Реферат: Зарождение эмпирического научного знания. Понятии и общая характеристика энтропии






Содержание

1. Зарождение эмпирического научного знания 2

Эмпирические знания древнего Египта 2

Эмпирическая наука древнего Вавилона 3

Эмпирические знания древней Индии 3

Эмпирические знания древнего Китая 5

2. Понятии и общая характеристика энтропии 6

Принцип возрастания энтропии 7

Второго закона термодинамики 8

3. Теория Опарина о происхождении жизни на Земле 10


Зарождение эмпирического научного знания.

В ходе исторического развития научное знание всегда обращалось к эксперименту, как основному средству получения знания. Древние, обобщая наблюдения за природой и руководствуясь здравым смыслом, пытались связать выявленные факты в причинно – следственные цепочки. Так появляется необходимость все обосновательно доказать и объяснить, так возникало эмпирическое научное знание. На основе эмпирического базиса установились отдельные закономерности, постепенно сводившиеся в единую систему идей.

Так, ведущими цивилизациями древнего мира путем эксперимента были собраны самые необходимые знания, которые в последствии обусловили необходимость в передачи и обобщении этих знаний, что привело сегодня к научной – эмпирической форме познания действительности.

Эмпирические знания древнего Египта

Египтологи не могут прийти к единому мнению в вопросе о том, как древние египтяне осуществляли строительство грандиозных сооружений, используя для этого математические знания и расчеты, сравнимыми с сегодняшними и даже превосходящие их. Это загадка, но факт остается фактом: древние египтяне эмпирическим путем добывали знания, которые тут же использовались при строительстве, например, пирамид. Несмотря на то, что до нас дошли некоторые фрагменты, предположительно имеющие отношение к математике, сами тексты настолько сильно пострадали в результате перевода, что современный западный учёный не в состояние в них разобраться.

Судя по всему, древние осознавали реальность явлений, связанных с энергиями космоса и вполне довольствовались пониманием фундаментальных принципов, не нуждаясь в физическом их подтверждении. Поэтому они ставили различные эмпирические опыты, которые откладывались в виде технологий, составляя круг мировоззрения Древнего Египта.

Помимо медицинского применения, эмпирические опыты также использовались и в древних науках, завещанных сириусианскими или атлантийскими источниками миллиардов земных жителей. Так, в V в. до н.э. путем экспериментальных вычислений. началось интенсивное развитие наблюдательной астрономии.

Было обнаружено неравенство четырех времен года; измерен наклон эклиптики (круг, вдоль которого движутся Солнце, Луна и планеты) к небесному экватору (~24); создан лунно-солнечный календарь; установлено, что планеты движутся по небу по необычайно сложным траекториям, которые включают в себя нерегулярные колебательные движения, попятное

петлеобразное движение и др. Одновременно в недрах математики и философии вызревали теоретические предпосылки моделирования астрономических явлений, создания математических моделей Вселенной. Математика Древнего Египта также носила отчасти Эмпирический характер, потому что все ее модели тут же использовались в строительстве, космологических и космогонических моделях.

Таким образом, зарождение эмпирических знаний в Древнем Египте было связано, прежде всего, с развитием таких наук как астрономии, геометрии и медицина.

Эмпирическая наука древнего Вавилона

Древний Вавилон был крупнейшим цивилизационно-культурным центром своего времени, он собрал под своей сенью многих магов, астрологов, прорицателей-целителей и жрецов. Это обусловлено тогдашним выгодным экономическим положением полиса, соответственно ростом его населения, и как следствие, средоточием многих актуальных тогда культов, искусства и наук. Эмпирическое знание древнего Вавилона развивалось преимущественно в сфере оккультных наук, но тем не менее это дало большие плоды и ценный практический опыт, для точных наук будущего. Почему именно Вавилон оформил магию как систему, и чем это обосновано? Магия — это синтез одновременно большого числа эмпирических наук и знаний, таких как алхимия, астрология, колдовство (культовое жречество, получившее свой наибольший рассвет и славу именно в Древнем Вавилоне — вспомним истинно магические обряды в вавилонских храмах древнейших богов), нумерология, прообраз арабской математики, огромное значение также оказали древние персы с их огненным культом и собственными астрологическими традициями, несомненно, повлиявшими на развитие вавилонской и позднее, арабской экспериментальной астрологии.

