Контрольная работа по "Концепции современного естествознания"

СОДЕРЖАНИЕ

 

1. Современные представления о происхождении жизни...................................................................................................3-7
2. Значения вероятностных методов в квантовой механике…………………………………………………………….8-9
3. Основные черты классической науки………  ………………   9-11
4. Корпускулярная и континуальная концепции описания природы............................................................................................12-15
5. Понятие «парапсихология»   ……………………  …………… 15-16
6. Типы химической связи и их особенности……………………17-20

  Список   литературы…………………………………………………21 

 

1. Современные представления о происхождении жизни 

 

Существует пять концепций возникновения жизни:

1. Креационизм – божественное сотворение живого;

2. Концепция многократного самопроизвольного зарождения жизни из неживого вещества (её придерживался  еще Аристотель, который считал, что живое может возникать и в результате почвы;

  3. Концепция стационарного состояния, в соответствии с которой жизнь существовала всегда;

4. Концепция панспермии – внеземного происхождения жизни;

5. Концепция происхождения жизни на Земле в историческом прошлом результате процессов, подчиняющихся физическим и химическим законам.

Первая концепция является религиозной и к науке прямого отношения не имеет. Вторую опроверг изучавший деятельность бактерий французский микробиолог XIX века Луи Пастер. Третья из-за своей оригинальности и умозрительности всегда имела немного сторонников.

К началу XX века в науке господствовали две последние концепции. Концепция панспермии, согласно которой жизнь была занесена на Землю  из вне, опиралась на обнаружение при изучение метеоритов и комет «предшественников живого» - органических соединений, которые возможно сыграли роль «семян».

  Современные представления о происхождении жизни восходят к гипотезам советского академика А. И. Опарина. Одним из наиболее сложных вопросов, связанных с происхождением жизни, является характеристика особенностей доклеточного предка. Хорошо известен тот факт, что для саморепродукции нуклеиновых кислот необходимы ферментные белки, а для синтеза белков - нуклеиновые кислоты. Отсюда следуют два вопроса:

1. Что было первичным - белки или нуклеиновые кислоты?
2. Если предположить, что эти классы полимеров возникли не одновременно, то как и когда произошло их объединение в единую систему передачи генетической информации?

По отношению к первичности  образования белков или нуклеиновых  кислот все существующие теории зарождения жизни делятся на две большие  группы - голобиоза и генобиоза. Концепция  А. И. Опарина относится к теориям голобиоза, поскольку исходит из идеи первичности структур типа клеточной, наделенной способностью к элементарному обмену веществ при участии ферментного механизма. Нуклеиновые кислоты при таком механизме появляются на завершающем этапе.

Примером иной точки зрения служит концепция Дж. Холдейна, согласно которой первичной была не структура, способная к обмену веществ с окружающей средой, а макромолекулярная система, подобная гену и способная к саморепродукции, и потому названная им «голым геном». Подобную группу концепций называют генобиозом, или информационной гипотезой.

Позиции гипотезы генобиоза  заметно укрепились к 1970-м годам, а в 1980-е годы в представлениях о доклеточном предке она стала доминирующей.

Современная схема возникновения  жизни на Земле выглядит следующим образом. После того как образовался «первичный бульон» из углеродных соединений, появилась возможность образования биополимеров - нуклеиновых кислот и белков, обладающих свойствами самовоспроизводства. В результате осаждения органических соединений на минеральных телах, например на глине дна водоемов, возникла концентрация, необходимая для образования полимеров. Вода в начальный период образования нашей планеты непрерывно перемещала растворенные в ней вещества из мест образования в места накопления, где формировались протобионты (системы органических веществ, способные расти и развиваться за счет поглощения из окружающей среды богатых энергией веществ).

Далее образовались микросферы, или коацерваты (сгустки органических веществ), между которыми выстраивались молекулы сложных углеводородов, что приводило к образованию примитивной клеточной мембраны, обеспечивающей коацерватам стабильность. Включение в коацерват молекулы, способной к воспроизведению, приводило к возникновению примитивной клетки, которая могла расти. Мембраны располагались на поверхности клетки, а также многократно прошивали ее насквозь в разных направлениях, образуя внутреннюю сеть мембран. На мембранах концентрировались абиогенно синтезированные ферменты, что упорядочило обмен веществ в клетках. Он начал зависеть от свойства и порядка расположения ферментов на мембранах. У нуклеиновых кислот, которые синтезировались абиогенно, еще не было однозначно заданных матриц, в соответствии с которыми каждая новая молекула нуклеиновых кислот копирует последовательность азотистых оснований молекулы-матрицы.

Отсутствие матричного синтеза при образовании геномов  первичных клеток давала возможность  каждой формировавшейся клетке иметь  свой уникальный геном. Строение молекул  ДНК те первые клетки через ряд последующих поколений передали клеткам современных организмов. Таким образом, современные клетки происходят из большого количества абиогенно сформировавшихся прототипов.

