каждое тело во Вселенной притягивает остальные с силой прямо пропорциональной произведению их масс и обрат.html
Работа добавлена на сайт samzan.net:
“Небулярная теория” И.Канта - Ф.Лапласа, теория биологической эволюции Ч.Дарвина.
Рассказ о происхождении Земли и Солнечной системы нам придется начать издалека. В 1687 г. И. Ньютон вывел закон всемирного тяготения - "каждое тело во Вселенной притягивает остальные с силой, прямо пропорциональной произведению их масс, и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними". Теоретически закон всемирного тяготения позволяет рассчитать движения любого тела во вселенной под влиянием тяготения других тел. Но - увы! - только теоретически: уравнения, необходимые для описания движения всего трех изолированных тел под влиянием тяготения друг друга столь сложны, что их решение не удавалось получить почти три столетия, до 60-х годов нашего века. Понятно, что о полном решении для такой системы тел, как Солнечная система, и говорить не приходится. Что же до приближенных расчетов (которыми занимались многие выдающиеся математики и астрономы - Ж. Лагранж, П. Лаплас и другие), то они показывают, что возмущения в орбитах планет носят периодический характер: параметры орбиты меняются в одном направлении, затем в противоположном, и так до бесконечности. Итак, в самой по себе определяемой тяготением структуре Солнечной системы вроде бы нет ничего, что мешало бы ей существовать вечно; недаром сам Ньютон вопрос о происхождении Солнечной системы вообще не ставил.
Давайте, однако, задумаемся: если бы причиной движения планет было одно лишь тяготение - что с ними произошло бы? Правильно - они "упали" бы на Солнце. Планеты, тем не менее, благополучно двигаются себе по своим орбитам перпендикулярно действующей на них силе тяжести и при этом еще вращаются вокруг собственной оси. Это движение не могло возникнуть - и не возникло! - под влиянием тяготения Солнца; откуда же оно взялось?
Дело в том, что всякое вращающееся тело обладает определенным качеством, которое называется "моментом количества движения" (МКД). Величина МКД зависит от трех параметров: массы тела, его круговой скорости и расстояния до центра вращения. К XVIII веку было установлено, что МКД не возникает из ничего и не исчезает бесследно, а может лишь передаваться от тела к телу. Это - закон сохранения момента количества движения, принадлежащий к ряду законов сохранения (таких, как законы сохранения вещества, энергии и пр.). А коли так, то любая теория возникновения Вселенной (или Солнечной системы) как минимум не должна ему противоречить.
Итак, все тела, составляющие Солнечную систему, обладают собственным МКД; создать МКД невозможно - откуда же он взялся? Возможен следующий выход из этого тупика. Дело в том, что МКД могут различаться в зависимости от направления вращения: по и против часовой стрелки - положительный и отрицательный МКД. Если телу (или системе тел) сообщить два МКД - равной величины, но разного знака - то оба момента взаимно уничтожатся, и возникнет система, лишенная МКД. Но в таком случае верно и обратное: система, изначально не обладавшая МКД, может разделиться на две: одну с положительным, другую - с равным ему отрицательным МКД. Таким образом, МКД как бы появляется и исчезает без нарушения закона сохранения. Исходя из этого, можно предположить, что Вселенная вначале не обладала МКД, но затем одни ее части получили положительный момент, а другие - одновременно - отрицательный.
Так вот, если посмотреть на Солнечную систему "с высоты" - из некой точки над Северным полюсом Земли (и, соответственно, над плоскостью ее орбиты), то окажется, что Земля, Солнце и большинство иных тел вращаются вокруг своей оси против часовой стрелки; планеты вокруг Солнца и спутники вокруг планет - тоже. То есть - положительные и отрицательные МКД всех тел, составляющих Солнечную систему, отнюдь не уравновешиваются между собой; суммарный МКД этой системы очень велик, и необходимо выяснить его происхождение.
В 1796 году П.Лаплас сформулировал небулярную теорию, согласно которой последовательность событий при образовании Солнечной системы такова. Имеется первичное газо-пылевое облако (туманность - по латыни "небула"), возникшее в результате концентрации рассеянного межзвездного вещества под действием взаимного притяжения его частиц (просто в соответствии с законом всемирного тяготения). Небула не является идеальным шаром , и ее края - просто по теории вероятности - находятся на неодинаковом расстоянии от ближайшей небулы (или звезды), а потому притягиваются той с неодинаковой силой (которая, как мы помним, обратно пропорциональна квадрату расстояния). Этой неравновесности достаточно для того, чтобы наша небула получила первичный толчок, который и придаст ей вращательное движение, пусть и чрезвычайно слабое.
