Тема 2. Социокультурный статус науки. Специфика научного познания

I. УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА

Целью учебного курса «Основы современного естествознания» является преодоление односторонне гуманитарного профиля образования и ознакомление студентов-гуманитариев с важнейшими достижениями современного естествознания, формирование целостной мировоззренческой научной картины мира, синтезирующей фундаментальные представления гуманитарного и естественнонаучного знаний, развитие широты и гибкости мышления, творческого потенциала учащихся за счет освоения фундаментальных идей, опыта и установок современного естествознания.

Достижение этих целей предполагает решение в процессе преподавания курса следующих задач:

1. Изучение и освоение системы базисных принципов, понятий и теорий, составляющих концептуальный каркас современного естествознания.

2.Ознакомление с сущностью научного мышления, спецификой естественнонаучных методов исследования, их типологией и когнитивными возможностями.

3.Выявление основных парадигм естествознания, анализ их смены в динамике культуры, эволюционных и революционных преобразований науки.

4.Анализ междисциплинарных взаимодействий различных отраслей науки, знакомство с основными принципами новых направлений в естественнонаучном познании.

5. Знакомство с прикладными проблемами естествознания посредством анализа естественнонаучных основ современных наукоемких технологий.

6. Выработка адекватного понимания особенностей естественнонаучной и гуманитарной культур для нормального общения будущего юриста и экономиста с экспертами, опирающимися на естественнонаучные данные и методологию естествознания.

7. Систематизация полученных ранее естественнонаучных знаний для более эффективного их использования в будущей деятельности, особенно связанной с выработкой различных стратегических прогнозов и оценок.

Учебный курс «Основы современного естествознания» состоит из теоретического введения в концептуальные проблемы естествознания как систему наук о природе. В него включены темы, раскрывающие сущность, специфику, место и роль естествознания в системе научного познания и культуры, взаимосвязь и специфику естественнонаучной и гуманитарной культуры, особенности современного естествознания, его методы и формы развития.

В рамках программы по курсу «Основы современного естествознания» рассматриваются базовые понятия и идеи, законы и концепции естественнонаучной картины мира в ее исторической динамике от классического к современному постнеклассическому типу, включая фундаментальные концепции современного естествознания из области физики, космологии, химии, биологии, синергетики и теоретической кибернетики.

Практические занятия посвящены прикладным проблемам естествознания на основе анализа естественнонаучных концепций.

В результате изучения дисциплины студенты должны:

· Владеть:

- общими представлениями о физических, космологических, химических, биологических процессах и явлениях природы на уровне современных достижений естествознания;

- фундаментальными понятиями и принципами современного естественнонаучного познания для анализа экономических и управленческих процессов;

- навыками использования естественнонаучных знаний в оценке объектов экономического и юридического анализа, экологической ситуации.

· Знать:

- место естествознания в системе науки в историко-культурном контексте;

- исторические этапы познания природы и их основные проблемы;

- основные базовые понятия, фундаментальные принципы и законы естественнонаучного знания из области физики, химии, биологии, космологии, кибернетики и синергетики;

- понятие и типы естественнонаучной картины мира, основные тенденции ее развития;

- специфику, методы и формы естественнонаучного познания;

- содержание и суть основных концепций современного естествознания;

· Уметь:

- отличать научные знания о природе от ненаучных и псевдонаучных;

- анализировать экономические и юридические процессы с применением основных понятий и принципов естественнонаучного знания;

- выявить естественнонаучную сущность объекта экономического/юридического анализа;

- использовать полученные естественнонаучные знания в решении комплекса профессиональных задач.

СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОГО МАТЕРИАЛА

Тема 1. Роль естествознания в развитии культуры.

Природа как объект познания. Значение естествознания в современном социуме.