Теория Опарина, таким  образом, является теорией химической эволюции. Свои идеи ученый впервые изложил в книге «Происхождение жизни», опубликованной в Советском Союзе в 1924 году и переведенной на английский язык в 1938 году. Теорию Опарина горячо поддержал кембриджский профессор, воинствующий атеист, многолетний главный редактор коммунистической газеты «Дейли Уоркер». Хэлдейн открыл полемику по проблеме происхождения жизни в статье, опубликованной в «Ежегодном Вестнике Рационалиста» в 1929 году. В ней Хэлден выдвинул гипотезу о том, что на первобытной Земле скопились огромные количества органических соединений, образовав то, что получило название «первичного бульона» или «протобульона». Современное понятие первобытного бульона и самозарождения жизни исходит из теории Опарина-Хэлдейна о происхождении жизни. Суть теории сводится к следующему:

1. Первобытная Земля  имела разреженную (то есть  лишенную кислорода) атмосферу. 

2. 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.

3. 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.

4.Некоторые из этих молекул оказались способны к самовоспроизводству.

5. Взаимодействие между  возникшими нуклеиновыми кислотами и протеинами в конце концов привело к возникновению генетического кода.

6. В дальнейшем эти  молекулы объединились, и появилась  первая живая клетка.

7. 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.

8. Благодаря процессу  естественного отбора из этих первых клеток появились все живые организмы, существующие на Земле.

Наибольшим успехом  теории Опарина-Хэлдейна стал широко известный  эксперимент, проведенный в 1953 году американским аспирантом Стэнли Миллером.

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.

Публикация данных эксперимента Миллера вызвала беспрецедентный интерес, и вскоре многие другие ученые стали повторять этот эксперимент. При этом обнаружилось, что видоизменение условий эксперимента дает возможность получать небольшое количество других аминокислот. Однако повторить эксперимент было сложно, и многие результаты были получены только после множества безрезультатных попыток.

Сообщалось о том, что  в процессе экспериментов возникли основные компоненты, необходимые для  жизни. Так, в некоторых учебниках  биологии говорится, что в ходе экспериментов  были получены представители всех важнейших типов молекул, имеющихся в клетках. Это утверждение абсолютно неверно, так как из многих биохимических веществ, имеющихся в клетках, только два подобны тем, что получены в экспериментах типа миллеровских - это глицин и аланин. Но и они были представлены в очень малых концентрациях. К тому же в ходе экспериментов ни разу не были получены нуклеиновые кислоты, протеин, липид и полисахарид - более 90% веществ, составляющих живую клетку.

Теория (правильнее было бы говорить о гипотезе) Опарина вызывает большое количество споров, но до сих пор является основной в биологии.

 

2. Значение вероятностных методов в квантовой механике

 

Квантовая механика –  это физическая теория, устанавливающая  способ описания и законы движения на микроуровне.

Для классической механики характерно описание частиц путём задания  их положения и скоростей и  зависимости этих величин от времени. В квантовой механике одинаковые частицы в одинаковых условиях могут  вести себя по-разному.

Статистические законы можно применять только к большим совокупностям, но не к отдельным индивидуумам. Квантовая механика отказывается от поиска индивидуальных законов элементарных частиц и устанавливает статистические законы. На базе квантовой механики невозможно описать положение и скорость элементарной частицы или предсказать её будущий путь. Волны вероятности говорят нам о вероятности встретить электрон в том или ином месте. Для таких явлении, как радиоактивный распад, дифракция, испускание спектральных линий, можно утверждать лишь, что имеется некоторая вероятность того, что индивидуальный объект таков и что имеет такое – то свойство. В квантовой механике нет места для законов, управляющих изменениями индивидуального объекта во времени.

Из данного обстоятельства, заключающегося в том, что сам измерительный прибор влияет на результаты измерения и участвует в формировании изучаемого явления, следовало, во-первых, представление об особой «физической реальности», которой присущ данный феномен, а во-вторых, представление о субъективном и объективном единстве как единстве измерительного прибора и изучаемой реальности. «Квантовая теория уже не допускает вполне объективного описания природы». Человек перешёл на тот уровень исследования, где его влияние оказывается неустранимым в ходе эксперимента и фиксируемым результатом является взаимодействие изучаемого объекта и измерительного прибора.

По существу, относительность  восторжествовала и в квантовой механике, так как учёные признали, что нельзя, во-первых, найти объективную истину безотносительно от измерительного прибора; во-вторых, знать одновременно и положение и скорость частиц; в-третьих, установить, имеем ли мы дело с частицами или волнами. Это и есть торжество относительности в физике в ХХ века.

 

 

3. Основные черты классической науки

 

 Наука как целостный феномен возникла в Новое время (конец 16-начало 17 веков) вследствие отделения от философии. В ее развитии можно выделить такие периоды, когда преобразовывались все компоненты оснований науки. Смена научных картин мира сопровождалась коренным изменением нормативных структур научного исследования, а также философских оснований науки, идеалов, определенных стилей мышления, своеобразных понятийных аппаратов. Выделяют 3 этапа развития науки (3 типа рациональности): классический, неклассический и постнеклассический, которые не приводят к полному исчезновению предшествующих этапов, между которыми, наоборот, существует преемственность.

Понятие классической науки  охватывает период с XVII в. по 20-е годы ХХ в. Этот этап науки характеризуется  рядом специфических особенностей: