Общая весовая доля этих элементов в организмах составляет около 97,4%.

За ними следуют еще 12 элементов, которые принимают участие в построении многих физиологически важных компонентов биосистем: натрий, калий, кальций, магний, алюминий, железо, кремний, хлор, медь, цинк, кобальт, никель. Их весовая доля в организмах примерно 1,6%.

Новая эволюционная химия - подражание живой природе. Химический реактор предстает как некое подобие живой системы, для которой характерны саморазвитие и определенные черты поведения.

БИОЛОГИЧЕСКАЯ КАРТИНА МИРА

В настоящее время наиболее динамично развивающейся наукой является биология - наука о жизни и живой природе.

В структуре биологического знания сегодня насчитывается более 50 частных наук, что объясняется, главным образом, сложностью основного объекта биологических исследований - живой материи.

Основные задачи биологии - дать научное определение жизни, указать на принципиальное отличие живого от неживого, выяснить специфику биологической формы существования материи.

Жизнь очень сложна, многообразна, многокомпонентна и многофункциональна. На сегодняшний день наука не имеет достаточно точного определения жизни.

Жизнь представляет собой высшую форму существования и движения материи с двумя характерными признаками: самовоспроизведением и регулируемым обменом веществ с окружающей средой.

Фундаментальные отличия живого от неживого:

В вещественном плане : в состав живого обязательно входят биополимеры – 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 на основе генетического кода.

К важнейшим свойствам живых систем, отличающих их от неживой (косной) природы относятся:

• обмен веществом, энергией и информацией с окружающей средой (открытые системы);
• самовоспроизведение (размножение);
• сложное строение и системная организация;
• активная регуляция своего состава и функций (гомеостаз);
• поддержание собственной упорядоченности за счет энергии внешней среды;
• подвижность;
• раздражимость;
• приспособляемость;
• способность к росту и развитию;
• молекулярная хиральность (зеркальная асимметрия).

Однако строго научное разграничение живого и неживого встречает определенные трудности. Вирусы - переходная форма от неживого к живому. Это мельчайшие бесклеточные организмы, на 2 порядка мельче, чем бактерии. Вне клеток другого организма не обладают ни одним из атрибутов живого. У них есть наследственный аппарат, но нет ферментов, необходимых для обмена веществ. Поэтому они могут расти и размножаться, лишь проникая в клетки организма-хозяина.

Клетка обладает всеми основными свойствами живой системы: обменом веществ и энергии (метаболизм), размножением и ростом, реактивностью и движением. Она является наименьшей структурной и функциональной единицей живого.

Клеточное строение всех организмов живой природы, сходство строения клеток и их химического состава служит доказательством единства органического мира.

Многообразие живых организмов можно расположить по уровням их сложности и специфики функционирования.

Классическими уровнями современной биологии являются:

• Молекулярно- генетический (на котором решаются проблемы генетики, генной инженерии и биотехнологий).
• Клеточный (отражающий особенности функционирования и специализацию клеток, внутриклеточных особенностей).
• Онтогенетический (организменный) (все об отдельных особях: строение; физиология, поведение).
• Популяционно-видовой (образуемый свободно скрещивающимися между собой особями одного и того же вида).
• Биосферный (биогеоценотический) (рассматривающий целостность всех живых организмов и окружающей среды, порождающий глобальную экологию планеты).

Каждый предыдущий уровень входит в последующий, образуя единое целое живой системы.

Человека всегда интересовало, как на Земле возникла жизнь и все существующее разнообразие животного и растительного мира.

Поэтому в биологии, как ни в какой другой науке, важнейшую роль играли и играют методы анализа, систематизации и классификации эмпирического материала

Как и всякая естественная наука, биология начала развиваться как описательная (феноменологическая) наука о многообразных формах, видах и взаимосвязях живого мира.

Систематика - биологическая наука о разнообразии всех существующих и вымерших организмов, о взаимоотношениях и родственных связях между их различными группами (таксонами).

Основы систематики были заложены в конце 17- первой половине 18 века в трудах Дж. Рея (1693) и К.Линнея (1735).
Эволюция в биологии представляет развитие сложных организмов из предшествующих более простых. Эволюция - исторические изменения наследственных признаков организмов, необратимое историческое развитие живой природы.

Победа эволюционной идеи в 19 в. покончила в науке с верой в божественное сотворение живых существ и человека.