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКАЯ КАРТА

(очная форма обучения)

Номер раздела, темы, занятия	Название раздела, темы, занятия; перечень изучаемых вопросов	Количество аудиторных часов	Материальное обеспечение занятия (наглядные, методические пособия и др.)	Литература	Формы контроля знаний
лекции	практические (семинарские) занятия	лабораторные занятия	управляемая самостоятельная работа студента

	Основы современного естествознания (32 ч.)
	Роль естествознания в развитии культуры. 1. Природа как объект познания. 2. Значение естествознания в современном социуме.					Компьютерная презентация	[1] [2] [4] [7]
2.	Социокультурный статус науки. Специфика научного познания 1. Понятие науки. 2. Социокультурный статус науки. 3. Отличительные признаки научного знания. 4. Наука как форма познавательной деятельности и социальный институт. 5. Социокультурные функции науки в ее исторической динамике.					Компьютерная презентация	[1] [3]	опрос
3.	Естествознание в системе науки и культуры. 1. Классификация наук, основные сферы научного знания. 2. Понятие естествознания. 3. Природа как объект естественных наук. 4. Образы природы в истории культуры. 5. Специфика гуманитарного и естественнонаучного познания.					Компьютерная презентация	[1] [4] [6]	опрос
4.	Исторические этапы познания природы. 1. Общая характеристика основных этапов становления естествознания их главные особенности. 2. Постнеклассическая наука, специфика современного естествознания.					Компьютерная презентация	[1] [4] [6] [11]
5.	Особенности методов современного естествознания. 1. Понятие метода и формы научного познания. 2. Специфика современного научного эксперимента. 3. Математика как универсальный язык и метод естествознания.					Компьютерная презентация	[1] [4] [6] [8] [21]	тест
6.	Формы обоснования знания в современном естествознании 1. Структура обоснования. 2. Виды обоснования (доказательство, подтверждение, опровержение, возражение, объяснение и др.). 3.Ошибки в обосновании.					Компьютерная презентация	[1] [2]	опрос
7.	Методы открытия в современном естествознании 1. Понятие эвристика. 2. Виды эвристических методов (гипотетико-дедуктивный метод, моделирование, идеализация, метод работы по образцам, системный анализ). 3. Особенности эвристических методов в современном естествознании.					Компьютерная презентация	[1] [2] [3]	опрос
	Синергетическая парадигма в современном естествознании. 1. Основные понятия и идеи синергетики как общенаучной теории самоорганизации. 2. Варианты концепций самоорганизации (Г.Хакена, И.Пригожина, М.Эйгена, А Руденко). 3. Синергетика и поиск общих механизмов развития природного и социального мира.					Компьютерная презентация	[1] [2] [3] [5] [6]	опрос
	Кибернетика: концептуально-понятийная характеристика 1. Исходные понятия теоретической кибернетики как общенаучной концепции управления. 2. Кибернетическая концепция саморегуляции-гомеостаза. 3. Качественная характеристика информации.					Компьютерная презентация	[1] [4] [6] [11]	опрос
	Естественнонаучные основы современных технологий 1. Понятие техники и технологии. 2. Современные биотехнологии. 3. Информационные технологии. 4. Мультимедийные системы и виртуальный мир. Лазерные технологии. 5. Перспективные материалы и технологии.					Компьютерная презентация	[1] [3] [7] [11]	тест

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКАЯ КАРТА

(заочное / заочное-сокращенное обучение)

Номер раздела, темы, занятия	Название раздела, темы, занятия; перечень изучаемых вопросов	Количество аудиторных часов	Материальное обеспечение занятия (наглядные, методические пособия и др.)	Литература	Формы контроля знаний
лекции	практические (семинарские) занятия	лабораторные занятия	управляемая самостоятельная работа студента

	Основы современного естествознания (32 ч.)	6/4	4/6
1.	Естествознание в системе науки и культуры. 1. Классификация наук, основные сферы научного знания. 2. Понятие естествознания. 3. Природа как объект естественных наук. 4. Образы природы в истории культуры. 5. Специфика гуманитарного и естественнонаучного познания.	2/2	- /2			Компьютерная презентация	[1] [4] [6]	опрос
2.	Исторические этапы познания природы. 1. Общая характеристика основных этапов становления естествознания их главные особенности. 2. Постнеклассическая наука, специфика современного естествознания.	2/-	2/2			Компьютерная презентация	[1] [4] [6] [11]	опрос
	Естественнонаучные основы современных технологий 1. Понятие техники и технологии. 2. Современные биотехнологии. 3. Информационные технологии. 4. Мультимедийные системы и виртуальный мир. Лазерные технологии. 5. Перспективные материалы и технологии.	2/2	2/2			Компьютерная презентация	[1] [3] [7] [11]	опрос