Также нельзя не упомянуть и медицину, тогда еще практически совершенно народно-нетрадиционную, но тем не менее эксперименты по лечению внутренних органов, пересадки органов осуществляли уже в те времена. Этот синтез эмпирических знаний и оккультных наук физически состоялся в древнем Вавилоне, и с тех пор магия есть могущественной и сложной по составу системой культовых знаний, а магом принято называть того, кто работает с этой вавилонской смесью культов и древних эмпирических наук.

Эмпирические знания древней Индии

В древней Индии был накоплен огромный опыт использования лекарственных растений, широко занимались врачеванием буддийские монахи. Врачи-индийцы славились в конце древности и в средние века во всем мире. Специальные трактаты по естественно-экспериментальным

наукам датируются рубежом древности и средневековья. Ряд важнейших астрономических идей несомненно навеян общими философскими концепциями, но также некоторые знания получены из экспериментальных расчетов и внимательного наблюдения за звездным небом и светилом.

Так, знаменитый Арьябхатта (Vв. н.э.), исходя из принципа относительности движения, расчитал вращение Земли вокруг собственной оси и движение ее вокруг Солнца. С понятием «пустоты» в буддийской философии, возможно, связано введение нуля в математике (и, соответственно, позиционной системы счисления). Так называемые “арабские цифры”, которые используются доныне, происходят из Индии.

Древние индийцы достигли в экспериментальной медицине высокого уровня мастерства. По свидетельству английского исследователя Уильяма Хантера «индийская медицина включала в себя все области этой науки. Она описывала строение организма, органы, связки, мышцы, сосуды и ткани. Лекарственные вещества включали широкий спектр средств минерального, растительного и животного происхождения. Фармакологии были известны сложные способы изготовления лекарственных препаратов и их классификация с подробными указаниями по их назначению и применению.»

Высокий уровень развития, которого достигла индийская астрономия, уже является доказательством успехов индийцев в математике, а также их высоким вниманием к наблюдению за космическими объектами. Древность астрономии подтверждает еще большую древность математики. Индийцы изобрели числительные, немецкий филолог Шлегель отмечает, что «десятичная система счисления, являющаяся наряду с письменностью одним из важнейших достижений человечества, с общего согласия авторитетных историков признана изобретением индийцев».

Индийцы эмпирическим путем доказали предварение равноденствий и о том, что за сутки земля совершает оборот вокруг своей оси. Жрецы-брахманы говорили об этом в 5 в. до н.э. Астрономия возникла в Индии очень давно. Знаменитые ученые написали множество трактатов по астрономии и астрологии, которой придавалось не меньшее значение. Известными учеными были Парашар (12 в. до н.э.), Арьябхата и Варахамихира. «Индийские астрономы знали о делении эклиптики на лунные дома, о предварении равноденствий, обороте луны вокруг своей оси, расстояние от нее до Земли, размеры орбит планет, способы вычисления дат затмений» (Вильсон, «История Индии»). Древние знали, что Земля имеет форму шара. В астрономическом трактате «Арьябхатейя» мы читаем: «Земля расположена в центре вселенной, она состоит из пяти элементов и имеет сферическую форму». Теория гравитации излагается в труде мудреца Бхаскарачарьи «Сиддхантха сиромани» следующим образом: «Благодаря силе тяготения Земля притягивает к себе все предметы, и кажется, что они падают на землю». Другой древний ученый, Гаргья, первым перечислил созвездия и разделил зодиакальный пояс на 27 равных частей. Говорят, что Варахамихира, сын Гаутамы, первым обнаружил планету Юпитер (в

индийской традиции Брихаспати), ссылки на что есть в Ригведе. Ближе к современной эпохе, в 1727 г. н.э., родился махараджа Джай Синх II, строитель Джайпура, одного из наиболее старых городов, следующих единому плану строительства, и создатель знаменитых обсерваторий в Джайпуре, Дели, Варанаси, Матхуре и Удджайне. Часть приборов в этих обсерваториях до сих пор работает точно. Солнечные часы в Джайпуре сообщают время с точностью до двух секунд. Джай Синх также внес исправления в индийский календарь.

Экспериментальное изучение физики и химии были тесно связаны с религией и теологией. Физика в древней индии известна своей атомной теорией, но индийские атомные теории основывались, безусловно, не на опытах, а на интуиции и логике.