Первые эволюционные теории были созданы двумя великими учеными 19 века – Ж.. Б. Ламарком и Ч. Дарвином.

Подлинная революция в биологии связана с появлением в 1859 г . теории эволюции Ч. Дарвина, изложенной им в книге «Происхождение видов путем естественного отбора ».

Эволюционная теория Дарвина построена на трех постулатах: изменчивости, наследственности и естественном отборе.

Именно изменчивость является первым и главным звеном эволюции.

Изменчивость - это способность организмов приобретать новые свойства и признаки.

Дарвин выделил две формы изменчивости:

– определенную (адаптивная модификация ). Это способность всех особей одного и того же вида в определенных условиях внешней среды одинаковым образом реагировать на эти условия (климат, почву); не передается по наследству

– неопределенную (мутация) . Ее характер опосредованно связан с изменениями внешних условий, передается по наследству.

Наследственность - это свойство организмов повторять в ряду поколений сходные типы обмена веществ и индивидуального развития в целом.

Естественный отбор - является результатом борьбы за существование и означает выживание и успешное размножение наиболее приспособленных организмов.

Сущность эволюционного процесса состоит в непрерывном приспособлении живых организмов к разнообразным условиям окружающей среды и в появлении все более сложно устроенных организмов.

Возникновение генетики.

Ген – единица наследственного материала, ответственная за формирование какого-либо элементарного признака, представляет собой участок молекулы ДНК.

Хромосомы – это структурные элементы ядра клетки, которые состоят из молекулы ДНК и белков, содержат набор генов с заключенной в них наследственной информацией.

В 1944 году американскими биохимиками (О. Эвери и др.) было установлено, что носителем свойства наследственности является ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота)

С этого времени началось быстрое развитие молекулярной биологии

Молекулярная биология - наука, исследующая основные проявления жизни на молекулярном уровне.

Молекулярная биология исследует, каким образом и в какой мере рост и развитие организмов, хранение и передача наследственной информации, превращение энергии в живых клетках и другие явления обусловлены структурой и свойствами биологически важных молекул (главным образом белков и нуклеиновых кислот).

В 1953 году была расшифрована структура ДНК (Ф. Крик, Д. Уотсон).

Рис. Двойная спираль ДНК

Биологическая роль ДНК заключается в хранении и воспроизведении генетической информации, а РНК (рибонуклеиновая кислота) в ее реализации.

ДНК и РНК снабжают новый организм информацией о том, как он должен быть устроен и как ему функционировать.

Свойство удвоения (репликации) ДНК обеспечивает явление наследственности.

Генетический код – это свойственная живым организмам единая система «записи» наследственной информации в виде последовательности нуклеотидов. Единицей генетического кода является триплет нуклеотидов.

Универсальность генетического кода - у всех организмов на Земле одни и те же триплеты нуклеотидов кодируют одни и те же аминокислоты

Геном - совокупность генов, содержащихся в одинарном наборе хромосом данной животной или растительной клетки.

Генотип - совокупность всех генов, которые содержатся в молекулах ДНК данного организма. Он представляет собой систему, контролирующую развитие, строение и жизнедеятельность организма.

Фенотип - совокупность всех признаков организма. Фенотип представляет собой результат взаимодействия генотипа и окружающей среды.

Генофонд - совокупность генов данной популяции, группы особей или вида.

Число генов в организме человека составляет 20000-25000, а весь геном - это более 3 млрд. нуклеотидных пар (по результатам проекта «Геном человека»).

Мутации - это изменения последовательности нуклеотидов в молекулах ДНК. Мутации – это чрезвычайно редкое явление неточной передачи генетической информации, когда хромосомы новой клетки или гены оказываются не вполне подобными старым.

Современная (синтетическая) теория эволюции представляет собой синтез генетики и дарвинизма. Она появилась к концу 20-х гг. XX в и рассматривает популяцию как элементарную структуру эволюции.

Популяция – совокупность особей одного вида, длительно занимающая определенное пространство и воспроизводящая себя в течение большого числа поколений.

Наследственное изменение популяции в каком-либо определенном направлении осуществляется под воздействием таких эволюционных факторов, как мутационный процесс, популяционные волны, изоляция, естественный отбор.

Онтогенез – совокупность преобразований, происходящих в организме от зарождения до конца жизни, т. е. индивидуальное развитие организма.

Таким образом, в синтетической теории эволюции на первый план выступает не онтогенез, а развитие популяций.

