Биоэнергоинформационный обмен как основа возникновения жизни.

Одной из новейших концепций происхождения жизни на Земле является концепция о биоэнергоинформационном обмене. Понятие биоэнергоинформационного обмен возникло в сфере биофизики, биоэнергетики и экологии в связи с последними достижениями в этих областях науки. Термин биоэнергоинформатика был введен доктором технических наук, профессором МГТУ им. Н. Э. Баумана В. Н. Волченко в 1989 году, когда им его единомышленниками была проведена первая Всесоюзная конференция по биоэнергоинформатике в Москве.

Изучение биоэнергоинформационного обмена дало основание высказать предположение об информационном единстве Вселенной, о наличии в ней такой субстанции, как «Информация – Сознание», а не только известных форм материи и энергии.

Одним из элементов этой концепции выступает наличие во Вселенной общего замысла, плана. Эта гипотеза подтверждается современной астрофизикой, согласно которой фундаментальные свойства Вселенной, значения основных физических констант и даже формы физических закономерностей тесно связаны со структурой Вселенной во всех ее масштабах и с возможностью Жизни.

Отсюда следует второй элемент концепции биоэнергоинформатики – Вселенную нужно рассматривать как живую систему. А в живых системах фактор Сознания (информации) наряду с материей и энергией, должен занимать весьма существенное место. Таким образом, можно говорить о необходимости триединства Вселенной: материи, энергии и информации.

Сущность жизни(РЕПРОДУКЦИЯ, РАЗМНОЖЕНИЕ)

Многочисленные определения сущности жизни можно свести к двум основным.

Согласно первому, жизнь определяется субстратом, носителем ее свойств (например, белком).

Согласно второму, жизнь рассматривается как совокупность специфических физико-химических процессов.

Классическое определение Ф. Энгельса:

«Жизнь — есть способ существования белковых тел, существенным моментом которого является постоянный обмен веществ с окружающей их внешней природой ... с прекращением обмена веществ прекращается и жизнь...»

можно отнести к первой категории, так как Ф. Энгельс имел в виду не собственно белки, а структуры, содержащие белки. Сам по себе белок — полимер, состоящий из аминокислотных остатков, — может быть синтезирован химическим путем и никаких признаков жизни вне организма не проявляет. С другой стороны, обмен веществ не может служить единственным критерием жизни. Определение жизни, как процесса обмена веществ, высказанное Энгельсом более 100 лет назад, не потеряло значения, однако оно дополняется организационной, информационной и эволюционной трактовкой.

В самом общем смысле жизнь определяется как активное, идущее с затратой полученной извне энергии, поддержание и самовоспроизведение специфической структуры. Современное определение жизни не сводится только к физико-химическим закономерностям. Осуществляемый на основе обмена веществ матричный синтез и вытекающая из него биологическая эволюция несвойственны неживой природе, по сравнению с которой жизнь — форма движения материи более высокого уровня.

В явлении жизни наблюдается качественно новый этап развития мировой материн. Возникнув на баз неорганического мира, жизнь имеет чисто материальную природу. Это показывает, что привлечение к анализу природы жизни достижений физики, химии и математики исключительно велико. Вместе с тем специфика явлений жизни требует, чтобы при ее изучении в качестве ведущих были использованы специфические биологические методы: описательный, сравнительный, экспериментальный, статистический, моделирование. Достижения биологии нашего времени позволили вскрыть новые черты, характерные для живых организмов, и на этом основании дать более подробное определение понятия «жизнь» Одно из таких определений принадлежит ученому М. В. Волькенштейну:

«Живые тела, существующие на Земле, представляют собой открытые саморегулирующиеся и самовоспроизводящиеся системы, построенные из биополимеров — белков и нуклеиновых кислот».

Формы жизни известные в настоящее время:

- вирусы

- одноклеточные и многоклеточные организмы: прокариотические (простые) и эукариотические (сложные);

- особые формы микробов, обнаруженные в воде на глубине более 5 км под землей, которые обитали в среде, которая никоим образом не была связана с поверхностными водами;

- особо теплолюбивые организмы ("термофилы"), которые могут процветать в среде с температурой до +120оС.

