Концепция современного естествознания 7

Содержание

1. Естествознание эпохи Средневековья

В эпоху Средних веков возросло влияние церкви на все сферы жизни общества. Европейская наука переживала кризис вплоть до XII-XIII вв. В это время эстафету движения научной мысли Древ­него Мира и античности перехватил арабский мир, сохранив для человечества выдающиеся труды ученых тех времен. Шиллер писал, что арабы как губка впитали в себя мудрость античности, а затем передали его Европе, перешедшей из эпохи варварства в эпоху Возрождения.

Ислам, объединив всех арабов, позволил им потом в течение двух-трех поколений создать огромную импе­рию, в которую помимо Аравийского полуострова вошли многие страны Ближнего Востока, Средней Азии, Северной Африки, половина Пиренейского полуострова. Развитие исламской государ­ственности в VIII—XII вв. оказало благотворное влияние на обще­мировую культуру. К Х в. сформировались наиболее крупные куль­турные центры арабского мира: Багдад и Кордова. В этих городах было много общественных библиотек, книжных магазинов, суще­ствовала мода и на личные библиотеки.

Арабский мир
дал человечеству много выдающихся ученых и организаторов науки. Так, например, Мухаммед, прозванный Аль-Хорезми (первая половина IX в.) был выдающимся астрономом и одним из создателей алгебры; Бируни (973-1048) - выдающийся астроном, историк, географ, минералог; Омар Хайям (1201- 1274) - философ и ученый, более известный как поэт; Улугбек (XV в.) - великий астроном и организатор науки, один из на­следников Тимура, также Джемшид, Али Кушчи и многие дру­гие ученые.

Аль-Хорезми улучшил таблицы движения планет и усовершенствовал астролябию- прибор для определения поло­жения небесных светил. Бируни со всей решительностью утверж­дал, что Земля имеет шарообразную форму и уточ­нил длину ее окружности. Он также допускал вращение Земли вокруг Солнца.

Омар Хайям утверждал, что Вселенная существует вечно, а Земля и другие небесные тела движутся в бесконечном пространстве. Естествознание в тот период развивалось не только в арабском мире, оно развивалось и в средневековой Европе. Его развитие шло по самым разным путям. Можно упомянуть поиски алхимиков и влияние университетов, ко­торые были чисто европейским порождением. Большое число от­крытий в алхимии было сделано косвенно. Недостижимая цель (философский камень, человеческое бессмертие) требовала конк­ретных шагов, и, благодаря глубоким знаниям и скрупулезности в исследованиях, алхимики открыли новые законы, вещества, хи­мические элементы.

Любая система образования
исторична, она связана с эволюцией общества. Определенной стадии развития общества соответствует и определенная система образования и воспитания. В каждом обществе существует свой образовательный механизм производства новых форм жизни.

Средние века
ассоциируются с тремя институтами - Церковью, Империей и Университетом. Из них два первых пришли в средние века из античности, и только университет рожден именно средними веками. Особенностью средневековой культуры является письменный характер. Вместо характерного для античности просвещенного досуга появляется ученый труд, вместо устной культуры - письменная. Утверждается культ слова. Поэтому большое значение в средние века имеют проповеди и молитвы. Значение приобретает текст. Достичь цели, которую ставил перед собой средневековый человек, а именно постичь Бога, это значило всю жизнь читать и интерпретировать один и тот же текст, т.е. Библию. Формируется целая наука толкования священных текстов - экзегетика. Средневековый философ интерпретирует тексты и проповедует на их основе.

Из этого вытекает новое понимание жизни как вечного ученичества. Человек понимал себя как часть целого, т.е. Бога и смысл своей жизни видел в причащении к божественному благу.

Любой христианин - это ученик от Бога. Поэтому большинство теологов были или проповедниками, или преподавателями. Основная масса средневековой теологической литературы написана в жанрах гомилий (проповедей), дидаскалий (учительских назиданий), комментариев, глоссариев. Христианство часто называют религией священных писаний.

Школьность средневековой культуры
появилась рано. Еще в эпоху первоначального христианства многие античные авторы считали Иисуса Христа основателем одной из школ, одним из учителей. Школьность в средние века приобрела космические размеры. История превратилась в педагогический размер, а Христос - в верховного учителя, его проповеди - божественные уроки. Жизнь стала иметь смысл только как время переделки человека.