Биоценоз - совокупность совместно обитающих популяций разных видов живых организмов.

Автотрофы - организмы, способные самостоятельно синтезировать органическое вещество из неорганических соединений.

Гетеротрофы - организмы, использующие для питания органические вещества, произведенные другими организмами.

Автотрофные растения и микроорганизмы представляют жизненную среду для гетеротрофов. Складывается биогеоценотический комплекс, который может существовать веками.

Биосфера - пространство, включающее околоземную атмосферу и наружную оболочку Земли, освоенное живыми организмами и находящееся под влиянием их жизнедеятельности. Живая природа и среда ее обитания.

Концепции происхождения жизни

Возникновение жизни на Земле и её биосферы одна из основных проблем современного естествознания.

Основные концепции происхождения жизни на земле:
1) креационизм (лат. creation "сотворение") жизнь была создана Творцом в определенное время;

2) концепция стационарного состояния (жизнь существовала всегда);

3) панспермия (жизнь была занесена на Землю из Космоса);

4) абиогенез - самопроизвольное зарождение. Согласно этой теории жизнь возникала и возникает неоднократно из неживого вещества. Эта теория была распространена в Древнем Китае, Вавилоне, Египте. Аристотель, которого часто называют основателем биологии, развивая более ранние высказывания Эмпедокла об эволюции живого, придерживался теории самопроизвольного зарождения жизни.

5) биогенез - все живое происходит только от живого. Принцип «Живое возникает только из живого» получил в науке название Принципа Реди. Так складывалась концепция биогенеза, согласно которой жизнь может возникнуть только из предшествующей жизни. В середине 19-го века Л. Пастер окончательно опроверг теорию самопроизвольного зарождения и доказал справедливость теории биогенеза.

6) биохимической эволюции (преобладающая в наше время модель). Жизнь возникла самопроизвольно из неживого вещества в специфических условиях древней Земли в результате процессов, подчиняющимся физическим и химическим законам.

Следует подчеркнуть одно из важнейших отличий теории биохимической эволюции от теории самопроизвольного (спонтанного) зарождения, является то, что согласно теории эволюции жизнь возникла в условиях, которые для современной биоты непригодны!

• высокая температура, порядка 400 °С;
• атмосфера, состоящая из водяных паров, СО 2 , СН 4 , NH 3 ;
• присутствие сернистых соединений (вулканическая активность);
• высокая электрическая активность атмосферы;
• ультрафиолетовое излучение Солнца, которое беспрепятственно достигало нижних слоев атмосферы и поверхности Земли, поскольку озоновый слой еще не сформировался.

Большинство ученых придерживается мнения, что на Земле химическая эволюция привела к спонтанному зарождению жизни в интервале времени между 4,5 и 3,8 млрд лет назад. Последнюю гипотезу в 20-е годы XX века высказали русский ученый А.И. Опарин и англичанин Дж. Холдейн. Она и легла в основу современных представлений о возникновении жизни на Земле.

Гипотеза академика А. И. Опарина о возникновении жизни на Земле (1924 г.) опирается на представление о постепенном усложнении химической структуры и морфологического облика предшественников жизни (пробионтов) на пути к живым организмам.

В процессе возникновения жизни на Земле различают несколько основных этапов:

Химическая эволюция:

• абиогенный синтез низкомолекулярных органических соединений из неорганических
• синтез биополимеров, близких к нуклеиновым кислотам и белкам;
• образование коацерватов (фазово-обособленных систем органических соединений, отделенных от внешней среды мембранами), способных обмениваться веществом и энергией с окружающей средой. Поглощение коацерватами металлов привело к образованию ферментов, ускоряющих биохимические процессы;
• образование пробионтов (предшественников жизни). Выработка в ходе эволюции у коацерватов процессов саморегуляции, самовоспроизведения и способности осуществлять важнейшие жизненные функции - расти и подвергаться естественному отбору.

Биологическая эволюция

• Возникновение прокариотных организмов из пробионтов
• совершенствование строения и функций клетки (эукариоты, многоклеточные организмы и т.д.)

Наиболее трудная часть проблемы возникновения жизни – переход от биополимеров к первым живым существам. В результате взаимодействия нуклеиновых кислот и белков, возникновения мембран с избирательной проницаемостью, образуются пробионты, способные к самовоспроизведению. В эволюционном отношении пробионты были предшественниками прокариот (безъядерных одноклеточных организмов).