- нанобактерии, занимающие промежуточное положение между бактериями и вирусами.

Уровни организации жизни

1. Молекулярно-генетический уровень жизни.

2. Клеточный уровень.

3. Онтогенетический уровень.

4. Популяционно-биоценотический уровень.

5. Биогеоцетонический уровень.

БИЛЕТ

1 вопрос

МАТЕРИЯ И ДВИЖЕНИЕ

- философские категории, являющиеся мировоззренческими основаниями науки в рамках материалистнч. философских учений. С точки зрения материалистич. диалектики, материальное единство мира, представляющего собой движущуюся материю, служит философским основанием единства системы естественных и технических наук. Ка/кдая из этих наук по-своему конкретизирует материалистич. представления о M. и д., разрабатывая специфич. модели структуры, движения и взаимодействия разл. материальных образований, служащих объектами их изучения, в соответствии с уровнем развития обществ.-историч. практики, являющейся критерием истины, основой и целью познания.

Согласно материалистич. диалектике, материя - это объективная реальность, данная нам в ощущении. Движение, понимаемое как "изменение вообще",- способ существования материи - нет движения без материи, как нет и материи без движения. Материальный мир рассматривается как сложная многоуровневая развивающаяся система взаимосвязанных материальных образований, каждое из к-рых, как и весь материальный мир в целом, воплощает в себе единство устойчивости и изменчивости, дискретности и непрерывности и др. диалектич. противоположностей. Субординация и координация материальных образований в рамках всеобщей связи объектов и явлений описывается с помощью представлений о разл. структурных уровнях, формах движения и видах материи, конкретизируемых соответствующими частными науками. Всеобщими формами существования материи являются пространство и время, выражающие соответственно порядок сосуществования и смены отд. материальных образований и их состояний.

Конкретные науч. представления о M. и д. меняются по мере развития обществ.-историч. практики. В физике это изменение выражается в виде смены физ. картин мира. При этом единственное "свойство " материи, с признанием которого связан философский материализм,- свойство быть объективной реальностью - остаётся неизменным, обеспечивая единство и преемственность развития науч. знания.

Будучи лидером естествознания как системы наук о природе, физика вносила и продолжает вносить определяющий вклад в представления о M. и д., лежащие в основе др. естеств.-науч. дисциплин (химии, биологии, геологии и т. п.) и получающие в них дальнейшую конкретизацию и развитие.

В физической и вообще научной, в т. ч. философской, литературе (особенно зарубежной) термин "материя" до сих пор нередко продолжает употребляться в нефилософском смысле, обозначая вещество, к-рое с диалектно-материалистич. точки зрения является лишь одним из видов материи, не исчерпывая собой всего их многообразия. Нефилософский смысл часто вкладывается в естеств. -науч. литературе и в термин "движение", понимаемое тогда только как изменение положения в пространстве с течением времени, т. е. только как механич. движение. Такого рода словоупотребления, хотя и являются нестрогими, прочно вошли в языковую практику и обычно не вызывают недоразумений. Однако если философский смысл понятий M. и д. отождествляется с конкретно-науч. представлениями о них, то это может послужить одним из источников кризисов философских оснований науки, неоднократно имевших место на протяжении её истории.

Историческое развитие физических представлений о материи и движении. Первые теоретич. представления о M. и д., ставшие впоследствии в европ. культурном регионе основой физики как фундам. науки о природе, были разработаны в рамках античных натурфилософских учений. Все эти учения трактовали материю как первоматериал, общий субстрат всех природных образований. Начав с конкретных представлений о материи как субстанциальном первоначале всех вещей [вола v Фалеса, воздух у Анаксимена, огонь у Гераклита, сохраняющем себетождественность в многообразных процессах изменения природных явлений, др.-греч. философия вскоре выработала представление о качественно неопределённой первичной материи (апейрон Анаксимандра), определ. модификациями к-рого были античные виды материи - вода, земля, воздух и огонь. Движение, рассматривавшееся как изменение вообще, первоначально трактовалось наивно-антропоморфно - как проявление одушевлённости отд. вещей и мира в целом - Космоса (гилозоизм).