Церковные школы
игнорировали новые знания как не соответствовавшие духу христианства. Начинают складываться внецерковные союзы ученых. Так возникли медицинская школа в Салерно, юридические школы в Болонье и Падуе. Новое сословие горожан для удовлетворения своих потребностей в образовании создает новый тип учебных заведений - городские школы (магистратские, цеховые, гильдейские). Здесь впервые начали обучать детей на родном языке, обращать внимание на сообщение полезных знаний. Усиливается переводческая деятельность. К началу XIII века был переведен весь Аристотель и арабские комментарии к нему. Переводились с арабского труды по географии, математике, астрономии, медицине. Значительно вырос интерес к дисциплинам квадривия. Медицина и юриспруденция становятся науками. Если раньше они были практической деятельностью (кровопускание, травы, прижигание), то теперь начинает развиваться теория. Это началось в Италии, где уже существовала знаменитая Салернская медицинская школа.

В других городах также начинают возникать такие школы, иначе непонятным становится появление в XIII в. медицинских факультетов.

Возрождается римское право, европейские юристы обращаются к кодексу Юстиниана, как к первоисточнику, а не к глоссариям. Это также происходит в Италии (Болонья, Равенна, Павия). Помимо школ, начинают появляться первые университеты. Средневековый университет был продуктом западноевропейской средневековой цивилизации. Его предшественниками были учебные заведения классической древности: философская школа в Афинах (4 в. до н. э.), школа права в Бейруте (3- 6вв.), императорский университет в Константинополе (424 - 1453 гг). Их организация и программа отдельных курсов напоминают средневековые. Так, например, в Бейруте существовал обязательный пятилетний академический курс с определенными циклами, в Константинополе в одном центре были собраны учителя грамматики, риторики, философии и права. Тем не менее, в античности отсутствовал ряд необходимых предпосылок: не существовало универсальной религии – христианства; не было необходимости в массовом выпуске специалистов; не существовал еще отрыв политической власти от религии, не было еще светской власти; не было специализации знания,

доминировало сельское хозяйство.

Средним векам неизвестно было и то значение университета, которое используется сейчас. Для 20 -го века, университет - это совокупность всех наук в противоположность специальным высшим учебным заведениям. В средние же века термин «universitas» означал не универсальность обучения, а любой организованный союз, всякую корпорацию. Для их обозначения применялись также слова «corpus», коллегия. Эти объединения включали в себя людей с общими интересами и независимым правовым статусом. В Болонье, Падуе, Монпелье существовало несколько университетов, но они считали себя частями одной «universitas». Даже город называли университетом граждан (universitas civium), любой ремесленный цех.

Только в 14-15вв. университет станет отдельным академическим учреждением. От университетов отличали школы (studium).

Они делились на:
генеральные (generale), то есть не местные, а предназначавшиеся для всех представителей наций, которые благодаря приобретенным ученым степеням имели право преподавать в любом районе христианского мира. С 14-го века существует эпитет альма - матер, термин заимствован из канонического права и литургического языка. Это связано с тем, что скопление вокруг некоторых школьных центров (Болонья, Париж, Монпелье, Оксфорд, Саламанка и другое) явилось результатом стихийного паломничества во имя науки молодежи из среды горожан, мелкого рыцарства и низшего духовенства. Отсутствие элементарной безопасности и общественных служб, враждебность городских властей и местной церкви заставляли как учителей, так и учеников объединяться в эти ассоциации в интересах взаимной помощи и борьбы за свои права. К 14-му веку утверждается общее название - университет. К этому времени складывается и концепция университета. Университет обладал целым рядом прав и привилегий: право изучать не только семь свободных искусств, но и право (гражданское и каноническое), теологию, медицину.

В средневековых университетах существовало четыре факультета:
младший - подготовительный, он же - факультет семи свободных искусств; артистический, художественный, философский; старшие - медицинский, юридический, теологический; право получать часть бенефициальных церковных доходов на обучение; право обладателя степени из одной школы преподавать в любом другом университете без дополнительных экзаменов; особая подсудность для школяров по выбору или перед учителями или местным епископом вместо общей подсудности городским судьям; право издавать свои законы, статуты и распоряжения, регламентирующие оплату труда преподавателям; приемы и методы обучения, дисциплинарные нормы, порядок проведения экзаменов. Были и другие привилегии, носившие в основном местный характер.