Как только небула начинает поворачиваться вокруг своей оси, в ней возникает сила тяжести (как в космическом корабле, который специально "раскручивают" для противодействия невесомости). Под воздействием силы тяжести небула должна начать сжиматься - т.е. ее радиус уменьшается. А мы с вами помним, что МКД (который есть величина постоянная) зависит от трех параметров: массы тела, радиуса и скорости его вращения; масса - тоже величина неизменная, поэтому уменьшение радиуса может быть компенсировано только увеличением скорости вращения. В результате огромный газовый шар будет вращаться все быстрее и быстрее, работая как центрифуга: под действием центробежной силы его экватор вспухает, придавая шару форму все более сплющенного эллипсоида. Затем наступает момент, когда все возрастающая центробежная сила на экваторе уравновешивает силу притяжения, и от него (экватора) начинает отслаиваться кольцо, а затем, по мере дальнейшего сжатия небулы, еще и еще. Вещество этих вращающихся колец начинает под действием взаимного притяжения его частиц конденсироваться в планеты, от которых, в свою очередь, отрываются их спутники.
Теория Лапласа, согласно которой Земля была изначально холодной, сохраняла популярность на протяжении почти столетия, хотя ей и противоречили некоторые астрономические данные (например - вращение Венеры и Урана в сторону, обратную всем остальным планетам и Солнцу). Однако ближе к концу XIX века, когда было твердо установлено, что температура в недрах нашей планеты чрезвычайно высока (по современным данным - свыше тысячи градусов), большинство ученых стало разделять мнение об изначально горячей Земле - огненном шаре, постепенно остывающем с поверхности. Поиски источника этого раскаленного вещества вполне естественно было начать с Солнца. В начале нашего века астрономы Т. Чемберлен и Ф. Мультон выдвинули, а Дж. Джинс математически обосновал планетезимальную теорию происхождения планет Солнечной системы. Суть ее состоит в том, что некогда поблизости от Солнца ("поблизости" - это по космическом масштабам) прошла другая звезда. При этом взаимное притяжение вырвало из каждой из них по гигантскому протуберанцу звездного вещества, которые, соединившись, составили "межзвездный мост", распавшийся затем на отдельные "капли" - планетезимали. Остывающие планетезимали и дали начало планетам и их спутникам.
Вторая половина нашего века, однако, стала временем возвращения к концепции изначально холодной Земли. Во-первых, нашлись серьезные, чисто астрономические, возражения против планетезимальной теории. Г. Рессел, например, обратил внимание на то простое обстоятельство, что если между Солнцем и проходящей звездой протянется лента из звездного вещества, то ее средняя часть (где притяжение двух светил взаимно уравновешивается) должна будет пребывать в полной неподвижности. И напротив, выяснилось, что некоторые оказавшиеся ошибочными положения Лапласа вполне могут быть откорректированы в рамках дальнейшего развития небулярной теории. (В качестве примера могут быть приведены гипотеза О.Ю. Шмидта - в ней газо-пылевое облако захватывается уже существующим на тот момент Солнцем, или более популярная ныне модель К. фон Вайцзекера; в последней вращающаяся небула представляет собой уже не гомогенный шар, как у Лапласа, а систему разноскоростных вихрей, несколько напоминающую шарикоподшипник. Ныне полагают также, что газ и пыль во вращающейся газо-пылевой туманности ведут себя по разному: пыль собирается в плоский экваториальный диск, а газ образует почти шарообразное облако, густеющее по направлению к центру туманности. Впоследствии пыль экваториального диска слипается в планеты, а газ под собственной тяжестью разогревается так, что "вспыхивает" в виде Солнца).
Более существенным для победы "холодной" концепции, однако, оказалось другое: был найден убедительный и при этом достаточно простой ответ на вопрос - откуда же берется тепло, разогревшее недра изначально холодной Земли до столь высоких температур? Этих источников тепла, как сейчас полагают, два: энергия распада радиоактивных элементов и гравитационная дифференциация недр. С радиоактивностью все достаточно ясно, да и источник это второстепенный - на него приходится, согласно современным оценкам, не более 15% энергии разогрева. Идея же гравитационной дифференциация недр (ее детальную разработку связывают с именем О.Г. Сорохтина) заключается в следующем.