ЛИТЕРАТУРА

Основная

1. Горелов А.А. Концепции современного естествознания. Учеб. пособие (5-е изд., перераб. и доп.) – Москва, 2010.

2. Касперович, Г.И. Основы современного естествознания: пособие / Г.И. Касперович. – Минск: Акад. Управления при Президенте Респ. Беларусь, 2009. – 267 с.

3. Новоженов В.А. Концепции современного естествознания. - Барнаул: Изд-во Алт. гос. ун-та, 2001.

4. Рузавин Г.И. Концепции современного Естествознания: Учебник для вузов. – Москва, 2002.

5. Садохин А.П. Концепции современного естествознания: учебник для студентов вузов обучающихся по гуманитарным специальностям и специальностям экономики и управления. – Москва, 2006.

6. Соломатин, В. А. История и концепции современного естествознания. – Москва, 2002.

Дополнительная

7. Агекян Т.А. Звезды, галактики, метагалактики. М., 1988.

8. Грант В. Эволюционный процесс. М., 1991.

9. Моисеев М.Н. Человек и ноосфера. М., 1990.

10. Силк Д. Большой взрыв. Рождение и эволюция Вселенной. М., 1992

11. Саган, Карл. Космос. Эволюция Вселенной, жизни и цивилизации. – СПб.: Амфора, 2005. - 525 с.

12. Шкловский И.С. Звезды: их рождение, жизнь и смерть. М., 1984.

13. Хокинг С. Краткая история времени. СПб. 2000

14. Азимов А. Выбор катастроф. СПб. 2000

15. Пригожин И. От существующего к возникающему. М.1985

16. Гачев Г.Д. Книга удивлений или Естествознание глазами гуманитария. М., 1991

17. Степин В.С., Кузнецова Л.Ф. Научная картина мира в культуре техногенной цивилизации. М., 1994

18. Капра Ф. Дао физики. СПб., 1994

19. Кибернштерн Ф.Гены и генетика, Москва, 1995.

20. Пиментел Дж., Кунрод Дж. Возможности химии сегодня и завтра. М., 1992

21. Серебровская К. Сущность жизни. История поиска. М., 1994

22. Швейцер А. Благоговение перед жизнью. М., 1992

23. Карпинская Р.С., Лисеев И.К., Огурцов А.П. Философия природы: коэволюционная стратегия. М., 1995

24. Хесле В. Философия и экология. М., 1993

25. Самоорганизация и наука: опыт философского осмысления. М., 1994

26. Глобальный эволюционизм. М., 1994

27. Де Дюв К. Путешествие в мир живой клетки.М.1987

28. Лима-де-Фария А. Эволюция без отбора.М.1991

29. Сингер М., Берг П. Гены и геномы. М. «Мир»,1998

30. Физиология человека. М. «Мир»,1996

31. Щедровицкий Г.П. Мышление. Понимание. Рефлексия. – М., 2005. – 464 с.

II. ИНФОРМАЦИОННЫЕ РЕСУРСЫ

Учебное пособие

Касперович, Г.И., Павлова, О.С. Концепции современного естествознания. Курс лекций / Г.И. Касперович, О.С. Павлова – Минск: Акад. Управления при Президенте Респ. Беларусь, 2002 (Система открытого образования).