Среди средневековых университетов выделяются такие: это - университеты Болоньи, Парижа, Оксфорда и Саламанки. Данные университеты были первыми по времени. Самым ранним университетом средневековой Европы был Салернский. Он развивался на основе древнейшей Салернской медицинской школы, первое упоминание о которой относится к 197г. до н. э. Салернская медицинская школа в качестве одного из крупнейших центров образования была известна до 1812 года. Университетом она так и не стала. Во-первых, потому, что кроме медицины такого же высокого уровня образования по остальным дисциплинам не давала. Во-вторых, широкое распространение с начала 13 века арабской медицины, новых идей, лекарств, созданных на основе идеи химического воздействия на организм, смесь знаний и заговоров поразили воображение Европы. Идеи здорового образа жизни, физического воздействия на организм Галена и Гиппократа были оттеснены в университетах на второй план. Салернская школа сохраняла слепую преданность античным медикам. По указанным причинам первым европейским университетом считается Болонский университет, возникший на основе Болонской юридической школы. Годом ее основания называют 1088 год. Основателем считается знаменитый правовед того времени Ирнерий, впервые ставший в широкой аудитории читать римское право. Это имело принципиальное значение для тогдашней Европы, где широко распространялся новый тип города - феодальный. Торговля и ремесла нуждались в правовом обосновании своего существования. Подлинный рост значения Болонской школы начинается с середины 12 века.

К началу 13 века в Болонье обучалось до 10 тысяч человек со всей Европы. Здесь были представлены почти все языки Европы. Школа стала называться генеральной. В Болонье впервые стали появляться нации (землячества).

Другой тип объединения представлен Парижским университетом. Здесь объединение начали не школяры, а преподаватели. Это были не простые преподаватели, а студенты старших факультетов, успевшие закончить подготовительный факультет. Они являлись одновременно магистрами семи свободных искусств и студентами. Новый университет развивался бурно, Объединение с другими факультетами происходило постепенно. Могущество университета выросло в ожесточенной борьбе с духовными и светскими властями. Основание университета датируют 1200 годом, когда вышли указ французского короля и булла папы Иннокентия III , освобождавшие университет от подчинения светской власти. Автономия университета была закреплена буллами пап 1209, 1212, 1231 годов.

В 13 веке возникает и Оксфордский университет . Как и Парижский университет, он возникает после массы конфликтов с городскими и церковными властями. После одной из таких стычек в 1209 году студенты в знак протеста ушли в Кембридж и там возник новый университет. Эти два университета настолько тесно связаны друг с другом, что часто объединяются под общим названием «Оксбридж». Здесь в меньшей степени были представлены богословские проблемы, зато гораздо большее внимание уделялось естественным наукам. Особенностью Оксбриджа является наличие так называемых колледжей ( от слова коллегия), где студенты не только учились, но и жили. Гордостью Испании является университет в Саламанке (1227г). О его основании окончательно было заявлено в грамоте короля Альфонса X в 1243 году. В XIII веке возникает и масса других университетов: 1220г. - университет в Монпелье( привилегии университета получил в конце 13 века); 1222г. - Падуанский; 1224г. - Неаполитанский; 1229г. - Орлеанский, Тулузский.

Много университетов появилось в 14-15 вв.:
1347г. – Пражский;1364г.- Краковский; 1365г. – Венский; 1386г. – Гейдельбергский; 1409г. - Лейпцигский. К 1500 году в Европе существовало уже 80 университетов, численность которых была самая разная. В парижском университете в середине 14 века обучалось около трех тысяч человек, в пражском к концу 14 века - 4 тысячи, в краковском - 904 человека.

В средние века не было отделения высшего образования от среднего, поэтому в университетах и существовали младший и старшие факультеты. После изучения латыни в начальной школе школяр в 15-16, а иногда в 12-13 лет поступал в университет на подготовительный факультет. Здесь он изучал семь свободных искусств, состоявшие из двух циклов- тривиум (грамматика, риторика, диалектика) и квадривиум (музыка, арифметика, геометрия, астрономия). После изучения философии предоставлялось право поступать на старшие факультеты: юридический, медицинский, богословский.

Учебные занятия
в университете были рассчитаны на весь учебный год. Разделение на полугодия или семестры появляется только к концу средневековья в германских университетах. Учебный год делился на две неравных части: большой ординарный учебный период с октября, иногда с середины сентября и до Пасхи, а также малый ординарный учебный период) с Пасхи и до конца июня. В 13 веке университеты начинают накапливать рукописи, копировать их и создавать собственные образцовые тексты. Аудиторий в современном смысле слова не существовало. Каждый преподаватель читал определенному кругу своих учеников в любом нанятом помещении или у себя дома. Болонские профессора одни из первых стали устраивать школьные помещения, а с 14 века города стали создавать общественные здания для аудиторий. Средневековые университеты были сложным организмом, стоявшим в центре культурной жизни Европы.

К 15-16 вв. университетская схоластика и вся система средневекового университетского образования, строго регламентированная, подчиненная теологии, оторванная от жизни стала тормозом для дальнейшего культурного и научного развития. Гуманисты резко отрицательно относились к старому университетскому образованию и быту. Возникновение и развитие опытной науки, потребности зарождавшегося капиталистического производства требовали полной ломки средневековой системы образования, а университеты придерживались старой системы, их не устраивала новая наука. Расцвет естествознания, вызвавший к жизни многочисленные академии, научные общества, протекал, минуя университеты.