Но вот в химии индийские металлурги достигли высокого мастерства в добыче металлов из руды и литье металлов. Химия в древней Индии была вспомогательной эмпирической наукой, подчиненной, однако, не развитию технологий, а медицине. Индийцы преуспели в получении многих щелочей, кислот и солей металлов при помощи обычных экспериментальных процессов кальцинирования и возгонки.

Эмпирические знания древнего Китая

Сохранившиеся материальные и литературные источники позволяют проследить процесс развития китайской эмпирической науки.

Мы видим, как развиваются градостроительство, архитектура, пластическое искусство; создаются сокровищницы поэзии и прозы; возникают значительные произведения изобразительного искусства, в том числе и портретная живопись; образуется общенациональная форма театра, а позднее и музыкальная драма. Особым экспериментальным достижением является получение китайского фарфора, вышивок, расписных эмалей, резных изделий из камня, дерева, слоновой кости по своему изяществу и художественной ценности претендуют на одно из ведущих мест среди подобных изделий в мире. Значительными были и естественно — научные достижения в области астрономии, магнетизма, медицины, книгопечатания и т.д.

Экспериментальная наука Китая оказала большое влияние сначала на развитие культуры многочисленных соседних народов, населявших обширные территории позднейших Монголии, Тибета, Индокитая, Кореи и Японии. Позднее на большое число ведущих держав средневекового мира. Значительную лепту китайская эмпирическая наука внесла и в развитие мировой культуры. Её самобытность и оригинальность, высокая художественная и нравственная ценность говорят о творческой одаренности и глубоких корнях китайского народа.



Принцип возрастания энтропии

Понятии и общая характеристика энтропии

Несоответствие между превращением теплоты в работу и работы в теплоту приводит к односторонней направленности реальных процессов в природе, что и отражает физический смысл второго начала термодинамики в законе о существовании и возрастании в реальных процессах некой функции, названной энтропией, определяющей меру обесценения энергии.
Часто второе начало термодинамики преподносится как объединенный принцип существования и возрастания энтропии.

Принцип существования энтропииформулируется как математическое выражение энтропии термодинамических систем в условиях обратимого течения процессов:

Общая характеристика: Энтропия (греч. enв, внутрь + tropeповорот, превращение) — одна из величин, характеризующих тепловое состояние тела или системы тел; мера внутренней неупорядоченности системы; при всех процессах, происходящих в замкнутой системе, энтропия или возрастает (необратимые процессы), или остается постоянной (обратимые процессы).

Впервые понятие энтропии было введено немецким физиком Рудольфом Клаузиусом в середине прошлого века. Он и английский лорд Вильям Томсон (Кельвин) открыли второе начало термодинамики и сделали из него неожиданные выводы. Это начало устанавливает наличие в природе фундаментальной асимметрии, то есть однонаправленности всех происходящих в ней самопроизвольных процессов. Об этой асимметрии свидетельствует все окружающее нас: горячие тела с течением времени охлаждаются, однако холодные сами по себе отнюдь не становятся горячими; прыгающий мяч в конце концов останавливается, однако покоящийся мяч самопроизвольно не начнет подскакивать. Здесь проявляется то свойство природы, которое Кельвин и Клаузиус смогли отделить от свойства сохранения энергии. Оно состоит в том, что, хотя полное количество энергии должно сохраняться в любом процессе, распределение имеющейся энергии изменяется необратимым образом. Второе начало термодинамики указывает естественное направление, в котором происходит изменение распределения энергии, причем это направление совершенно не зависит от ее общего количества. При всех превращениях различные виды энергии в конечном счете переходят в тепло, которое, будучи предоставлено себе, рассеивается в мировом пространстве. Так как такой процесс рассеяния тепла необратим, то рано или поздно все звезды погаснут, все активные процессы в Природе прекратятся, и наступит состояние, которое Клаузиус назвал «тепловой смертью» Вселенной.

В ходе рассуждений о «тепловой смерти» Вселенной Клаузиус ввел некоторую математическую величину, названную им энтропией. По сути дела энтропия служит мерой степени беспорядка, степени хаотичности

состояния физической системы. Второе начало термодинамики гласит, что энтропия изолированной физической системы никогда не убывает, — в крайнем случае она может сохранять свое значение неизменным.