Собственно биологическая эволюция начинается с образования клеточной организации и в дальнейшем идет по пути совершенствования строения и функций клетки, образования многоклеточной организации, разделения живого на царства растений, животных, грибов с последующей их дифференциацией на виды.

Развитие жизни на земле

Катархей - геологическая эра Земли от ее образования до зарождения жизни (4,6 -3,5 млрд лет назад).

Архей – самая древняя геологическая эра, выделяемая в геохронологии Земли (3,5–2,6 млрд. лет назад).

Ко времени архея относится возникновение первых прокариот (бактерий и сине-зеленых водорослей) – организмов, которые в отличие от эукариот не обладают оформленным клеточным ядром и типичным хромосомным аппаратом (наследственная информация реализуется и передается через ДНК).

Первый период развития органического мира на Земле (архей) характеризуется тем, что первичные живые организмы были анаэробными (жили без кислорода) и гетеротрофными, т.е. питались и воспроизводились за счет "органического бульона", возникшего из неорганических систем.

Переход к фотосинтезу и автотрофному питанию был великим революционным переворотом в эволюции живого (около 3 млрд. лет назад).

Он завершился примерно 1,8 млрд. лет назад (протерозой ) и привел к важным преобразованиям на Земле. Образуется почва. В атмосфере снижается содержание метана, аммиака, водорода, начинается накопление углекислого газа и кислорода. Первичная атмосфера Земли сменилась вторичной, кислородной; возник озоновый слой, который сократил воздействие ультрафиолетовых лучей, а значит и прекратил производство нового "органического бульона"; изменился состав морской воды, он стал менее кислотным. Таким образом, современные условия на Земле в значительной мере были созданы жизнедеятельностью организмов.

Протерозой - огромный по продолжительности этап исторического развития Земли (2,6 млрд. – 570 млн. лет назад).

В древнейшей протерозойской эре истории Земли реализуется начальный этап возникновения биосферы. Достоверных сведений о биосфере этой эры практически нет. Представляется, что в те времена могли существовать лишь самые примитивные формы жизни.

Протерозой (с греч. «первичная жизнь») – геологическая эра, в которой на смену одноклеточным и колониальным формам пришли многоклеточные. Конец протерозоя иногда называют «веком медуз» – очень распространенных в это время представителей кишечнополостных.

Палеозой (от греч. «древняя жизнь») – геологическая эра (570–230 млн. лет). В палеозое произошло завоевание суши многоклеточными растениями и животными.

Мезозой (с греч. «средняя жизнь») – это геологическая эра (230 – 67 млн. лет)

Мезозойская эра характеризуется появлением многочисленных видов крупных и гигантских животных, особенно рептилий и пресмыкающихся.

Мезозой справедливо называют эрой пресмыкающихся.

Геологическая эра, в которую мы живем, называется кайнозой.

Кайнозой (от греч. «новая жизнь») – это эра (67 млн. лет – наше время) расцвета цветковых растений, насекомых, птиц и млекопитающих.

Происхождение человека

Homo Sapiens – человек разумный относится к отряду приматов, подотряду человекообразных обезьян, семейству – людей.

Первые приматы появились около 70 млн. лет назад, первые человекообразные обезьяны – 34 млн. лет назад.

Сравнение ДНК человека и животных позволяет установить степень родства их организмов. Оказалось, что ДНК гориллы и шимпанзе отличается от человеческого меньше, чем на 3%, тогда как отличия от низших обезьян превышают 10%.

В настоящее время большинство специалистов считает, что ближайшим предшественником человека являются австралопитеки – прямоходящие млекопитающие. Костные остатки австралопитеков, возраст которых составляет от 5 до 2,5 млн. лет, впервые были обнаружены в 1924 г. в Южной Африке. Австралопитеки изготавливали каменные орудия труда, возможно, даже пользовались огнем, но ни речи, ни социальной структуры у них не было – это тупиковая ветвь эволюции.

В Африке найдены останки «человека умелого » - зинджантропа, жившего 2 млн лет назад. Он обладал уже такими человеческими признаками, как прямохождение и заметная развитость кисти руки. При этом название «умелый» ему дано за умение изготовить и применить первобытные каменные орудия труда. Далее развитие современного человека прослеживается более определенно: питекантроп (1,9-0,65 млн лет назад); синантроп (400 тыс. лет назад), неандерталец , появившийся по разным данным от 200 до 150 тыс. лет назад, и, наконец, кроманьонец , наш непосредственный предок, возникший от 200 до 40 тысяч лет назад.