СОДЕРЖАНИЕ

Тема 1. Введение в учебный курс «Концепции современного естествознания» 4

Лекции 1-2. Предмет, цели и задачи курса. 4

I. ОБЩЕЕ ЕСТЕСТВОЗНАНИЕ. 9

Тема 2. ЕСТЕСТВОЗНАНИЕ как феномен культуры и комплекс наук о природе 9

Лекция 3. Социокультурный статус науки. Специфика научного познания. 9

Контрольные вопросы.. 19

Лекция 4. Естествознание в системе науки и культуры. 20

Контрольные вопросы.. 24

Лекция 5. Исторические этапы познания природы. Особенности современного естествознания. 25

Контрольные вопросы.. 36

Лекция 6. Особенности методов современного экспериментально-математического естествознания. Системный подход как его важнейшая парадигма. 38

Контрольные вопросы.. 45

II. Фундаментальные законы и концепции современного естествознания. 46

Тема 3. ЕСТЕСТВЕННОНАУЧНАЯ КАРТИНА МИРА В ИСТОРИЧЕСКОЙ ДИНАМИКЕ КУЛЬТУРЫ.. 46

Лекция 7. Научные картины мира и научные революции в истории естествознания. 46

Контрольные вопросы.. 49

Лекция 8. Физическая картина мира в ее развитии. 50

Контрольные вопросы.. 58

Тема 4. КОСМОЛОГИЧЕСКИЕ КОНЦЕПЦИИ ПРОИСХОЖДЕНИЯ И РАЗВИТИЯ ВСЕЛЕННОЙ.. 60

Лекция 9. Современная космологическая картина мира и модели Вселенной 60

Проблема существования и поиска жизни во Вселенной. 65

Контрольные вопросы.. 68

Тема 5. КОНЦЕПЦИИ САМООРГАНИЗАЦИИ И УПРАВЛЕНИЯ: СИНЕРГЕТИКА И КИБЕРНЕТИКА.. 70

Лекция 10. Синергетическая парадигма в современном естествознании. 70

Механизм протекания процессов самоорганизации (по И. Пригожину) 75

Лекция 11. Кибернетика: концептуально-понятийная характеристика. 79

Контрольные вопросы.. 86

Тема 6. СОВРЕМЕННЫЕ ХИМИЧЕСКИЕ КОНЦЕПЦИИ.. 87

Лекция 12. Современная химическая картина мира и ее эволюция. 87

Контрольные вопросы.. 95

Тема 7. БИОЛОГИЧЕСКИЕ КОНЦЕПЦИИ.. 96

Лекция 13. Биология, ее исторические типы и место в структуре естествознания. Современные концепции эволюции живой природы и сущности жизни. 96

Основные концепции происхождения жизни. 107

Контрольные вопросы.. 108

Лекция 14. Человек как биосоциальное существо. Его место и роль в социо-природном комплеске. 109

Контрольные вопросы.. 115

I I I. ПРИКЛАДНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ.. 117

Тема 8. КОНЦЕПЦИИ РАЗВИТИЯ СОВРЕМЕННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ. 117

Лекция 15. Естественнонаучные основы современных технологий. 117

Перспективные материалы и технологии. 127

IУ. ПРИЛОЖЕНИЕ (к теме 8) 131

Молекулярный уровень биотехнологии. 131

Биокатализ. 132

Генные технологии. 133

Геном человека. 135

Клонирование. 140

Обновление технологии производства энергии. 144

Модернизация технической базы промышленности. 146

ЛИТЕРАТУРА.. 153

КРАТКИЙ СЛОВАРЬ СПЕЦИАЛЬНЫХ ТЕРМИНОВ.. 156

I. ОБЩЕЕ ЕСТЕСТВОЗНАНИЕ

Физическая картина мира; механистическая картина мира; атомизм; движение; материя; принцип дальнодействия; детерминизм; электромагнитная картина мира; принцип близкодействия; теория относительности; квантовая механика; корпускулярно-волновой дуализм; элементарная частица; вещество; поле; физический вакуум; универсальные типы физического взаимодействия; четырехмерный пространственно-временный континуум; квантово-релятивистская картина мира; идея кварков; теория Большого объединения.