Принцип возрастания энтропии

Всякие естественные процессы сопровождаются возрастанием энтропии Вселенной; такое утверждение часто называют принципом энтропии. Также энтропия характеризует условия, при которых запасается энергия: если энергия запасается при высокой температуре, ее энтропия относительно низка, а качество, напротив, высоко. С другой стороны, если то же количество энергии запасается при низкой температуре, то энтропия, связанная с этой энергией, велика, а ее качество — низко.

Возрастание энтропии является характерным признаком естественных процессов и соответствует запасанию энергии при более низких температурах. Аналогично можно сказать, что естественное направление процессов изменения характеризуется понижением качества энергии.

Такое истолкование связи энергии и энтропии, при котором энтропия характеризует условия запасания и хранения энергии, имеет большое практическое значение. Первое начало термодинамики утверждает, что энергия изолированной системы (а возможно, и всей Вселенной) остается постоянной. Поэтому, сжигая ископаемое топливо — уголь, нефть, уран — мы не уменьшаем общих запасов энергии. В этом смысле энергетический кризис вообще невозможен, так как энергия в мире всегда будет оставаться неизменной. Однако, сжигая горсть угля и каплю нефти, мы увеличиваем энтропию мира, поскольку все названные процессы протекают самопроизвольно. Любое действие приводит к понижению качества энергии Вселенной. Поскольку в промышленно развитом обществе процесс использования ресурсов стремительно ускоряется, то энтропия Вселенной неуклонно возрастает. Нужно стремиться направить развитие цивилизации по пути снижения уровня производства энтропии и сохранения качества энергии.

Принцип возрастания энтропии сводится к утверждению, что энтропия изолированных систем неизменно возрастает при всяком изменении их состояния и остается постоянной лишь при обратимом течении процессов:
Оба вывода о существовании и возрастании энтропии получаются на основе какого-либо постулата, отражающего необратимость реальных процессов в природе. Наиболее часто в доказательстве объединенного принципа существования и возрастания энтропии используют постулаты Р.Клаузиуса, В.Томпсона-Кельвина, М.Планка.

В действительности принципы существования и возрастания энтропии ничего общего не имеют. Физическое содержание: принцип существования энтропии характеризует термодинамические свойства систем, а принцип возрастания энтропии — наиболее вероятное течение реальных процессов.

Математическое выражение принципа существования энтропии — равенство, а принципа возрастания — неравенство. Области применения: принцип существования энтропии и вытекающие из него следствия используют для изучения физических свойств веществ, а принцип возрастания энтропии — для суждения о наиболее вероятном течении физических явлений. Философское значение этих принципов также различно.

В связи с этим принципы существования и возрастания энтропии рассматриваются раздельно и математические выражения их для любых тел получаются на базе различных постулатов.

Вывод о существовании абсолютной температуры Tи энтропии sкак термодинамических функций состояния любых тел и систем составляет основное содержание второго закона термодинамики и распространяется на любые процессы — обратимые и необратимые.

Второе закон термодинамики

Второе начало термодинамики определяет важную тенденцию в эволюции физического мира – с течением времени в замкнутой изолированной системе энтропия должна возрастать. В результате энергии распределяются по рангам так, что высший занимают те, которые способны превратиться в большее число энергии. Тогда низший ранг останется теплоте, превращения которой ограничены принципом Карно.

Энтропия связана с вероятностями: S = k InW. Здесь W выражает число микросостояний, определяемое квантовыми законами. Рассмотрим, например, некоторую сложную систему и проследим ее эволюцию. Эта неустойчивая система начнет разрушаться, переходя во все более вероятные и устойчивые состояния. Энтропия при этом, как и вероятность будет расти. Пусть эта система представляет собой находящийся в сосуде газ, состоящий из огромного числа беспрерывно движущихся молекул. Мы не знаем точного положения и скорости в каждый момент времени каждой частицы газа. Нам могут быть известны только макропараметры: давление, объем, температура и состав газа. Эти величины можно измерить, вычислить энтропию системы и число «микроскопических комплекций». Формула, приведенная выше, связывает энтропию с хаосом. Слева стоит ключевое понятие второго начала термодинамики, характеризующее любые самопроизвольные изменения системы, а справа – величина, связанная с хаосом и служащая мерой рассеяния энергии, ее деградации во вселенной.