Зная массу и объем Земли (они были рассчитаны еще в XVIII веке), легко определить усредненную плотность земного вещества - 5,5 г/см3. Между тем, плотность доступных нам для прямого изучения горных пород вдвое меньше: средняя плотность вещества земной коры составляет 2,8 г/см3. Отсюда ясно, что вещество в глубоких недрах Земли должно иметь плотность много выше средней.
Известно, что почти девать десятых массы Земли приходится на долю всего четырех химических элементов - кислорода (входящего в состав окислов), кремния, алюминия и железа. Поэтому можно с достаточной уверенностью утверждать, что более "легкие" наружные слои планеты состоят преимущественно из соединений кремния (алюмосиликатов), а "тяжелые" внутренние - железа.
В момент образования Земли ("горячим" или "холодным" способом - для нас сейчас неважно) "тяжелые" и "легкие" элементы и их соединения не могли не быть полностью перемешаны. Дальше, однако, начинается их гравитационная дифференциация: под действием силы тяжести "тяжелые" соединения (железо) "тонут" - опускаются к центру планеты, а "легкие" (кремний) - "всплывают" к ее поверхности. Давайте теперь рассмотрим этот процесс в мысленно вырезанном вертикальном столбе земного вещества, основание которого - центр планеты, а вершина - ее поверхность. "Тонущее" железо постоянно смещает центр тяжести этого столба к его основанию. При этом потенциальная энергия столба (пропорциональная произведению массы тела на высоту его подъема, что в нашем случае составляет расстояние между центром Земли и центром тяжести столба) постоянно уменьшается. Суммарная же энергия Земли, в соответствии с законами сохранения, неизменна; следовательно, теряющаяся в процессе гравитационной дифференциации потенциальная энергия может преобразовываться лишь в кинетическую энергию молекул - то есть выделяться в виде тепла.
Расчеты геофизиков показывают, что эта энергия составляет чудовищную величину 4*1030 кал (что эквивалентно триллиону суммарных ядерных боезапасов всех стран мира). Этого вполне достаточно для того, чтобы - даже не прибегая к помощи энергии радиоактивного распада - разогреть недра изначально холодной Земли до расплавленного состояния. При этом, однако, рассчитывая тепловой баланс Земли за всю ее историю, геофизики пришли к выводу, что температура ее недр лишь местами могла доходить до 1600оC, в основном составляя около 1200оC; а это означает, что наша планета, вопреки бытовавшим ранее представлениям, никогда не была полностью расплавленной. Разумеется, планета постоянно теряет тепловую энергию, остывая с поверхности, однако этот расход в значительной степени (если не полностью) компенсируется излучением Солнца.
Итак, Земля на протяжении всей своей истории представляет собой твердое тело (более того: в глубинах, при высоких давлениях, очень твердое тело), которое, однако, парадоксальным образом ведет себя при очень больших постоянных нагрузках как чрезвычайно вязкая жидкость. Сама форма планеты - эллипсоид с чуть выпяченным Северным полюсом и чуть вдавленным Южным - идеально соответствует той, что должна принимать жидкость в состоянии равновесия. В толще этой "жидкости" постоянно происходят чрезвычайно медленные, но немыслимо мощные движения колоссальных масс вещества, с которыми связаны вулканизм, горообразование, горизонтальные перемещения континентов и т.д. - их закономерности мы будем обсуждать в следующей главе. Здесь важно запомнить, что источником энергии для всех этих процессов является в конечном счете все та же самая гравитационная дифференциация вещества в недрах планеты. Соответственно, когда этот процесс завершится полностью, наша планета станет геологически неактивной, "мертвой" - подобно Луне. Согласно расчетам геофизиков, к настоящему моменту уже 85% имеющегося на Земле железа опустилось в ее ядро, а на "оседание" оставшихся 15% потребуется еще около 1,5 млрд. лет.
|
|
В результате гравитационной дифференциации недра планеты оказывается разделенными (как молоко в сепараторе) на три основных слоя - "тяжелый", "промежуточный" и "легкий". Внутренний, "тяжелый" слой (с плотностью вещества около 8 г/см3) - центральное ядро, состоящее из соединений железа и иных металлов; из 6400 км, составляющих радиус планеты, на ядро приходится 2900 км. Поверхностный, "легкий" слой (плотность его вещества около 2,5 г/см3) называется корой. Средняя толщина коры всего-навсего 33 км; она отделена от нижележащих слоев поверхностью Мохоровичича, при переходе через которую скачкообразно увеличивается скорость распространения упругих волн. Между корой и ядром располагается "промежуточный" слой - мантия; ее породы имеют плотность около 3,5 г/см3 и находятся в частично расплавленном состоянии. Верхняя мантия отделена от нижней мантии лежащим в 60-250 км от поверхности расплавленным слоем базальтов - астеносферой; верхняя мантия вместе с корой образует твердую оболочку планеты - литосферу (рисунок 4). Именно в астеносфере находятся магматические очаги, питающие вулканы, деятельности которых Земля обязана своей подвижной оболочкой - гидросферой и атмосферой.