История науки свидетельствует, что естествознание, возникшее в ходе научной революции XVI - XVII вв., было связано долгое время с развитием физики. Именно физика была и остается сегодня наиболее развитой и систематизированной естественной наукой. Поэтому, когда возникло мировоззрение европейской цивилизации Нового времени, складывалась классическая картина мира, естественным было обращение к физике, ее концепциям и аргументам, во многом определившим эту картину. Степень разработанности физики была настолько велика, что она могла создать собственную физическую картину мира, в отличие от других естественных наук, которые лишь вXX веке смогли поставить перед собой эту задачу (создание химической и биологической картин мира). Поэтому, начиная разговор о конкретных достижениях естествознания, мы начнем его с физики, с картины мира, созданной этой наукой.

Понятие “физическая картина мира” употребляется давно, но лишь в последнее время оно стало рассматриваться не только как итог развития физического знания, но и как особый самостоятельный вид знания - самое общее теоретическое знание в физике (система понятий, принципов и гипотез), служащее исходной основой для построения теорий. Физическая картина мира:

ü обобщает все ранее полученные знания о природе;

ü вводит в физику новые философские идеи и обусловленные ими понятия, принципы и гипотезы (которых до этого не было и которые коренным образом меняют основы физического теоретического знания: старые физические понятия и принципы ломаются, новые возникают, картина мира меняется).

Развитие самой физики непосредственно связано с физической картиной мира. При постоянном возрастании количества опытных данных картина мира весьма длительное время остается относительно неизменной. С изменением физической картины мира начинается новый этап в развитии физики с иной системой исходных понятий, принципов, гипотез и стиля мышления. Переход от одного этапа к другому знаменует качественный скачок, революцию в физике, состоящую в крушении старой картины мира и в появлении новой. В пределах данного этапа развитие физики идет эволюционным путем, без изменения основ картины мира. Оно состоит в реализации возможностей построения новых теорий, заложенных в данной картине мира. При этом она может эволюционировать, достраиваться, оставаясь в рамках определенных конкретно-физических представлений о мире.

Ключевым в физической картине мира служит понятие “материя”, на которое выходят важнейшие проблемы физической науки. Поэтому смена физической картины мира связана со сменой представлений о материи. В истории физики это происходило два раза. Сначала был совершен переход от атомистических, корпускулярных (прерывных, дискретных) представлений о материи к континуальным (непрерывным). Затем, вXX веке, континуальные представления были заменены современными квантово-полевыми. Поэтому можно говорить о трех последовательно сменявших друг другафизических картинах мира:

Механистическая картина мираскладывается в результате научной революции к. XVI-н. XVII вв., оформляется как целостное образование к ХVIII в., и господствует на протяжении XIX в., на основе работ Г. Галилея и П. Гассенди, восстановивших атомизм древних философов, исследований Р. Декарта и обобщений И. Ньютона, завершивших построение новой картины мира, сформулировавших основные идеи, понятия и принципы.

Основу механической картины мира составил атомизм, который весь мир, включая и человека, понимал как совокупность огромного числа неделимых частиц - атомов, перемещающихся в пространстве и времени.

Ключевым понятием механистической картины мира было понятие движения. Именно законы движения Ньютон считал фундаментальными законами мироздания. Тела обладают внутренним врожденным свойством двигаться равномерно и прямолинейно, а отклонения от этого движения связаны с действием на тело внешней силы (инерции). Таким образом, впервые МКМ дает научное обоснование понятию движения материи. Движение трактуется как вечное и естественное состояние тел, как основное их состояние, что прямо противоположно аристотелевским представлениям, в которых движение рассматривалось как привнесенное извне. Вместе с тем в классической механике абсолютизируется механическое движение (как перемещение тел в пространстве), к которому пытались свести все многообразие видов движения в природе.

Классическая физика выработала своеобразное понимание материи, сведя ее к вещественной, или весовой (массе). Масса является мерой инертности, при этом, она остается неизменной при любых условиях движения и при любых скоростях. Универсальным свойством тел является тяготение.