Таким образом, последовательность наших предков:

человек умелый (Номо habilis»)

человек прямоходящий (Номо erectus)

• питекантроп
• синантроп

человек разумный (Номо sapiens)

• неандерталец (тупиковая ветвь),
• кроманьонец,

Необходимо отметить, что антропогенез не следует представлять в виде линейного процесса. Следует иметь в виду, что эволюция осуществляется в процессе постоянного возникновения новых ответвлений (бифуркаций), большая часть которых очень быстро исчезает. В каждый период времени существует множество параллельных эволюционных линий, происходящих от общего предка.

ПОСТНЕКЛАССИЧЕСКОЕ (ИНТЕГРАЛЬНОЕ) ЕСТЕСТВОЗНАНИЕ.

В конце 20- начале 21 века естествознание вступило в новую историческую фазу своего развития - на уровень постнеклассической науки (интегральное естествознание).

В основе современной науки лежит эволюционно- синергетическая концепция: основным механизмом происхождения и развития Вселенной является универсальный эволюционизм и самоорганизация.

Современная естественнонаучная картина мира является эволюционной.

Понятие и принципы синергетики.

Классическое и неклассическое естествознание объединяет одна общая черта: предмет познания у них - это простые, закрытые, изолированные, обратимые во времени) системы.

Различают простые и сложные системы.

Простые системы состоят из небольшого числа независимых переменных, взаимоотношения между которыми описываются линейными уравнениями, поддаются математической обработке и подчиняются универсальным законам.

Сложные системы состоят из большого числа независимых переменных и большого количества связей между ними. Чем оно больше, тем труднее исследование объекта, выведение закономерностей его функционирования. Сложные системы описываются нелинейными уравнениями, которые могут иметь несколько решений. Кроме того, чем сложнее система, тем больше у нее так называемых эмерджентных свойств , т. е. свойств, которых нет у ее частей, и которые являются следствием эффекта целостности системы.

По типу взаимодействия с окружающей средой все системы делятся на:

• открытые
• закрытые.

Открытые системы - это системы реального мира, которые обмениваются веществом, энергией или информацией с окружающей средой. К ним относятся напр. биологические и социальные системы.

Закрытые системы не обмениваются с окружающей средой ни веществом, ни энергией, ни информацией. Понятие «Закрытой системы» является абстракцией высокого уровня. В действительности никакая система не может быть полностью изолирована от воздействия других систем.

Однако, именно по отношению к закрытым системам и были сформулированы два начала (закона) термодинамики:

1. В закрытой системе энергия сохраняется, хотя и может приобретать различные формы (закон сохранения энергии).
2. Процессы, протекающие в замкнутых системах, развиваются в направлении возрастания энтропии и приводят к установлению равновесного состояния.

Иначе говоря, согласно второму началу термодинамики запас энергии во Вселенной иссякает, а вся Вселенная неизбежно приближается к «тепловой смерти».

Вместе с тем, уже во второй половине ХIХ века, и особенно в ХХ веке, биология (и прежде всего теория эволюции Дарвина) убедительно показала, что эволюция Вселенной не приводит к понижению уровня организации и обеднению разнообразия форм материи.

Скорее, наоборот: история и эволюция Вселенной развивают ее в противоположном направлении - от простого к сложному, от низших форм организации к высшим, от менее организованного к более организованному.

В 70 г. 20 века появилась новая наука «Синергетика », пытающаяся ответить на вопрос, за счет чего происходит эволюция в природе. Развитие понимается в синергетике как процесс становления качественно нового, того, что еще не существовало в природе и предсказать которое невозможно.

Синергетик а – наука, изучающая общие принципы, лежащие в основе всех явлений самоорганизации в сложных системах (в физике, химии, биологии, в технике и теории вычислительных машин, в социологии и экономике).

Главная идея синергетики - это идея о принципиальной возможности спонтанного возникновения порядка и организации из беспорядка и хаоса в результате процесса самоорганизации.

Основные положения теории синергетики разработаны в трудах Г. Хакена, Г. Николиса, И. Пригожина.

Основные понятия синергетики

Самоорганизация - процесс упорядочивания системы, происходящий в силу внутренних факторов самой системы.

Флуктуации - случайные отклонения системы от некоторого среднего положения, от ее закономерного состояния.

Бифуркация - приобретение нового качества в движениях динамической системы при малом изменении ее параметров.