Согласно современным представлениям, атмосфера и гидросфера возникли в результате дегазации магмы, выплавляющейся при вулканических процессах из верхней мантии и создающей земную кору. Атмосфера и гидросфера состоят из легких летучих веществ (соединений водорода, углерода и азота), содержание которых на Земле в целом очень мало - примерно в миллион раз меньше, чем в космосе. Причина такого дефицита состоит в том, что эти летучие вещества были "вымыты" еще из протопланетного облака солнечным ветром (т.е. потоками солнечной плазмы) и давлением света. В момент образования Земли из протопланетного облака все элементы ее будущей атмосферы и гидросферы находились в связанном виде, в составе твердых веществ: вода - в гидроокислах, азот - в нитридах (и, возможно, в нитратах), кислород - в окислах металлов, углерод - в графите, карбидах и карбонатах.
Небулярная теория Лапласа
В 1796 году французский математик и астроном Пьер-Симон Лаплас выдвинул теорию, несколько отличную от предыдущей. Лаплас полагал, что Солнце существовало первоначально в виде огромной раскаленной газообразной туманности (небулы) с незначительной плотностью, но зато колоссальных размеров. Эта туманность, согласно Лапласу, первоначально медленно вращалась в пространстве. Под влиянием сил гравитации туманность постепенно сжималась, причем скорость ее вращения увеличивалась. Возрастающая в результате центробежная сила придавала туманности уплощенную, а затем и линзовидную форму. В экваториальной плоскости туманности соотношение между притяжением и центробежной силой изменялось в пользу этой последней, так что в конечном счете масса вещества, скопившегося в экваториальной зоне туманности, отделилась от остального тела и образовала кольцо. От продолжавшей вращаться туманности последовательно отделялись все новые кольца, которые, конденсируясь в определенных точках, постепенно превращались в планеты и другие тела солнечной системы. В общей сложности от первоначальной туманности отделилось десять колец, распавшихся на девять планет и пояс астероидов - мелких небесных тел. Спутники отдельных планет сложились из вещества вторичных колец, оторвавшихся от раскаленной газообразной массы планет.
Вследствие продолжавшегося уплотнения материи температура новообразованных тел была исключительно высокой. В то время и наша Земля, по П. Лапласу, представляла собой раскаленный газообразный шар, светившийся подобно звезде. Постепенно, однако, этот шар остывал, его материя переходила в жидкое состояние, а затем, по мере дальнейшего охлаждения, на его поверхности стала образовываться твердая кора. Эта кора была окутана тяжелыми атмосферными парами, из которых при остывании конденсировалась вода.
Эти две теории взаимно дополняли друг друга, поэтому в литературе они часто упоминаются под общим названием как гипотеза Канта-Лалласа. Поскольку наука не располагала в то время более приемлемыми объяснениями, у этой теории было в XIX веке множество последователей.
Учение Дарвина - основа современной теории эволюции.
В целом следует отметить, что к началу 19 в. было накоплено огромное количество знаний по различным отраслям биологии и сельского хозяйства, но естествоиспытатели, признавая преемственность в развитии видов, не сумели вскрыть причины их эволюции. Это удалось сделать английскому ученому Ч. Дарвину (1809 - 1882). Использовав весь накопленный к тому времени багаж знаний, он создал научно обоснованную теорию эволюци живой природы, названную в дальнейшем дарвинизмом.
В 1859 г. Ч. Дарвин опубликовал работу "Происхождение видов путем естественного отбора, или Сохранение благоприят-ствуемых пород в борьбе за жизнь", которая явилась результатом собственных наблюдений во время кругосветного путешествия на корабле "Бигль" и обобщения достижений науки и сельскохозяйственной практики того времени. Позже он написал такие работы, как "Изменение животных и растений под, влиянием одомашнивания" (1868), "Происхождение человека и половой отбор" (1871), "Действие перекрестного опыления и самоопыления в растительном мире" (1876) и др. В своих трудах Дарвин вскрыл механизм становления видов, т. е. механизм эволюции органического мира.