Решая проблемы взаимодействия тел, Ньютон предложил принцип дальнодействия. Согласно этому принципу, взаимодействие между телами происходит мгновенно на любом расстоянии, без каких-либо материальных посредников. Концепция дальнодействия тесно связана с пониманием пространства и времени как особых сред, вмещающих взаимодействующие тела. Ньютон предложил концепцию абсолютного пространства и времени. Пространство представлялось безграничным “черным ящиком”, вмещающим все тела в мире, но если бы эти тела вдруг исчезли, пространство все равно бы осталось. Аналогично, в образе текущей реки, представлялось и время, также существующее абсолютно независимо от материи. По Ньютону, пространство – это абсолютное неподвижное однородное изотропное бесконечное вместилище всех тел (то есть пустота). А время – это чистая однородная равномерная и непрерывная длительность процессов. Абсолютность времени выражается его одинаковостью во всех точках Вселенной.

В механической картине мира любые события жестко предопределялись законами механики. Случайность в принципе исключалась из этой картины мира. Жизнь и разум в механической картине мира не обладали никакой качественной спецификой. Поэтому присутствие человека в мире не меняло ничего. Если бы человек однажды исчез с лица земли, мир продолжал бы существовать, как ни в чем не бывало. Иначе говоря, во взглядах естествоиспытателей господствовал механистический детерминизм –учение о всеобщей предопределенности и обусловленности явлений природы.Все механические процессы в классических представлениях подчинены принципу строгого детерминизма, т.е. возможно точное предсказание поведения механической системы, если известно ее предыдущее состояние.

На основе механистической картины мира в XVIII - начале V1Х вв. была разработана земная, небесная и молекулярная механика. Быстрыми темпами шло развитие техники. Это привело к абсолютизации механической картины мира, к тому, что она стала рассматриваться в качестве универсальной.

В это же время в физике начали накапливаться эмпирические данные, противоречащие механистической картине мира. Так, наряду с рассмотрением системы материальных точек, полностью соответствовавшей корпускулярным представлениям о материи, пришлось ввести понятие сплошной среды, связанное по сути дела, уже не с корпускулярными, а с континуальными представлениями о материи. Так, для объяснения световых явлений вводилось понятие эфира - особой тонкой и абсолютно непрерывной световой материи. В XIX в. методы механики были распространены на область тепловых явлений, электричества и магнетизма. Казалось бы, это свидетельствовало о больших успехах механического понимания мира в качестве общей исходной основы науки. Но при попытке выйти за пределы механики материальных точек приходилось вводить все новые искусственные допущения, которые постепенно готовили крушение механической картины мира. Аналогично световым явлениям, для объяснения теплоты, электричества и магнетизма вводились понятия теплорода, электрической и магнитной жидкости как особых разновидностей сплошной материи. Хотя механистический подход к этим явлениям оказался неприемлемым, опытные факты искусственно подгонялись под механистическую картину мира. Попытки построить атомистическую модель эфира продолжались еще и вXX веке. Эти факты, не укладывающиеся в русло механистической картины мира, свидетельствовали о том, что противоречия между становившейся системой взглядов и данными опыта оказались непримиримыми. Физика нуждалась в существенном изменении представлений о материи, в смене физической картины мира.

Химические основы жизни.

Напомним, что понятие "самоорганизация" означает упорядоченность существования материальных динамических, т. е. качественно изменяющихся систем. В отличие от понятия "организация" оно отражает особенности существования динамических систем, которые сопровождаются их восхождением на все более высокие уровни сложности и системной упорядоченности, или материальной организации.

Существуют два подхода к проблеме самоорганизации предбиологических систем,которыевсе чаще обсуждаются в естественнонаучной и философской литературе:

ü субстратный;

ü функциональный.

К субстратному подходуотносят теорию происхождения жизни с вполне определенными особенностями вещественной основы биологических систем, т. е. со строго определенным составом элементов-органогенов и не менее определенной структурой входящих в живой организм химических соединений. Рациональный результат субстратного подхода к проблеме биогенеза - накопленная информация об отборе химических элементов и структур.