Точки бифуркации – переломные моменты самоорганизации, критические точки выбора пути развития системы.

В настоящее время концепция самоорганизации получает все большее распространение не только в естествознании, но и в социально гуманитарных разделах наук. Большинство наук изучает процессы эволюции систем и они вынуждены анализировать механизмы их самоорганизации.

К саморазвивающимся и саморегулирующимся системам относятся, напр.:

• в технике - автоматические системы и регуляторы.
• в экономике - механизм рынка свободной конкуренции.
• в физиологии -механизмы гомеостаза, которые регулируют жизненно важные функции организма: температуру тела, частоту дыхания, кровяное давление и др.

Вся система живых организмов основана на синергетике, т.е. из исходной системы хаоса в процессе эволюции была основана организованная система жизни.

Синергетика присутствует также и в неживых системах. По этой теории космические тела были образованы из физического вакуума в результате флуктуации – временного отклонения от среднего. Таким образом, из хаоса была создана организованная система Вселенной

В раскрытии механизмов самоорганизации помимо неравновесной термодинамики были использованы также новые идеи и результаты, появившиеся в разных областях физики и химии – в гидродинамике, физике лазеров, при исследовании автокаталитических реакций и некоторых других явлений.

Процесс самоорганизации становится возможным при наличии ряда условий: система должна быть открытой, неравновесной, нелинейной, состоять из большого числа элементов.

Самоорганизация систем протекает следующим образом:

• период плавного эволюционного развития, накопления флуктуаций, точка бифуркации (критическое состояние);
• выход из критического состояния одномоментно скачком за счет быстрой перестройки системы и переход в новое устойчивое состояние (диссипативную структуру) с большей степенью сложности и упорядоченности.
• по завершении процесса самоорганизации система снова переходит в эволюционное состояние.

Принцип глобального эволюционизма - признание невозможности существования всех рождаемых во вселенной структур вне развития, вне общей эволюции.

Это выявление общих законов природы, связывающих в единое целое происхождение Вселенной (космогенез), возникновение Солнечной системы и нашей планеты Земля (геогенез), возникновение жизни (биогенез) и, наконец, возникновение человека и общества (антропосоциогенез).

С точки зрения глобального эволюционизма, вся познанная история Вселенной как самоорганизующейся системы – от Большого взрыва до возникновения человечества – представляется в виде единого процесса с генетической и структурной преемственностью 4-х типов эволюции – космической, химической, биологической и социальной.

В глобальном эволюционизме отображается универсальная связь между неживой, живой и социальной материей, фундаментальное единство материального мира.

Глобальный эволюционизм подтверждается моделью Большого взрыва и неравновесной термодинамикой в физике, гипотезами предбиологической эволюции в химии, теорией литосферных плит в геологии, эволюционной генетикой и биологией, а также другими теоретическими построениями. По существу это одна из форм реализации диалектического принципа развития.

Современные представления о глобальном эволюционизме и синергетике (эволюционно-синергетическая парадигма) позволяют описать развитие природы как последовательную смену рождающихся из хаоса структур, временно обретающих стабильность, а затем вновь стремящихся к хаотическим состояниям.

Вселенная – это всё, что можно обнаружить на самых далёких расстояниях любыми средствами, включая различные технические устройства. А поскольку техника, движимая нашими потребностями и научным прогрессом, развивается, то меняется и наше представление о Вселенной.

До начала ХIХ столетия источником знания о Вселенной являлись наблюдения за сравнительно небольшой частью нашей галактики в виде ближайших к нам звёздных скоплений. Эта часть и принималась за всю Вселенную. Причём считалось, что Вселенная – это раз и навсегда данное, застывшее образование, подчиняющееся в основном законам механики и существующее вечно. Дальнейшее развитие науки и появление новых мощных средств наблюдения показало, что даже вся наша галактика – это лишь одно из звёздных скоплений, которых во Вселенной существуют миллиарды и кроме сил гравитации и инерции в них действуют и другие силы, относящиеся к электромагнитным, сильным и слабым взаимодействиям.