Дарвин считал, что все виды в природе способны размножиться в геометрической прогрессии. Это правило не знает исключений ни в растительном, ни в животном мире. Каждый вид способен произвести и производит гораздо больше особей, чем выживает их до взрослого состояния; юных особей всегда больше, чем взрослых. Однако число взрослых особей каждого вида растений и животных сохраняется более или менее постоянным. Исходя из этого он заключил, что часть особей гибнет в "борьбе за жизнь", в "борьбе за существование".
Основываясь на наблюдениях в природе, Дарвин обнаружил, что для растений и животных характерна всеобщая изменчивость признаков и свойств, так как даже в потомстве одной пары родителей нет совершенно одинаковых особей.
Учитывая наличие в природе борьбы за существование и всеобщей изменчивости признаков и свойств живых организмов, Дарвин сделал заключение о неизбежности существовании в природе процессов, закономерно ведущих к избирательному уничтожению одних особей и размножению других, т. е. к естественному отбору. Иными словами, в борьбе за существо-ванне ничтожные на первый взгляд различия особей дают определенные преимущества одним из них и приводят к гибели других. В конечном итоге в живых остаются лишь особи, обладающие определенными благоприятными в данных конкретных условиях особенностями, отличающими их от остальных особей этого вида.
Таким образом, Дарвин блестяще показал, что признаки организмов, развивающиеся под влиянием естественного отбора, являются приспособлениями для существования в определенных условиях. Следовательно, любые приспособления, как бы они ни были совершенны, целесообразны только в конкретных условиях. Из этого следует, что историческое развитие организмов и есть история их приспособления к изменяющимся условиям среды.
Эволюционная теория Дарвина явилась первым блестящим примером решения проблемы развития живой природы с материалистических позиций. Главное ее значение заключалось в обосновании и укреплении исторического взгляда на органический мир, что придавало новый смысл биологическим наукам.
На основании учения Дарвина установлено, что движущими силами эволюции органического мира являют борьба за существование и естественный отбор на основе наследственной изменчивости, а движущими силами эволюции пород и сортов — наследственная изменчивость и искусственный отбор.
Под наследственностью Дарвин понимал способность организмов сохранять в потомстве свои видовые, сортовые и инди\ видуальные особенности, а под изменчивостью - способность организмов приобретать новые признаки под влиянием условий среды. Он различал определенную, неопределенную и соотносительную изменчивость.
Определенная (или групповая) изменчивость — это появление сходных признаков у всех особей под влиянием одинаковых условий среды. Теперь установлено, что эта изменчивость не затрагивает генотип организмов и называется модификаци-онной или фенотипической. Неопределенная (или индивидуальная) изменчивость — это возникновение индивидуальных различий у особей одного вида под действием сходных условий среды. Она обусловливает большое разнообразие признаков у одной группы особей. Индивидуальные различия передаются по наследству, поэтому данный вид изменчивости представляет собой генетическую, или наследственную, изменчивость. Кроме того, Дарвин выделил соотносительную изменчивость, когда изменение одного органа или признака влечет за собой изменение других органов и признаков. Например, толщина волос у овец зависит от толщины кожного покрова. Таким образом, Дарвин впервые обосновал роль наследственной изменчивости в эволюции, хотя в тот период еще не были известны все причины и механизмы изменчивости.
Борьба за существование, по Дарвину, представляет сложные и многообразные отношения организмов между собой и с неживой природой. Различают следующие формы борьбы: внутривидовую, межвидовую и борьбу с неблагоприятными условиями неорганической природы.
Внутривидовая борьба — это борьба между особями одной популяции любого вида. Она наиболее напряженная, поскольку особи популяции имеют одинаковые условия существования и источники питания. Например, состязание между хищниками за добычу, поедание взрослыми особями части потомства (речной окунь), состязание между особями одной популяции за свет. Межвидовая борьба — это борьба за существование между особями разных видов, занимающих сходные места обитания. Например, борьба между хищником и жертвой, борьба за свет между сосной, березой и осиной в смешанном лесу. Межвидовая борьба за существование включает одностороннее использование одного вида другим (рыбы поедают планктон). Борьба с неблагоприятными условиями неорганической природы имеет место при засухе, наводнении, заморозках и т. п.