В настоящее время известно более ста химических элементов. Большинство из них попадает в те или иные живые организмы и, так или иначе, участвует в их жизнедеятельности.

Основу живых систем составляют только шесть элементов, давно получивших наименование органогенов:углерод, водород, кислород, азот, фосфор и сера(их общая весовая доля в организмах составляет 97,4%).

За ними следуют 12 элементов, входящих в состав многих физиологически важных компонентов биосистем: натрий, калий, кальций, магний, железо, кремний, алюминий, хлор, медь, цинк, кобальт (их весовая доля в организмах примерно 1,6%).

Можно назвать еще 20 элементов, участвующих в построении и функционировании отдельных узкоспецифических биосистем (например, водорослей, состав которых определяется в известной мере питательной средой). Их доля в организмах составляет около 1%. Участие всех остальных элементов в построении биосистем практически не зафиксировано.

Картина химического мира весьма отчетливо свидетельствует об отборе элементов. К настоящему времени известно около 8 млн. химических соединений. Из них подавляющее большинство (около 96%) - органические соединения, основной строительный материал которых - все те же 6-18 элементов. И как ни парадоксально, из всех остальных 95- 99 химических элементов природа (по крайней мере, на Земле) создала лишь около 300 тыс. неорганических соединений.

Столь резкая диспропорция между едва обозримым множеством органических соединений и каким-то минимумом составляющих их органогенов так же, как и исключительно дифференцированный отбор того же минимума элементов для построения живых систем, нельзя всецело объяснить факторами различной распространенности элементов в космосе и на Земле. В космосе наиболее широко распространены лишь два элемента - водород и гелий, все остальные элементы можно рассматривать только как дополнение к ним.

На Земле наиболее распространены: железо, кислород, кремнии, магний, алюминий, кальций, натрий, калий, никель, тогдакак углерод занимает лишь 16-е место. В атмосфере Земли углерода не более 0,01 весового процента, в океанах - около 0,002, в литосфере - 0,1. Углерод в литосфере Земли распространен в 276 раз меньше, чем кремний, в 88 раз меньше, чем алюминий, и даже в 6 раз меньше, чем относительно редкий титан. Из органогенов наиболее распространены лишь кислород и водород. Распространенность же углерода, азота, фосфора и серы в поверхностных слоях Земли примерно одинакова и, в общем, невелика - всего около 0,24 весовых процента. Следовательно, геохимические условия не играют сколько-нибудь существенной роли в отборе химических элементов при формировании органических систем, а тем более биосистем. Определяющими факторами здесь выступают требования соответствия между строительным материалом и объектами с высокоорганизованной структурой.

С химической точки зрения такие требования сводятся к отбору элементов, способных к образованию, во-первых, достаточно прочных и, следовательно, энергоемких химических связей и, во-вторых, связей лабильных, т. е. легко подвергающихся гомолизу, гетеролизу или циклическому перераспределению. Вот почему углерод выделен из многих других элементов как органоген № 1:

ü Этот элемент отвечает всем требованиям химической лабильности;

ü Он, как никакой другой элемент, способен вмещать и удерживать внутри себя самые редкие химические противоположности, реализовать их единство, выступать в качестве носителя внутреннего противоречия;

ü Атомы углерода в одном и том же соединении способны выполнять роль и акцептора, и донора электронов. Они образуют почти все типы связей, какие знает химия.

Подобно тому, как из всех химических элементов только шесть органогенов да 10-15 других элементов отобраны природой, чтобы составить основу биосистем, так же в результате эволюции шел тщательный отбор и химических соединений. Из миллионов органических соединений в построении живого организма участвуют лишь несколько сотен; из 100 известных аминокислот в состав белков входит только 20; лишь по четыре нуклеотида ДНК и РНК лежат в основе всех сложных полимерных нуклеиновых кислот, ответственных за наследственность и регуляцию белкового синтеза в любых живых организмах. Удивительно, что из такого узкого круга отобранных природой органических веществ составлен трудно обозримый, многообразный мир животных и растений. Полагают, что когда период химической подготовки - период интенсивных и разнообразных превращений сменился периодом биологической эволюции, химическая эволюция словно застыла. Теперь находят массу доказательств того, что аминокислотный состав гемоглобина самых низших позвоночных и человека практически один и тот же; более или менее одинаковыми остаются у разных видов растений состав ферментативных средств, состав веществ, накапливаемых впрок, и т. д.