Периодом «научной революции» иногда называют время между 1543 и 1687 гг. Первая дата соответствует публикации Копер­ником работы «Об обращениях небесных сфер»; вторая дата - Нью­тоном «Математические начала натуральной философии». Все на­чалось с астрономической революции Коперника, Тихо Браге, Кеплера, Галилея, которая разрушила космологию Аристотеля - Птолемея, просуществовавшую около полутора тысяч лет; Копер­ник поместил в центр мира не Землю, а Солнце; Тихо Браге — идейный противник Коперника -движущей си­лой, приводящей планеты в движение, считал магне­тическую силу Солнца, идею материального круга (сферы) заменил совре­менной идеей орбиты, ввел в практику наблюдение пла­нет во время их движения по небу; Кеплер, ученик Браге, осуществил наиболее полную обработку результатов наблюдений своего учителя: вместо круговых орбит ввел эллип­тические, он количественно опи­сал характер движения планет по этим орбитам.

Галилей
показал ошибочность различения физики земной и физики небесной, доказывая, что Луна имеет ту же природу, что и Земля, и формируя принцип инерции. Обосновал автономию научного мышления и две но­вые отрасли науки: статику и динамику.

Данный ряд ученых завершает Ньютон, который в своей теории гравитации объеди­нил физику Галилея и физику Кеплера.

В течение этого периода изменился не только образ мира. Из­менились и представления о человеке, о науке, об ученом, о научном поиске и научных институтах, об отношениях между наукой и обществом, между наукой и философией, между научным знани­ем и религиозной верой. Согласно этого, можно выделить несколько основных моментов: Земля, по Копернику не центр Вселенной, созданной Богом, а небесное тело, как и другие. Если Земля - обычное небесное тело, то не может ли быть так, что люди обитают и на других планетах: наука становится не привилегией отдельного мага или про­свещенного астролога, не комментарием к мыслям авторитета (Ари­стотеля), который все сказал. Теперь наука - исследование и рас­крытие мира природы, ее основу теперь составляет эксперимент; наиболее характерная черта возникшей науки - ее метод. Он допускает общественный контроль, и поэтому наука ста­новится социальной; начиная с Галилея наука намерена исследовать не что, а как, не субстанцию, а функцию.

Научная революция порождает современного ученого-эксперимен­татора, сила которого - в эксперименте, становящемся все более и более точным, строгим благодаря новым измерительным прибо­рам. Новое знание опирается на союз теории и практики, который часто получает развитие в кооперации ученых, с одной стороны и техников и мастеров высшего разряда (инженеров, художников, гидравликов, архитекторов) - с другой.

Определенное значение на естествознание средневековья оказала схоластика. На самых начальных этапах своего развития схоластическая систематизация, предполагала расчленение и определение множества понятий, сыграла положительную роль.

В тот период необходимой формой развития знаний. Положительные результаты были получены схоластикой в процессе исследования теологических и космологических вопросов – смысл Троицы, бессмертия души, конечности и бесконечности мира.

В тех областях, где предмет познания непосредственно, эмпирически не представлен или представлен только частично, то разум остается единственным средством анализа предмета в соответствии с некоторыми логическими критериями. Важнейшая проблема схоластики – отношение знания и веры.

В русле решения этого вопроса Фома Аквинский создает теолого - философский синтез знания с позиций установки на то, что теология выше философии. Естественные науки, по мнению Фомы Аквинского имеют право на существование.

Задача этих наук состоит в том, чтобы подкреплять, детализировать, конкретизировать положения, содержащиеся в Библии, только сами эти науки (астрономия, физика, математика и другие) - ни каждая в отдельности, ни все вместе - не могут постигнуть основных начал мира, такая задача им не под силу.

На закате Средневековья схоластика становится тормозом в развитии познания, за это она подвергается критике основоположниками классического естествознания и научной методологии: Декартом и Бэконом.

Историческая заслуга схоластики состоит в том, что она дала логико – теоретические импульсы для развития европейской математики и предпосылок к возникновению классической механики.

2. Теория Большого Взрыва

В соответствии с теорией Большого Взрыва Вселенная возникла спонтанно, в результате взрыва из состояния с очень большой плотностью и энергией. По мере расширения температура Вселенной снижалась от очень низкой, при которой возникли условия для образования звезд и галактик.

В течение одного миллиона лет температура была больше нескольких тысяч градусов, при которых не могут образовываться атомы. Космическое вещество имело вид разогретой плазмы, состоящей из ионизированного водорода и гелия. И только когда температура Вселенной снизилась до температуры поверхности Солнца, возникли первые атомы.