Фактически, мы должны рассчитать число способов, которыми можно осуществить внутренние перестройки в системе, чтобы наблюдатель не заметил изменений, или чтобы они не изменили характеристики макросостояния системы. При этом предполагается неотличимость атомов друг от друга.

Если в системе, состоящей из одного атома, произошло его энергетическое возбуждение, нам может быть известно об этом по значению

температуры. При этом возможно только одно распределение возбуждения в системе, W = 1, логарифм единицы равен нулю, и S = 0. Такой локализованный сгусток энергии обладает нулевой энтропией, или идеальным качеством. Если возбуждение передается по системе, и мы не можем отличить, какому именно атому, то в системе из ста атомов это

может быть осуществлено ста способами, т. е. W = 100, In 100 = 4,61, отсюда и S = 4,61k. Итак, энтропия системы выросла, система стала хаотичной, поскольку мы не знаем, где находится в каждый момент возбужденный атом.

Следует обратить внимание на то, что в формулу Больцмана входит медленно меняющаяся функция, и, если In 100 = 4,61 и In 1500= 7,31, то логарифмы от числа Авогадро равен всего 54,7 или In 1023 = 54,7.

Если система может быть представлена в виде двух взаимодействующих подсистем, то максимум энтропии достигается, когда обе подсистемы приходят в тепловое равновесие. При отсутствии перехода энергии из одной подсистемы в другую, такое состояние может долго существовать, нарушаемое только флуктуациями. Но тепловое равновесие – равновесие динамическое: в его основе лежит непрерывное движение, не воспринимаемое внешним наблюдателем. Это состояние, соответствующее максимуму энтропии, может быть достигнуто максимальным числом способов, и чем большим числом способов оно достигается, тем выше его вероятность.




Теория Опарина о происхождении жизни на Земле.

Проблема возникновения жизни на Земле издавна не дает покоя многим ученым. С тех пор, как человек начал задаваться вопросом, откуда произошло все живое прошло много лет, и за все это время рассматривалось множество гипотез и предположений о зарождении жизни. Религиозная теория, теория самозарождения, теория панспермии, теория вечного существования жизни… Человечество до сих пор не может до конца разгадать эту загадку. Меня всегда интересовали вопросы, ответы на которые точно неизвестны и существуют только в виде предположений, теорий. Одной из таких проблем является происхождение жизни. С кратким содержанием этих теорий нас знакомили еще в школе, сейчас у меня появилась возможность рассмотреть одну из них, наиболее близкую мне, наиболее вероятную, подробнее и глубже, разобраться в ее положениях, приведенных доказательства

В развитии учений о происхождении жизни существенное место занимает теория, утверждающая, что все живое происходит только от живого — теория биогенеза. Эту теорию в середине ХIХ века противопоставляли ненаучным представлениям о самозарождении организмов (червей, мух и др.). Однако как теория происхождения жизни — биогенез несостоятелен, поскольку принципиально противопоставляет живое неживому, утверждает отвергнутую наукой идею вечности жизни.

Теория, предложенная А. И. Опариным в первой половине ХХ века, основана на предположении о химической эволюции, которая постепенно переходит к биохимической, а затем к биологической эволюции. Образование клетки явилось сложнейшим явлением. Но оно и положило начало развитию жизни и всему ее многообразию. Абиогенез — идея о происхождении живого из неживого — исходная гипотеза современной теории происхождения жизни. Это привело к возрождению теории самозарождения. Новая версия получила название теория химической эволюции.

Труды А.И. Опарина посвящены изучению биохимических основ переработки растительного сырья, вопросам действия ферментов в живом организме и проблеме возникновения жизни на Земле. Его работы заложили основы технической биохимии СССР. Исследуя действия ферментов в различных растениях, А.И. Опарин пришел к выводу, что в основе технологии ряда производств, имеющих дело с сырьем растительного происхождения, лежит биологический катализ.

Разрабатывая теоретические основы биологии, А.И. Опарин выдвинул теорию возникновения жизни на Земле. На основе фактических материалов из области астрономии, химии, геологии и биологии А.И. Опарин предложил гипотезу развития материи, объясняющую возникновение жизни на Земле. Проблему происхождения жизни он рассматривал с материалистической позиции и объяснял возникновение жизни как определенный и закономерный качественный этап в историческом развитии материи.