Наиб, развитые философско-физ. представления о M. и д. античности, категориальные основания к-рых не утратили своего значения и по сей день, были развиты в учениях Демокрита, Платона (Пlaтwv) и Аристотеля. Демокрит всесторонне разработал атомистич. принципы учения о M. и д., согласно к-рым всё многообразие природных вещей и процессов сводилось к разл. сочетаниям и пространственным перемещениям внутреннебескачеств. непроницаемых и неделимых первоэлементов материи - атомов, различающихся между собой лишь пространственными размерами, формой и ориентацией. Материя, как состоящая в конечном счёте из атомов, имела, т. о., предел структурной делимости, а все виды движения сводились к одному - механическому.

В натурфилософской части своего учения (диалог "Тимей") Платон излагает доктрину своеобразного "матом, атомизма". Четыре античных вида материи образуются у него в результате первонач. оформления бескачеств, "безвидной" первоматерии (отождествляемой с пространством, или небытием) посредством двух видов прямоугольных треугольников с соотношениями сторон из к-рых затем строятся правильные многогранники: тетраэдр - "элементарная частица" для огня, октаэдр - для воздуха, икосаэдр- для воды и куб - для земли. В. Гейзенберг (W. Heisenberg) рассматривал геом. атомизм Платона как прообраз совр. физ. представлений о симметрии.

В учении Аристотеля бескачеств, первоматерия, обладающая неопределённым бытием, первоначально оформляется в землю, воду, воздух и огонь путём попарных сочетаний четырёх осн. качеств - тёплого, холодного, влажного и сухого. Аристотель также выделил четыре типа движения: по сущности - возникновение и уничтожение, по кол-ву - рост и уменьшение, по качеству - превращение и по месту - перемещение, определив движение вообще, как переход из возможности в действительность, и четыре типа причин, ответственных за существование отд. материальных образований (сущностей),- материальную, формальную, действующую и целевую. Он впервые ввёл в натурфилософский обиход сам термин "материя" и отделил физику как один из разделов "второй философии" от собственно философии (метафизики).

Атомизм Демокрита, развитый Эпикуром (EpfкоurоV), был возрождён в новое время П. Гассенди (P. Gassendi). Достижения Г. Галилея (G. Galilei) и его современников [И. Кеплер (J. Kepler), P. Декарт (R. Decartes)] в области физ. учения о M. и д. подготовили почву для работ И. Ньютона (I. Newton), начавшего оформление предмета механики в целостную систему понятий, к-рая была положена в основу механистич. картины мира. В её рамках материя рассматривалась исключительно как вещество - протяжённая непроницаемая инертная весомая субстанция, единств, видом движения к-рой было пространственное перемещение. Мерой кол-ва материи была масса, служившая одновременно мерой инертности - способности материальных тел сохранять состояние покоя или равномерного прямолинейного движения, к-рое могло быть изменено только в результате воздействия внеш. причины - силы. По вопросу о структуре материи в рамках механистич. картины мира конкурировали концепции дискретности (разл. варианты атомизма) и непрерывности, по вопросу о характере силового взаимодействия между материальными телами, вызывавшего или изменявшего их движение,- концепции близкодействия и дальнодействия. В первой из них сила была результатом движения, возникая при соударении непроницаемых движущихся тел, во второй - внутр. свойством материи, первичным по отношению к движению, порождаемому ею (противоположность кинетизма и динамизма). В качестве меры движения фигурировали две величины - кол-во движения (импульс) и "живая сила" (кинетич. энергия).