Вопрос о том, холодной» или «горячей» была материя в ту эпоху, долгое время оставался спорным. Решающие доказательства, что Вселенная была горячей, удалось получить в середине 60-х годов. В настоящее время большинство космологов считает, что материя в начале расширения Вселенной была не только сверхплотной, но и очень горячей, а теория рассматривающая физические процессы в начале расширения Вселенной получила название «теории горячей Вселенной». Согласно этой теории, ранняя Вселенная представляла собой гигантский ускоритель «элементарных» частиц. Началом работы Вселенского ускорителя был Большой взрыв. Этот термин часто применяют современные космологи. Наблюдаемый разлет галактик и их скоплений - следствие Большого взрыва. Академик Зельдович назвал этот взрыв астрономическим, тем самым, подчеркнув его отличие от химического взрыва. У обоих взрывов есть общие черты, в обоих случаях вещество после взрыва охлаждается, при расширении, падает и его плотность. Есть и существенный отличия. Основное состоит в том, что химический взрыв обусловлен разностью давлений во взрывающемся веществе и давлением в окружающей среде (воздухе). Эта разность давлений создает силу, сообщающую скорость частицам заряда взрывчатого вещества.

В астрономическом взрыве подобной разности давлений нет. Астрономический взрыв не начался из какого-то определенного центра, распространяясь на все большие области, а произошел сразу во всем существовавшем тогда пространстве.

В теории космологии эволюцию вселенной делят на 4 эры: адронная эра (начальная фаза, характеризующаяся высокой температурой и плотностью вещества, состоящего из элементарных частиц – «адронов»); лептонная эра (следующая фаза, характеризующаяся снижением энергии частиц и температуры вещества, состоящего из элементарных частиц «лептонов»; фотонная эра или эра излучения (характеризуется снижением температуры до 10 К, аннигиляцией электронов и позитронов, давление излучения полностью отделяет вещество от антивещества); звездная эра (продолжительная эра вещества, эпоха преобладания частиц, продолжается со времени завершения Большого взрыва (примерно 300 000 лет назад) до наших дней.

В нулевой момент времени Вселенная возникла из сингулярности, то есть из точки с нулевым объемом и бесконечно высокими плотностью и температурой. Объясняя происхождение Вселенной, сторонники Большого Взрыва сталкиваются с серьезной проблемой, потому что исходное состояние Вселенной в разработанной ими модели не поддается математическому описанию. В их описаниях Вселенная в начале представляла собой точку пространства бесконечно малого объема, имевшую бесконечно большую плотность и температуру. Такое состояние вещества в принципе не может быть описано математически. На языке науки это явление получило название «сингулярности».

В течение первой миллионной доли секунды, когда температура значительно превышала 10 12 К (по некоторым оценкам до 10 14 К), а плотность была немыслимо велика, происходили неимоверно быстро сменяющие себя экзотические взаимодействия, недоступные пониманию в рамках современной физики.

Есть основания полагать, что к концу первой миллионной доли секунды уже существовал первичный «бульон» богатых энергией («горячих») частиц излучения (фотонов) и частиц вещества. Материя Вселенной представляла собой электронно-позитронные пары - мюонами и антимюонами; нейтрино и антинейтрино, как электронными, так и мюонными и тау-нейтрин; нуклонами (протонами и нейтронами) и электромагнитным излучением. Эта самовзаимодействующая масса находилась в состоянии так называемого теплового равновесия.

В те первые мгновения все имевшиеся частицы должны были непрерывно возникать и аннигилировать. Это взаимное превращение частиц в излучение и обратно продолжалось до тех пор, пока плотность энергии фотонов превышала значение пороговой энергии образования частиц. Когда возраст Вселенной достиг одной сотой доли секунды, ее температура упала примерно до 10 11 К, став ниже порогового значения, при котором могут рождаться протоны и нейтроны, некоторые из этих частиц избежали аннигиляции – иначе в современной нам Вселенной не было бы вещества. Через 1 секунду после Большого взрыва температура понизилась до 10 10 К, и нейтрино перестали взаимодействовать с веществом. Вселенная стала практически «прозрачной» для нейтрино. Электроны и позитроны еще продолжали аннигилировать и возникать снова, но примерно через 10 секунд уровень плотности энергии излучения упал ниже и их порога, и огромное число электронов и позитронов превратилось в излучение катастрофического процесса взаимной аннигиляции. По окончанию этого процесса, осталось определенное количество электронов, достаточное, чтобы, объединившись с протонами и нейтронами, дать начало тому количеству вещества, которое мы наблюдаем сегодня во Вселенной.