Уже ранние исследования А.И.Опарина в области сравнительной биохимии окислительно-восстановительных процессов у простейших водорослей привели его к изучению эволюционного развития жизни и разработке основных положений проблемы происхождения жизни на Земле. В те годы (в начале XX века) среди естествоиспытателей проблема происхождения жизни считалась проблемой, не допускающей экспериментального подхода и не разрешимой методами естественных наук. Крупнейшей научной за слугой А.И.Опарина является то, что он убедительно показа возможность научного экспериментального подхода к исследованию проблемы происхождения жизни. Он изложил свои идеи в книге «Происхождение жизни», опубликованной в Советском Союзе в 1924 году и переведенной на английский язык в 1938 году. Пик исследований А. И. Опарина и его соавторов приходился на 50-60-е годы, хотя его книга «Происхождение жизни» была опубликована раньше.

Появление жизни А.И. Опарин рассматривал как единый естественный процесс, который состоял из протекавшей в условиях ранней Земли первоначальной химической эволюции, перешедшей постепенно на качественно новый уровень — биохимическую эволюцию.

1)Первобытная Земля имела разреженную (то есть лишенную кислорода) атмосферу. Когда на эту атмосферу стали воздействовать различные естественные источники энергии — например, грозы и извержения вулканов — то при этом начали самопроизвольно формироваться основные химические соединения, необходимые для органической жизни.

С самого начала этот процесс был связан с геологической эволюцией. В настоящее время принято считать, что возраст нашей планеты составляет примерно 4,3 млрд. лет. В далеком прошлом Земля была очень горячей (4000-8000 °С). По мере остывания образовывалась земная кора, а из воды, аммиака, двуокиси углерода и метана — атмосфера. Такая атмосфера называется «восстановительной», поскольку не содержит свободного кислорода. При падении температуры на поверхности Земли ниже 1000C образовались первичные водоемы. Под действием электрических разрядов, тепловой энергии, ультрафиолетовых лучей на газовые смеси происходил синтез органических веществ-мономеров, которые локально накапливались и соединялись друг с другом, образуя полимеры. Можно допустить, что тогда же одновременно, с полимеризацией шло образование надмолекулярных комплексов-мембран.

2)С течением времени молекулы органических веществ накапливались в океанах, пока не достигли консистенции горячего разбавленного бульона. Однако в некоторых районах концентрация молекул, необходимых для зарождения жизни, была особо высокой, и там образовались нуклеиновые кислоты и протеины.

По однотипным правилам синтезировались в «первичном бульоне» гидросферы Земли полимеры всех типов: аминокислоты, полисахариды, жирные кислоты, нуклеиновые кислоты, смолы, эфирные масла и др. Это

предположение было проверено экспериментально в 1953 году на установке Стэнли Миллера.

Эксперимент Миллера, ставший поворотным пунктом в этой области, был предельно прост. Аппарат состоял из двух стеклянных колб, соединенных в замкнутую цепь. В одну из колб помещено устройство, имитирующее грозовые эффекты — два электрода, между которыми происходит разряд при напряжении около 60 тысяч вольт; в другой колбе постоянно кипит вода. Затем аппарат заполняется атмосферой, предположительно существовавшей на древней Земле: метаном, водородом и аммиаком. Аппарат проработал неделю, после чего были исследованы продукты реакции. В основном получилась вязкое месиво случайных соединений; в растворе также было обнаружено некоторое количество органических веществ, в том числе и простейшие аминокислоты — глицин и аланин.

Первичные клетки предположительно возникли при помощи молекул жиров (липидов). Молекулы воды, смачивая только гидрофильные концы молекул жиров, ставили их как бы «на голову», гидрофобными концами вверх. Таким способом создавался комплекс упорядоченных молекул жиров, которые за счет прибавления к ним новых молекул постепенно отграничивали от всей окружающей среды некоторое пространство, которое и стало первичной клеткой, или коацерватом — пространственно обособившейся целостной системой. Коацерваты оказались способными поглощать из внешней среды различные органические вещества, что обеспечивало возможность первичного обмена веществ со средой.

3)Первые клетки были гетеротрофами, они не могли воспроизводить свои компоненты самостоятельно и получали их из бульона. Но со временем многие соединения стали исчезать из бульона, и клетки были вынуждены воспроизводить их самостоятельно. Так клетки развивали собственный обмен веществ для самостоятельного воспроизводства.