Вовлечение в сферу эксперим. физ. исследований тепловых, световых, электрич. и магн. явлений, так или иначе связанных с механич. движением, сопровождалось введением представлений о разнообразных силах, вызывающих эти явления, и о соответствующих видах материи, служащих носителями этих сил. Так в физику вошли "невесомые материи" (флюиды) - теплород, электрич. и магн. жидкости и др. По мере развития физики на протяжении 18-19 вв. (волновой теории света, кинетич. теории теплоты, учения об электричестве и магнетизме) невесомые материи постепенно исчезали из физ. картины мира, т. к. приписывавшиеся им явления удавалось объяснить на механич. основе. Дольше всего сохранил своё существование в физ. картине мира эфир как носитель эл.-магн. явлений. Для него тоже строились механич. модели, противоречившие друг другу. Термин "материя" к кон. 19 в. закрепился только за "весомой материей" - веществом.

Открытие электрона, делимости атомов вещества и их составлеиности из электрически заряж. частиц противоположных знаков, теоретич. и эксперим. обнаружение эл.-магн. природы массы электронов в соединении с трактовкой электричества и эфира как нематериальных (невещественных) субстанции, изменения состояния к-рых не всегда удавалось свести к механич. движению, породили на рубеже 19-20 вв. кризис философских оснований физики. Он выразился, в частности, в попытках мыслить движение без материи (энергетизм) и в быстрой смене механистич. картины мира электромагнитной. Вещество, рассматривавшееся в механистич. картине мира как единств, вид материи, утратило статус "первоматерии", оказавшись "состоящим из электричества". Физика вышла из кризиса путём создания новых теорий - теории относительности и квантовой теории, радикально изменивших классич. физ. представления о M. и д.

Представления о материи и движении в современной физической картине мира. Совр. физ. картину мира, в рамках к-рой осуществляется развитие физики в наши дни, можно назвать квантово-релятивистской, т. к. её основой служат осн. принципы теории относительности (специальной, или частной, и общей) и квантовой теории (нерелятивистской - квантовой механики, и релятивистской - квантовой теории поля).

Спец. (частная) теория относительности (см. Относительности, теория), установив физ. равноправие всех инерциальных систем отсчёта, показала невозможность обнаружения равномерного и прямолинейного движения относительно абсолютно покоящегося эфира и тем самым сделала его существование излишним. Благодаря этому эл.-магн. поле стало трактоваться как самостоят, вид материи, не нуждающийся в носителе. Учтя роль эл.-магн. (световых) сигналов, распространяющихся с максимально возможной в природе скоростью, в процессах измерения пространственных и временных характеристик материальных объектов, спец. теория относительности тесно связала между собой вещество и ноле как виды материи с состояниями их движения.

Общая теория относительности - релятивистская теория тяготения - установила зависимость метрич. характеристик пространства-времени, отождествляемых в ней с гравитац. полем, от распределения вещества и эл.-магн. поля и установила законы движения в искривлённом пространстве-времени (см. Тяготение).

Квантовая механика, введя представление о мин. величине действия как характеристике взаимодействия, показала единство дискретности и непрерывности (корпускулярно-волновой дуализм )в структуре элементарных частиц вещества и эл.-магн. поля и установила бестраекторный характер движения микрочастиц.

Квантовая теория поля позволила трактовать как специфич. вид движения возникновение и уничтожение элементарных частиц, объяснила их взаимодействие как обмен квантами соответствующих полей, и, углубляя понимание корпускулярно-волнового дуализма, стала рассматривать вещество и поле на микроуровне не как отд. виды материи, различающиеся структурой,- соответственно дискретной (корпускулярной) и непрерывной (волновой) (что имеет место на макроуровне), а как две диалектически противоположных ипостаси единого квантового поля. В её рамках введено представление о специфич. форме бытия материи - виртуальных частицах- и физ. вакууме как специфич. виде материи. Эти представления придают физ. реализацию философской категории возможности.