Существует два основных взгляда на процесс формирования галактик. Первый состоит в том, что в любой момент времени в расширяющейся смеси вещества и излучения могли существовать случайно распределенные области с плотностью выше средней. В результате сил тяготения эти области сначала отделились в виде очень протяженных сгустков вещества. В этих сгустках начался процесс фрагментации, приведший к образованию облаков меньших размеров, которые позднее превратились в скопления и отдельные галактики, наблюдаемые сегодня. Далее в этих меньших (по галактическим размерам) сгустках под действием сил тяготения в случайных неоднородностях плотности началось формирование звезд. Другая точка зрения дает другой сценарий: вначале из флуктуаций плотности в расширяющемся первичном шаре сформировались многочисленные (малые) галактики, которые с течением времени объединились в скопления, в сверхскопления и в более крупные иерархические структуры.

Основным в споре этих двух взглядов является ответ на вопрос, имел ли процесс Большого взрыва вихревой (турбулентный) характер или протекал более гладко. Признаков турбулентности в крупномасштабной структуре сегодняшней Вселенной не наблюдается. Вселенная выглядит удивительно сглаженной в крупных масштабах, несмотря на некоторые отклонения, в целом далекие галактики и их скопления галактики распределены по всему небу равномерно, а степень изотропности фонового излучения довольно высока. Это дает признать, что Большой взрыв был безвихревым, упорядоченным процессом расширения.

На ранней стадии эволюции Вселенной в ней были области, где доминировало вещество, и области с преобладанием антивещества - в этом случае возможно существование звезд и целых галактик, состоящих из антивещества; на больших расстояниях они были бы неотличимы от привычных звезд и галактик из веществ.

Начиная с этого момента, расширение первичного огненного шара происходило без существенных изменений до тех пор, пока через 700000 лет электроны и протоны не соединились в нейтральные атомы водорода, тогда Вселенная стала прозрачной для электромагнитного излучения - возникло то, что сейчас наблюдают как реликтовое фоновое излучение.
После того как вещество стало прозрачным для электромагнитного излучения, в действие вступило тяготение: оно начало преобладать над всеми другими взаимодействиями между массами практически нейтрального вещества, составлявшего основную часть материи Вселенной. Тяготение создало галактики, скопления, звезды и планеты - все эти объекты образовались из первичного вещества, которое выделилось из быстро остывавшего и терявшего плотность первичного огненного шара; тяготению предстоит определить путь эволюции и исход жизни всей Вселенной в целом. Многие вопросы, касающиеся эпохи, последовавшей за эпохой отделения излучения от вещества, остаются пока без ответа; в частности, остается нерешенным вопрос формирования галактик и звезд. Образовались ли галактики раньше первого поколения звезд или наоборот? Почему вещество сосредоточилось в дискретных образованиях - звездах, галактиках, скоплениях и сверхскоплениях, - когда Вселенная как целое разлеталась в разные стороны? Есть два основных взгляда на проблему формирования галактик. Первый состоит в том, что в любой момент времени в расширяющейся смеси вещества и излучения могли существовать случайно распределенные области с плотностью выше средней. В результате действия сил тяготения эти области сначала отделились в виде очень протяженных сгустков вещества, в которых затем начался процесс фрагментации, приведший к образованию облаков меньших размеров, которые позднее превратились в скопления и отдельные галактики, наблюдаемые сегодня. Далее в этих меньших - галактических размеров - сгустках под действием притяжения в случайных неоднородностях плотности началось формирование звезд.

Сегодняшнюю стадию эволюцию Вселенной можно сравнить с фейерверком, который окончился. Если Вселенная и дальше будет расширяться, но неизвестно, что может произойти.

О процессе продолжающегося расширения нашей Вселенной свидетельствуют все данные наблюдений. По мере расширения пространства материя становится все более разреженной, галактики и их скопления все более удаляются друг от друга, а температура фонового излучения приближается к абсолютному нулю. Со временем все звезды завершат свой жизненный цикл и превратятся или в белых карликов, остывающих до состояния холодных черных карликов, или в нейтронные звезды или черные дыры. Эра святящегося вещества закончится, и темные массы вещества, элементарные частицы и холодное излучение будут бессмысленно разлетаться в непрерывно разряжающейся пустоте.

Черные дыры не останутся без работы. Имея на то достаточно времени, черные дыры поглотят огромное количество вещества вселенной. Фоновое излучение остынет гораздо раньше, чем черные дыры начнут излучать больше, чем они будут поглощать из этого фонового излучения. Такой момент настанет тогда, когда возраст Вселенной станет примерно в десять миллионов раз больше предполагаемого на сегодня. Должно пройти около 10 66 лет, прежде чем черные дыры солнечной массы начнут взрываться, выбрасывая потоки частиц и излучения.