Применение появившейся в начале ХIХ в. теории относительности А. Эйнштейна позволило российскому учёному Александру Александровичу Фридману (1888-1925) теоретически предсказать возможность нестационарного состояния Вселенной. Его расчёты показывали, что Вселенная может расширяться или сжиматься в зависимости от величины её полной массы. Несколько позднее наблюдения американского астронома Эдвина Паула Хаббла (1889-1953) показали, что при переходе к более далёким звёздам длина излучаемых ими электромагнитных волн закономерно увеличивается. Поскольку из видимых электромагнитных волн наибольшей длиной обладают волны, соответствующие красному свету, обнаруженное явление получило название красного смещения . Оно, в соответствии с законами физики, означало, что далёкие галактики удаляются от наблюдателя, и чем дальше, тем быстрее.

Данный факт привёл к созданию гипотезы происхождения Вселенной, в результате Большого взрыва . По этой гипотезе считается, что примерно 15-20 млрд лет назад вся материя была сконцентрирована в небольшом объёме. Данный возраст Вселенной определён на основании оценки расстояния до самых далёких галактик (миллиарды световых лет) и скорости их разбегания, которая сравнима со скоростью света. Объём и форму состояния материи до Большого взрыва при современном знании оценить невозможно. Хотя в литературе встречаются разные предположения об объёмах порядка километров или даже размеров атомов. Такие рассуждения, вероятно, мало полезны, поскольку напоминают рассуждениям средневековых схоластов, которые на своих заседаниях бывало по нескольку дней без отдыха, в жарких спорах, с очень серьёзными выражениями на лицах обсуждали такой, например, весьма важный, по их мнению, вопрос: «Сколько чертей может уместиться на острие иглы?»

Для науки вопросы, которые нельзя проверить экспериментально, не имеют смысла. Мы не можем воспроизвести в лаборатории и даже теоретически оценить гравитацию, температуру, давление и прочие условия при концентрации в небольшом объёме таких масс, как вся Вселенная. Неизвестно, как проявляются и существуют ли вообще в этом состоянии силы, обусловливающие гравитационные, электромагнитные, сильные и слабые взаимодействия.

Нужно также принимать во внимание трудности оценки пространственных отношений в данных условиях. В соответствии с теорией относительности в сильных гравитационных полях и при протекании процессов со световыми скоростями искривлённое и сжатое пространство совсем не соответствует тому, что обычно существует в нашем воображении. Например, нельзя говорить о месте, из которого начался разлёт. Нельзя считать, что есть неподвижный центр, от которого остальные галактики удаляются. Это можно показать на модели двумерного пространства в виде раздуваемого шара, на поверхности которого нанесены точки. Эти точки будут одинаково удаляться друг от друга, и невозможно указать, какая из них является центром разбегания. В этой модели рассматриваемое пространство двумерно, центр разбегания находится в третьем измерении. Отличием реальной расширяющейся Вселенной от двумерной модели является то, что она трёхмерна и устройство нашего сознания не позволяет представить центр разбегания в четвёртом измерении. Единственная возможность решения этой проблемы – формулирование её в виде математических формул.

Здесь уместно вспомнить о том, как сам А. Эйнштейн определил суть своей теории, когда его попросили сделать это предельно кратко. По словам Эйнштейна, если раньше, до теории относительности считалось, что после исчезновения материи остаётся пустое пространство, то теперь исчезновение материи означает, что исчезает и пространство.

Помимо наблюдаемого разбегания галактик есть и ещё один существенный факт, который можно трактовать как свидетельство в пользу гипотезы Большого взрыва. Это так называемое реликтовое излучение . Теоретически оно было предсказано в 1953 г. американским учёным Георгием Антоновичем Гамовым (1904-1968). Его расчёты показывали, что в результате интенсивных взаимодействий на начальных этапах разлёта должно было возникнуть сильное электромагнитное излучение, следы которого могут присутствовать и по сей день. Излучение действительно было обнаружено в 1965 г. американскими учёными Арно Аланом Пензиасом (р.1933) и Робертом Вудроу Уилсоном (р.1936), удостоенными за это открытие Нобелевской премии. Настраивая новый радиотелескоп, эти учёные никак не могли избавиться от мешающего фонового излучения. Дальнейший анализ характера этого излучения показал, что оно постоянно во времени и одинаково по интенсивности во всех направлениях и в разных точках космического пространства, как и предсказывала гипотеза Гамова. Излучение относится к микроволновому радиодиапазону с длиной волны 7,35 см.

Исходное состояние Вселенной, с которого начался разлёт материи и формирование её современных форм, называется сингулярным . С некоторой определённостью можно сказать, что в этом состоянии не могут существовать такие формы материи, как фотоны, элементарные частицы и атомы, которые составляют основу современной Вселенной.