Каким образом проводилась та химическая подготовка, в результате которой из минимума химических элементов и минимума химических соединений образовался сложнейший высокоорганизованный комплекс - биосистема? Химику важно это понять для того, чтобы научиться у природы так легко и просто приспосабливать для своих нужд «менее организованные материалы», например: синтезировать сахар, получать стереоспецифические соединения и т. п.

В ходе эволюции отбирались те структуры, которые способствовали резкому повышению активности и селективности действия каталитических групп. К примеру, фрагмент эволюционных систем - развитая полимерная структура типа РНК и ДНК, выполняющая важные функции передачи наследственной информации.

Заслуживает внимания ряд выводов, полученных самыми различными путями и в различных областях науки (геологии, геохимии, космохимии, биохимии, термодинамике, химической кинетике). На ранних стадиях химической эволюции мира катализ вообще отсутствовал. Условия высоких температур (выше 5000°К), электрических разрядов и радиации препятствовали образованию конденсированного состояния. Первые проявления катализа начинались при смягчении условий (при температуре ниже 5000° К) и образовании первичных твердых тел. Роль катализатора возрастала по мере того, как физические условия (главным образом температура) приближались к земным. Но роль катализа вплоть до образования более или менее сложных органических молекул оставалась несущественной. Появление таких относительно несложных систем, как аминокислоты и первичные сахара, было своеобразной некаталитической подготовкой старта для большого катализа. Роль катализа в развитии химических систем после достижения стартового состояния, т. е. известного количественного минимума органических и неорганических соединений, начала возрастать сравнительно быстро. Отбор активных соединений происходил в природе из тех продуктов, которые получались относительно большим числом химических способов и обладали широким каталитическим спектром.

Отличительная черта второго - функционального подхода – к проблеме предбиологической эволюции состоит в сосредоточении внимания на исследовании процессов самоорганизации материальных систем, на выявлении законов, которым подчиняются такие процессы. Среди естествоиспытателей такого подхода придерживаются преимущественно физики и математики, рассматривающие эволюционные процессы с позиций кибернетики. Крайняя точка зрения - утверждение о полном безразличии к материалу эволюционных систем: живые системы, вплоть до интеллекта, могут быть смоделированы даже из металлических систем.

Контрольные вопросы

1. Что изучает химия как наука ?

2. От чего зависят свойства вещества?

3. Какое открытие положило начало формированию научной химической картины мира?

4. Что выражает периодический закон Д.И. Менделеева?

5. Как определяется понятие «химический элемент»?

6. Когда возникла структурная химия?

7. Какие химические процессы исследует эволюционная химия?

8. Каковы химические основы жизни с позиций современной биохимии?

9. Какой химический элемент выделен как органоген № 1 ?

10. В чём различие субстратного и функционального подхода к проблеме самоорганизации предбиологических систем?

Биология; традиционная биология; бинарная номенклатура; числовая таксономия; «эволюция»; эволюционная биология; принцип естественного отбора; синтетическая теория эволюции; теория Ч. Дарвина; недарвиновские теории эволюции; биосфера; сущность и определение жизни; теория креационизма; теория самопроизвольного зарождения; теория стационарного состояния; теория панспермии; теория биохимической эволюции.

В современном представлении биология - совокупность наук о живой природе, об огромном многообразии вымерших и ныне населяющих Землю живых существ, их строении и функциях, происхождении, распространении и развитии, связях друг с другом и с неживой природой.Биология устанавливает общие и частные закономерности, присущие жизни во всех её проявлениях (обмен веществ, размножение, наследственность, изменчивость, приспособляемость, рост, раздражимость, под<