Внутри старой нейтронной звезды сохраняется достаточно энергии. Предполагается, что в результате этого через достаточно продолжительное время все вещество нейтронной звезды должно испариться. Распадутся и черные дыры, вызвав рождение (в равных пропорциях) частиц и античастиц. Если запас энергии во Вселенной достаточен только для того, чтобы обеспечить ее неограниченное расширение, то эффект электрического притяжения в электронно-позитронных парах перевесит и гравитационное притяжение и общее расширение Вселенной как целого.

За определенное конечное время все электроны проаннигилируют со всеми позитронами. В конечном итоге последней стадии существующей материи окажутся не разлетающиеся холодные темные тела и черные дыры, а безбрежное море разреженного излучения, остывающего до конечной, одинаковой, температуры.

Второе начало термодинамики показывает, что конец эволюции Вселенной наступит, когда выровняется температура ее вещества. Так как тепло передается от более теплых тел к более холодным, различие их температур со временем сглаживается, и совершение дальнейшей работы становится невозможным. Современное представление о неограниченно расширяющейся Вселенной вместе с концепцией квантового излучения черных дыр, которая основана на аналогии между гравитацией и термодинамикой. Нельзя точно узнать каков будет исход противоборства расширения Вселенной и гравитационного притяжения ее вещества. Если победит тяготение, то Вселенная когда- нибудь уничтожится в процессе Большого сжатия, которое может оказаться концом ее существования, или даст толчок к новому расширению. Если силы тяготения проиграют «сражение», то расширение будет продолжаться неограниченно долго, но тяготение будет продолжать играть существенную роль в определении окончательного состояния вещества. В неясном далеком будущем прошедшая эпоха звездной активности может оказаться только кратчайшим мгновением в бесконечной жизни Вселенной.

На сегодняшний день все данные говорят о том, что Вселенная обречена на вечное расширение.

3.Молекулярно – генетические основы наследственности и изменчивости

Развитие идей и методов мендилизма и хромосомной теории наследственности дали толчок в развитии революции в генетике. Согласно этой теории было доказано, что существуют явления трансформаций у бактерий; хромосомы - это комплексные компоненты, состоящие из белка и нуклеиновой кислоты. Молекулярная генетика -
это достижение XX века, которое на новом уровне впитало в себя прогрессивные итоги развития хромосомной теории наследственности, теории мутации, теории гена, методов цитологии и генетического анализа. На путях молекулярных исследований в течение последних 20 лет генетика претерпела значительные изменения. Генетика стала одним из компонентов современного естествознания. Благодаря ее развитию появилась новая концепция о существовании жизни, в практику вошли новые методы управления и познания наследственности, оказавшие влияние на сельское хозяйство, медицину и производство. Основным было раскрытие молекулярных основ наследственности. Стало ясно, что простые молекулы дизоксирибонуклеиновых кислот (ДНК) несут в своей структуре запись генетической информации. Эти открытия позволили генетикам, физикам и химикам в анализе проблем наследственности. Генетическая информация действует в клетке по принципам управляющих систем, что ввело в генетику язык и логику кибернетики. Несмотря на ранее существующие мнения на всеобъемлющую роль белка как основу жизни, эти открытия показали, что в основе преемственности жизни лежат молекулы нуклеиновых кислот. Под их влиянием в каждой клетке формируются специфические белки. Управляющий аппарат клетки собран в ее ядре, точнее - в хромосомах, из линейных наборов генов. Каждый ген, являющийся элементарной единицей наследственности, представляет собой сложный микромир в виде химической структуры, свойственной определенному отрезку молекулы ДНК.

Современная генетика
открывает перед человеком глубины организации и функций жизни. Как всякие великие открытия, хромосомная теория наследственности, теория гена и мутаций (учения о формах изменчивости генов и хромосом) оказывали глубокое влияние на жизнь. Развитие физико-химической
сущности
явления наследственности неразрывно связано с выяснением материальных основ всех явлений жизни. В явлении жизни нет ничего кроме атомов и молекул, но форма их движения качественно специфична. Наследственность не автономное, независимое свойство, оно неотделимо от проявления свойств клетки в целом. Взаимодействие молекул ДНК, белков и РНК лежит в основе жизнедеятельности клетки и ее воспроизведения.