Все виды борьбы за существование усиливают внутривидовую борьбу, что способствует совершенствованию вида в процессе эволюции и в конечном итоге приводит к выживанию тех организмов, которые оказываются наиболее приспособленными к конкретным условиям, т. е. к естественному отбору.
Естественный отбор — это постоянно происходящий в природе процесс, при котором выживают и оставляют потомство наиболее приспособленные особи каждого вида и гибнут менее приспособленные. Необходимым условием естественного отбора является наследственная изменчивость, а непосредственным результатом — формированние приспособлений организмов к конкретным условиям существования. Различают следующие формы естественного отбора: движущий, стабилизирующий и дизруптивный (разрывающий).
Движущий, или направленный, отбор — это отбор, благоприятствующий лишь одному направлению изменчивости. Был описан Дарвином. Примером такого отбора может служить появление в настоящее время групп крыс и насекомых, устойчивых к ядохимикатам, домашних мух и комаров, способных переносить яд ДДТ; штаммов микроорганизмов, устойчивых к антибиотикам (пенициллин, стрептомицин).
Стабилизирующий отбор — это отбор, направленный на сохранение в популяциях среднего, ранее сложившегося признака и действующий против проявлений фенотипичекой измен-™ чивости. Он происходит при постоянных условиях окружающей 13 среды. Описан И. И. Шмальгаузеном в 1946 г. При длительном действии стабилизирующего обора некоторые виды организмов могут не изменяться в течение многих тысяч лет. Например, размеры и форма цветков у насекомоопыляемых растений более стабильные, чем у ветроопыляемых. Это обусловлено тем, что строение цветков насекомоопыляемых растений соответ ствует строению насекомых-опылителей. Поэтому оставляют потомство лишь те растения, строение цветков которых не изменяется.
Дизруптивный, или разрывающий, отбор — это отбор, благоприятствующий двум или нескольким направлениям изменчивости организмов, но направленный против сохранения среднего значения признака. Эту форму отбора описал К. Мазер (1941, 1973). Данный отбор ведет к появлению ряда различающихся форм в пределах популяции, что обусловливается различиями условий внешней среды в разных частях ареала данного вида. Примером такого отбора может служить популяция виноградной улитки — ее особи отличаются по окраске раковины, но ни одна из них не имеет решающего преимущества перед другой. Так, в лесах с коричневой почвой чаще встречаются особи с коричневой и розовой окраской раковин, а на участках с грубой и желтой травой преобладают особи с желтой окраской. Подобные различия носят приспособительный характер — предохраняют улиток от поедания птицами.
Все формы естественного отбора составляют единый механизм, поддерживающий равновесие популяций с условиями среды. Установив факт изменения видов в результате естественного отбора в процессе приспособления к условиям среды, Дарвин пришел к выводу, что культурные растения и домашние животные произошли от диких видов. Эта мысль натолкнула его на создание учения об искусственном отборе.
Искусственный отбор — это отбор человеком особей, обладающих ценными наследственными признаками. Он может быть бессознательным и методическим.
При бессознательном отборе человек не ставит перед собой задачу улучшить или изменить породу, а просто уничтожает и использует для своих нужд в первую очередь менее ценных для него животных, например кур с низкой яйценоскостью.
Методический, или сознательный, отбор проводится с заранее поставленной целью — получить новую породу или сорт. Дарвин показал, что сорта растений и пород животных не возникли внезапно, а создавались постелено в ходе отбора особей, нужных человеку. При помощи искусственного отбора он добился глубоких изменений у растений и животных. Одомашнивание диких животных началось 10—12 тыс. лет назад, а первые породы животных были получены 5—6 тыс. лет назад. Среди многих форм животных человек подмечал такие, которые интересовали его по конкретным признакам. Эти формы он использовал в качестве производителей и в потомстве снова делал отбор особей, у которых желаемые признаки были выражены лучше. Например, дикие куры несли в год 5—10 яиц, а куры лучших современных пород - 300 и более. Аналогично проводился отбор у растетений. Так, в корнеплодах диких видов сахарной свеклы содержится всего 5 % сахара, а культурных сортов — до 22%. Следовательно, человек на основе методического отбора получал особи с ценными признаками, которые накапливал из поколения в поколение. Организмы с набором нежелательных признаков человек уничтожал.
По Дарвину, для успешного проведения искусственного отбора должны соблюдаться следующие условия: во-первых, особи должны обладать значительной степенью изменчивости, что повышает вероятность создания новых форм; во-вторых, для отбора необходимо достаточно большое количество особей; в-третьих, следует устранить нежелательные скрещивания и осуществлять тщательный отбор производителей; в-четвертых, нужно добиваться усиления ценных признаков в поколениях.