В настоящее время совместными усилиями многих стран построены дорогостоящие экспериментальные установки, на которых учёные надеются воссоздать некоторые виды высокоэнергетических взаимодействий, подобных взаимодействиям частиц материи во время Большого взрыва.

Состояние в начальные моменты разбегания из-за высоких скоростей и интенсивных взаимодействий материи принято называть горячей Вселенной . В результате взрыва, природа которого пока остаётся загадкой, вступили в действие уже известные нам законы квантовой механики, отвечающие за образование фотонов, элементарных частиц и атомов, начали действовать и законы классической ньютоновой механики.

Самыми простыми по строению являются атомы водорода. Они же в соответствии с законами квантовой механики являются и наиболее устойчивыми. Поэтому атомы водорода образовывались с наибольшими скоростями и составляли на начальных стадиях основную массу Вселенной. В настоящее время их доля определяется величиной около 90 % общего количества атомов.

В условиях горячей Вселенной при движении с громадными скоростями столкновения атомов водорода приводили к разрушению электронных оболочек и объединению ядер. В результате процесса, состоящего из нескольких этапов, четыре протона, из которых два превращаются в нейтроны, образуют ядро гелия – второго элемента таблицы Менделеева. Этот элемент также является очень устойчивым, но уступает по устойчивости водороду и для своего образования требует более сложных процедур. Его доля в современной Вселенной составляет приблизительно 10 %.

Подобным образом могут синтезироваться и атомы остальных элементов, но они гораздо менее устойчивы и эта устойчивость падает с увеличением порядкового номера и массы атома. Время жизни атомов некоторых тяжёлых элементов измеряется долями секунды. Соответственно их встречаемость во Вселенной находится в обратной зависимости от атомарной массы. Суммарная доля всех элементов, без водорода и гелия, не превышает 1 %.

Как и при любом взрывном процессе, представляющем собой сложную совокупность мощных разрывающих импульсов, разлетающееся вещество Вселенной (преимущественно водород) распределялось очень неравномерно. Возникали скопления совершенно разного характера - от отдельных молекул, пылинок, газовых туманностей и пылевых облаков до мелких тел и относительно крупных концентрированных скоплений масс. Крупные скопления, подчиняясь законам гравитации, начинали сжиматься. Конечный результат сжатия определялся величиной сжимающейся массы.

Если масса превышала некоторую критическую величину, например, чуть больше массы самой большой планеты нашей Солнечной системы Юпитера (п.4.5), то гравитационная энергия сжатия, превращаясь в тепло, разогревала космическое тело до млн. градусов. При такой температуре начинаются термоядерные процессы синтеза гелия из водорода, зажигается звезда.

Если же сжимаемая гравитацией масса не очень велика, то разогрев достигает тысяч градусов. Этого не достаточно для начала ядерных реакций и образуется раскалённое, постепенно остывающее тело, обычно спутник звезды (планета) или спутник крупной планеты. У более мелких масс разогрев происходит только в центральной части, они остывают быстрее и также становятся планетами или спутниками планет.

И, наконец, совсем мелкие тела не разогреваются. Малая масса не позволяет им эффективно удерживать летучие водород и гелий, которые рассеиваются за счёт диффузии в космическом пространстве. Этому, в частности, способствует и «выдувание» лёгких молекул «звёздным ветром» (поток быстро летящих элементарных частиц). Поэтому в составе не очень массивных тел преобладают тяжёлые элементы (например, кремний или железо) или простые соединения, например, вода в виде льда. Эти тела, в зависимости от размеров и конкретных условий, становятся кометами, астероидами, мелкими спутниками, образуют кольца обломочного материала вокруг планет или носятся в просторах космоса в виде метеоритов, пока не столкнутся с другими телами или не будут захвачены их гравитацией.

По поводу дальнейшей судьбы расширяющейся Вселенной пока нельзя дать окончательного ответа, поскольку не известна точная масса и средняя плотность материи. Расчёты показывают, что в зависимости от принимаемой величины массы можно ожидать как бесконечное разбегание галактик, так и постепенное замедление расширения под действием гравитации с последующим переходом к сжатию. Второй вариант позволяет выдвинуть гипотезу, в соответствии с которой в масштабе сотен миллиардов лет Вселенную можно рассматривать как пульсирующую систему, периодически возвращающуюся в сингулярные состояния, с последующими взрывами и расширениями.