Таким образом, первичная клеточная структура, по Опарину, представляла собой открытую химическую микроструктуру, которая была наделена способностью к первичному обмену веществ, но еще не имела системы для передачи генетической информации на основе нуклеиновых кислот. Такие системы, черпающие из окружающей среды вещества и энергию, могут противостоять нарастанию энтропии и способствовать ее уменьшению в процессе своего роста и развития, что является характерным признаком всех живых систем. Отдельная молекула, даже очень сложная, не может быть живой. Это значит, что не разрозненные части определяют собой организацию целого, а целое, продолжая эволюционировать, обусловливает целесообразность строения частей.

Естественный отбор сохранял те системы, в которых были более совершенными функция обмена веществ и приспособленность организма в целом к существованию в данных условиях внешней среды. Постепенное усложнение протобионтов осуществлялось отбором таких коацерватных

капель, которые обладали преимуществом в лучшем использовании вещества и энергии среды. Отбор как основная причина совершенствования коацерватов до первичных живых существ — центральное положение в гипотезе Опарина.

4)Некоторые из этих молекул оказались способны к самовоспроизводству. Взаимодействие между возникшими нуклеиновыми кислотами и протеинами, в конце концов, привело к возникновению генетического кода.

В ходе естественного отбора выжили системы, имевшие особое строение белковых полимеров, что обусловило появление третьего качества живого — наследственности (специфичной формы передачи информации).

Теорию А.И. Опарина горячо поддержал кембриджский профессор Дж. Холдейн. Холдейн выдвинул гипотезу о том, что на первобытной Земле скопились огромные количества органических соединений, образовав то, что он назвал горячим разбавленным бульоном (впоследствии прижилось название первичный бульон или протобульон). Современное двуединое понятие первобытного бульона и самозарождения жизни исходит из теории Опарина-Холдейна о происхождении жизни, теория эта общепризнанна.

Концепция А. И. Опарина в научном мире весьма популярна. Сильной ее стороной является точное соответствие теории химической эволюции, согласно которой зарождение жизни — закономерный результат. Аргументом в пользу этой концепции служит возможность экспериментальной проверки ее основных положений в лабораторных условиях.

Слабой стороной концепции А. И. Опарина является допущение возможности самовоспроизведения коацерватных структур в отсутствие систем, обеспечивающих генетическое кодирование. Теория оказалась неспособной предложить решение проблемы точного воспроизведения — внутри коацервата и в поколениях — единичных, случайно появившихся эффективных белковых структур. В рамках концепции Опарина не решена главная проблема — о движущих силах саморазвития химических систем и перехода от химической эволюции к биологической, о причине таинственного скачка от неживой материи к живой.

Все было хорошо продумано и научно обосновано в теории, кроме одной проблемы, на которую долго закрывали глаза почти все специалисты в области происхождения жизни. Если спонтанно, путем случайных безматричных синтезов в коацервате возникали единичные удачные конструкции белковых молекул (например, эффективные катализаторы, обеспечивающие преимущество данному коацервату в росте и размножении), то как они могли копироваться для распространения внутри коацервата, а тем более для передачи коацерватам-потомкам?

Гипотеза А.И. Опарина способствовала конкретному изучению происхождения простейших форм жизни. Она положила начало физико-химическому моделированию процессов образования молекул аминокислот,

нуклеиновых оснований, углеводородов в условиях предполагаемой первичной атмосферы Земли.

А. И. Опарин, выдвинув ряд тезисов в 30 годах, пытался доказать случайность и спонтанность возникновения живой клетки, но его труды не увенчаются успехом и он будет вынужден признаться: «К сожалению происхождение клетки является самым туманным вопросом, охватывающим теорию эволюции в целом.»




Список литературы

Горелов А. А. Концепции современного естествознания.— М.: Центр, 1997.

Дубнищева Т.Я. Концепции Современного естествознания. Основной курс в вопросах и ответах – Новосибирск: Сибирское университетское издательство, 2003.

Найдыш В.М. Концепции современного естествознания: Учеб. пособие. – М.: Гардарики, 2000.

4.Потеев М.И. Концепции современного естествознания. – СПб.: Питер, 1999.

Пригожин И., Стенгерс И. Порядок из хаоса. – М.: Мир, 1999.



еще рефераты
Еще работы по биологии