Основные отличия между искусственным и естественным отбором состоят в том, что искусственный отбор осуществляется человеком и в результате выводятся новые породы животных и сорта растений с полезными признаками. Естественный отбор происходит в природе в результате борьбы за существование и возникают виды с приспособлениями к различным условиям внешней среды. Естественный отбор возник первым в процессе эволюции вместе с появлением жизни. Однако следует отметить, что нередко новые, полученные в результате искусственного отбора признаки могут быть полезны для человека, но бесполезны или даже вредны для животного.
В конце прошлого столетия у естествоиспытателей начало складываться впечатление, что изучение фундаментальных закономерностей, лежащих в основе научной картины мира, близко к завершению. Это мнение основывалось на несомненных успехах классического естествознания, “подправленного” релятивистской теорией. Учет последней хотя и приводил к несколько неожиданным результатам, но не затрагивал укоренившегося представления о том любая реально существующая система может быть в принципе рассчитана с любой точностью и ее развитие во времени может быть исчерпывающим образом прогнозировано. Вне всякого сомнения, представители точных наук конца 19 века были далеки от попыток рассчитать поведение кошки на основе классической механики и электродинамики, но склонялись к мысли, что трудности подобного расчета носят чисто технический характер.
На рубеже 19 и 20 веков в физике был сделан ряд открытий, в конечном итоге приведших к коренному пересмотру основных мировоззренческих принципов, лежащих в основе естествознания:
1. Открытие явления радиоактивности (превращения атомов различных элементов друг в друга) показало ошибочность представлений об атоме как о неделимом “кирпичике” вещества. Наиболее важным для последующего развития науки был не столько сам факт обнаружения нового явления (наличие сложной структуры атома и его частей не противоречило принципиальным установкам классического естествознания), сколько возникновение в результате подобных реакций “побочных продуктов” - различных частиц с высокой энергией, которые удалось использовать в качестве весьма тонкого инструмента для исследований микроструктуры вещества.
2. Опыты Резерфорда по рассеянию альфа - частиц в тонких пленках вещества (в фольге) показали, что основная масса атома, вопреки модели Томсона, не “размазана” по его объему, а сосредоточена в компактном положительно заряженном теле - ядре. Для объяснения гораздо больших по сравнению с ядром размеров атомов (результаты оценок по плотности конденсированного вещества) пришлось предположить, что их электроны “вынесены на периферию”. Простейшим объяснением причин, удерживающих электрон от падения на положительное ядро, было предположение об их движении в рамках предложенной Резерфордом планетарной модели атома.
3. Последовательное описание в рамках классической теории процессов взаимодействия света с веществом приводило к абсурдному выводу, противоречащему реальным ненаблюдаемым эффектам, о неизбежном перетекании всей энергии от вещества к электромагнитному полю, который получил название ультрафиолетовой катастрофы.. Этот результат возникал как вследствие электродинамического рассмотрения уединенного атома Резерфорда (вращающийся вокруг ядра электрон, как любой ускоренно движущийся заряд, должен излучать энергию в виде электромагнитных волн, что должно приводить к его падению на ядро через с после начала движения), так и в результате термодинамического рассмотрения условия равновесия обладающего конечным числом степеней свободы вещества с излучением, число степеней свободы которого бесконечно (принцип возрастания энтропии требует перетекания энергии из более сосредоточенного ее состояния в веществе к менее упорядоченное состояние, соответствующее равновероятному распределению по своему бесконечному набору степеней свободы системы “вещество + электромагнитное поле”). Получение одинакового неверного результата в рамках двух различных классических теорий заставляло усомниться в правильности основополагающих принципов, заложенных в из основе.
4. Опыты показывали, что излучение слабо взаимодействующих друг с другом атомов (газоразрядная плазма) происходит лишь на определенных дискретных частотах. В простейшем случае атомов водорода наблюдаемые частоты подчинялись очень простой, но никак не объясняемой классической физикой эмпирической закономерности:
) ,
где M и N - любые целые числа.
5. Опыты по фотоэффекту (явлению выбивания светом электронов с поверхности проводника) указывали, что свет может вести себя подобно частицам и пропорциональной частоте излучения энергией, количество которых пропорционально его интенсивности.
6. Теплоемкость “идеального газа электронов” в проводящих кристаллах оказывалась исчезающе малой (при нагревании тел входящие в его состав электроны не поглощали энергии на увеличение скоростей хаотического движения, оставаясь “вмороженными”).