Как в нерелятивистской, так и в релятивистской квантовой теории вероятность является характеристикой способа бытия элементарных частиц вещества и поля, объективной характеристикой их движения, а не мерой нашего незнания точных особенностей движения, как это было в классич. физике.

Для теории относительности и квантовой теории характерно установление явной зависимости нек-рых характеристик физ. объектов как материальных образований (пространственных, временных, энергетических, импульсных и др.) от отношения этих объектов к эксперим. средствам познания, используемым человеком как субъектом-наблюдателем для их изучения,- системе отсчёта в теории относительности и типу прибора в квантовой теории. Тем самым квантово-реляти-вистская картина мира отображает в себе не только характеристики природных объектов, но и объективные (материальные) характеристики познающего субъекта в процессе использования им систем отсчёта и приборов как материальных средств познания видов физ. материи и форм их движения. Объективные характеристики человека как субъекта познания применяются также для обоснования конкретных численных значений универсальных констант природы (антропология, принцип в космологии).

Объединит, тенденции, характерные для совр. этапа развития физики, служат дальнейшей конкретизации физ. представлений о M. и д. Смыкание физики элементарных частиц и космологии в модели горячей Вселенной (Большого взрыва) приводит к введению в физику идеи развития. Четыре вида взаимодействия (эл. -магнитное, гравитационное, сильное и слабое), теории к-рых раньше строились независимо друг от друга, теперь начинают рассматриваться в единстве. На основе представления о калибровочной симметрии (см. Калибровочная инвариантность) уже удалось построить и экспериментально подтвердить объединённую теорию эл. -магн. и слабого взаимодействий, рассматриваемых в ней как проявления единого электрослабого взаимодействия. Создание калибровочной теории сильного взаимодействия (квантовой хромодинамики) вызвало к жизни программы построения единой калибровочной теории эл. -магн. слабого и сильного взаимодействий (великое объединение взаимодействий) и единой теории всех четырёх видов взаимодействий (см. Супер гравитация). Реализация этих програ. <мм приводит к значит, увеличению числа могущих существовать элементарных частиц, увеличению размерности пространства-времени, значительно усложняя и развивая физ. представления о M. и д.

На более глубоком уровне выяснилось, что элементарные частицы, участвующие в сильных взаимодействиях, состоят из более фундам. частиц - кварков. Материя представилась в совр. физике лептонами и кварками (частицами с полуцелым спином) и квантами полей (фотонами, векторными бозонами, глюонами и гипотетич. гравитонами), обладающими целым спином и осуществляющими четыре типа фундам. взаимодействий. В квантовой теории поля уже на ранних стадиях ее развития выяснилась связь между свойствами частиц (значениями спинов) и квантовыми законами их движения. Построение калибровочных теорий электрослабых и сильных взаимодействий впервые в явной форме обнаружило связи между уравнениями движения фундам. частиц и их взаимодействиями.

Внедрение физ. методов исследования и физ. представлений о M. и д. в др. естеств. науки активно содействует их внутр. единству. Так, с помощью нерелятивистской квантовой механики удалось объяснить осн. характеристики хим. формы движения материи - ат. вес, ат. номер, хим. сродство и валентность хим. элементов. Физ. химия, хим. физика, квантовая химия, термодинамика необратимых процессов и процессов самоорганизации тесно смыкают физику и химию. Такие интенсивно развивающиеся науки, как биофизика, физ.-хим. биология, позволяют выявить физ., физ.-хим. и хим. составляющие биол. формы движения материи.

Вся история физики свидетельствует о непрерывном совершенствовании физ. представлений о M. и д. в прямой зависимости от уровня эксперим. техники и теоре-тич. разработок, демонстрируя неисчерпаемость M. и д. как способа её существования. Развитие представлений о строении материи и законах ее движения обнаруживает тенденцию к установлению все более полной неразрывной связи между строением материи и ее движением.

Источник: http://dic.academic.ru/dic.nsf/enc_physics/3852/%D0%9C%D0%90%D0%A2%D0%95%D0%A0%D0%98%D0%AF