Наследственность –
свойство организмов обеспечивать материальную и функциональную преемственность между поколениями, повторение типа индивидуального развития. Обеспечение воспроизведения материальных единиц наследственности - генов, локализованных в специфических структурах ядра клетки (хромосомах) и цитоплазмы. Вместе с изменчивостью наследственность обеспечивает постоянство и многообразие форм и лежит в основе эволюции живой природы. Явление наследственности, в общем смысле этого понятия, есть воспроизведение по поколениям сходного типа обмена веществ, общим субстратом наследственности является клетка в целом. Явление наследственности
в целом обусловлено генами и хромосомами, которые представляют собой только элементы более сложной системы - клетки. Это не умаляет роли генов и ДНК, в них записана генетическая информация, то есть возможность воспроизведения определенного типа обмена веществ. Реализация этой возможности, то есть процессы развития особи или процессы жизнедеятельности клетки, базируется целостной саморегулирующейся системой в виде клетки или организма.

В настоящее время в качестве первоочередной встает задача, выяснить, как осуществляется высший синтез физических и химических форм движения, появление которого знаменовало собой возникновение жизни и наследственности. Явление жизни нельзя свести к химии и физике, так как жизнь - это особая форма движения материи. Сущность этой особой формы движения материи не может быть принята без знания природы простых форм, которые входят в него уже как бы в «снятом виде». Поэтому проблема физических и химических основ наследственности является одной из центральных в генетике. После раскрытия природы генетического кода и генетических механизмов в синтезе белков, впервые удалось дать полный химический анализ и формулы строения молекулы транспортной РНК. Все эти открытия, включая факт, что синтез молекул ДНК идет под координирующим влиянием затравки (матричной ДНК), показывает, какой шаг сделала генетическая биохимия к созданию прототипа живого. Другим открытием послужила разработка условий для искусственного самоудвоения ДНК в бесклеточной системе. Было установлено, что молекулы ДНК существуют в форме замкнутого кольца и в таком виде служат матрицей для ДНК-полимеразы. Для изучения наследственности человека существую различные методы.

Генеалогический метод -
составление генного дерева многих поколений и изучение типа наследования (доминантный, рецессивный), частоту и интенсивность свойств. Результатом изучения является определение доминантных и рецессивных свойств, связанных с полом и риск проявления наследственных нарушений у потомков.

Цитогенетический метод -
изучение хромосомных наборов здоровых и больных людей. Результат изучения - количество, формы, строения хромосом, особенности хромосомных наборов обоих полов, хромосомных нарушений.

Биохимический метод
изучает изменения в биологических параметрах организма, связанных с изменением генотипа. Результат изучения – определение нарушений в составе крови и другое.

Близнецовый метод
изучает генотипические и фенотипические особенности близнецов. Результат исследования – определение относительного значения наследственности и окружающей среды в формировании и развитии человеческого организма.

Популяционный метод
изучает частоту встречаемости аллей и хромосомных нарушений в популяциях человека. Результат изучения – определение распространение мутаций и естественного отбора в популяциях человека. Помимо изучения наследственности, методов изучения наследственности, существуют различные виды изменчивости. К ним относятся: комбинационная и мутационная изменчивость.

Комбинационная изменчивость –
изменчивость, возникающая вследствие рекомбинации генов во время слития гамет. Основные причины: независимое расхождение хромосом во время мейоза; случайное сочетание хромосом во время оплодотворения; рекомбинация генов.

Мутационная изменчивость –
изменчивость, вызванная действием на организм мутагенов, вследствие чего возникают мутации. Мутагены бывают физические, химические и биологические. Мутационная изменчивость классифицируется на генные, хромосомные и генные мутации.

Молекулярно – генетическая основа наследственности и изменчивости основа на разнообразии индивидуальных различий, которые включают в себя:
резкие качественные различия, не связанные друг с другом переходными формами, количественные различия, образующие непрерывные ряды; изменения отдельных признаков и свойств, так и взаимосвязанные изменения ряда признаков.

Список использованной литературы

1.Алексеев В.П. Концепция современного естествознания. М.: Окей – книга. 2008г. стр. 200

2.Бабушкин А.Н. Современные концепции естествознания. СПб.: Питер, 2007г. стр. 203.

3.Борщов А.С. Концепция современного естествознания. М.: Экзамен, 2007г. стр. 64

4.Горелов А.А. Концепции современного естествознания. М.: Приор, 2008г. стр. 205

5.Данилова B.C. Основные концепции современного естествознания. М.: Аспект Пресс, 2008г. стр. 340

6.Найдыш В.М. Концепции современного естествознания. М.: Гардарики, 2007г. стр. 475

7.Новиков И.Д. Эволюция Вселенной. М.: Наука. 2008г. стр. 300

Насельский В.Д. Вселенная вчера, сегодня, завтра. М.: Наука. 2008г. стр. 400

8.Орлов П.М. Основы генетики. М.: Высшая школа 2007г. стр. 400

9.Садохин А.П. Концепции современного естествознания. М.: Высшая школа. 2007г. стр. 382.