7. Периодическая зависимость химических свойств элементов от зарядов ядер их атомов не могла быть удовлетворительно объяснена классической физикой.
8. Детерминированность фундаментальных законов классической физики явно противоречила низкой предсказуемости поведения биологических объектов.
Т.о. на рубеже веков накопилось большое количество на первый взгляд разрозненных экспериментальных результатов, не укладывающихся в рамки представлений классической физики. Постепенно возникло понимание того, что причина кроется не в ошибочности отдельных теорий, а в неполноте основополагающих принципов классического естествознания.
В динамике научного знания особую роль играют этапы развития, связанные с перестройкой исследовательских стратегий, задаваемых основаниями науки. Эти этапы получили название научных революций. Основания науки обеспечивают рост знания до тех пор, пока общие черты системной организации изучаемых объектов учтены в картине мира, а методы освоения этих объектов соответствуют сложившимся идеалам и нормам исследования.
Но по мере развития науки она может столкнуться с принципиально новыми типами объектов, требующими иного видения реальности по сравнению с тем, которое предполагает сложившаяся картина мира. Новые объекты могут потребовать и изменения схемы метода познавательной деятельности, представленной системой идеалов и норм исследования. В этой ситуации рост научного знания предполагает перестройку оснований науки. Последняя может осуществляться в двух разновидностях: а) как революция, связанная с трансформацией специальной картины мира без существенных изменений идеалов и норм исследования; б) как революция, в период которой вместе с картиной мира радикально меняются идеалы и нормы науки и ее философские основания.
В истории естествознания можно обнаружить образцы обеих ситуаций интенсивного роста знаний. Примером первой из них может служить переход от механической к электродинамической картине мира, осуществленный в физике последней четверти XIX столетия в связи с построением классической теории электромагнитного поля. Этот переход, хотя и сопровождался довольно радикальной перестройкой видения физической реальности, существенно не менял познавательных установок классической физики (сохранилось понимание объяснения как поиска субстанциональных оснований объясняемых явлений и жестко детерминированных связей между явлениями; из принципов объяснения и обоснования элиминировались любые указания на средства наблюдения и операциональные структуры, посредством которых выявляется сущность исследуемых объектов и т.д.).
Примером второй ситуации может служить история квантово-релятивистской физики, характеризовавшаяся перестройкой не только научной картины мира, но и классических идеалов объяснения, описания, обоснования и организации знаний, а также соответствующих философских оснований науки..
Новая картина исследуемой реальности и новые нормы познавательной деятельности, утверждаясь в конкретной науке, затем могут оказать революционизирующее воздействие на другие науки. В этой связи можно выделить два пути перестройки оснований исследования: за счет внутридисциплинарного развития знаний, за счет междисциплинарных связей, “прививки” парадигмальных установок одной науки на другую.
Оба эти пути в реальной истории науки как бы накладываются друг на друга, поэтому в большинстве случаев правильнее говорить о доминировании одного из них в каждой из наук на том или ином этапе ее исторического развития.
2. Театральная Жизнь Выпуск 5 Художественный руководитель Театра им
3. Пищевая промышленность Северо-Западного экономического региона1
4. Административная ответственность за неприменение ККТ
5. Коммуникации как условия эффективности менеджмента
6. ВАРИАНТ 1. Какие ядра возбуждают импульсы идущие от рецепторов полости рта вентромедиальные ядра гип
7. Развитие коммуникативных навыков у детей с ранним детским аутизмом средствами театральной деятельности
8. Метод стратификации расслаивания данных Данные разделенные на группы в соответствии с их особенност
9. Реферат- Население мира и мировое хозяйств
10. ТЕМА 15 ИНВЕСТИЦИОННАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ 3 Экономическая эффективность инвестиций
11. Тема- Производство в суде второй инстанции Выполнила студентка 4 курса 6 группы заочного факультета
12. 22 23
13. БИРЮКОВ Бирюков Александр младший юрист антимонопольной практики Goltsblt BLP
14. ИО преподавателя Ф
15. х Его не любят Его стремятся приручить
16. Рецепція римського приватного права в Україні
17. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 2 Освоение технологии структурного программирования при разработке и создании п
18. 1984 годы слушатель центра международных проблем Гарвардского университета
19. Безопасность в горнорудной и нерудной промышленности и на объектах подземного строительства
20. Способы привлечения внимания читателей в газетных заголовках