1. Uvod.

Čitav svijet oko nas pokreće materiju u njenim beskonačno raznovrsnim oblicima i manifestacijama, sa svim svojim svojstvima, vezama i odnosima. Pogledajmo bliže šta je materija, kao i njene strukturne nivoe.

1. Šta je materija. Istorija nastanka pogleda na materiju.

Materija (lat. Materia - supstancija), “...filozofska kategorija za označavanje objektivne stvarnosti, koja je data osobi u njenim čulima, koju kopiraju, fotografišu, prikazuju naša čula, postoje nezavisno od nas.”

Materija je beskonačan skup svih objekata i sistema koji postoje u svijetu, supstrat svih svojstava, veza, odnosa i oblika kretanja. Materija uključuje ne samo sve neposredno vidljive objekte i tijela prirode, već i sve one koji se, u principu, mogu spoznati u budućnosti na osnovu poboljšanja sredstava posmatranja i eksperimenta. Sa stanovišta marksističko-lenjinističkog shvatanja materije, ono je organski povezano sa dijalektičko-materijalističkim rešenjem glavnog pitanja filozofije; polazi od principa materijalnog jedinstva svijeta, primata materije u odnosu na ljudsku svijest i principa spoznatosti svijeta na osnovu dosljednog proučavanja specifičnih svojstava, veza i oblika kretanja materije.

Osnova ideja o strukturi materijalnog svijeta je sistemski pristup, prema kojem se bilo koji predmet materijalnog svijeta, bilo da se radi o atomu, planeti, organizmu ili galaksiji, može smatrati složenom formacijom, uključujući sastavne dijelove organizirane u integritet. Da bi se označio integritet objekata u nauci, razvijen je koncept sistema.

Materija kao objektivna stvarnost uključuje ne samo materiju u njena četiri agregatna stanja (čvrsto, tekuće, plinovito, plazma), već i fizička polja (elektromagnetno, gravitacijsko, nuklearno, itd.), kao i njihova svojstva, odnose, interakcije proizvoda . Takođe uključuje antimateriju (skup antičestica: pozitron, ili antielektron, antiproton, antineutron), nedavno otkrila nauka. Antimaterija nikako nije antimaterija. Antimaterija uopšte ne može postojati. Negacija ovdje ne ide dalje od “ne” (ne-materija).

Kretanje i materija su organski i neraskidivo povezani jedno s drugim: nema kretanja bez materije, kao što nema materije bez kretanja. Drugim riječima, u svijetu nema nepromjenjivih stvari, svojstava i odnosa. „Sve teče“, sve se menja. Neki oblici ili tipovi se zamjenjuju drugim, pretvaraju se u druge - kretanje je konstantno. Mir je trenutak koji dijalektički nestaje u kontinuiranom procesu promjene i nastajanja. Apsolutni mir je ravan smrti, tačnije, nepostojanju. U tom smislu se može razumjeti A. Bergson, koji je svu stvarnost smatrao nedjeljivim pokretnim kontinuitetom. Ili A.N. Whitehead, za kojeg je “stvarnost proces”. I kretanje i mir su definitivno fiksirani samo u odnosu na neki referentni okvir. Dakle, tabela za kojom su ispisani ovi redovi miruje u odnosu na datu prostoriju, koja, pak, miruje u odnosu na datu kuću, a sama kuća miruje u odnosu na Zemlju. Ali zajedno sa Zemljom, stol, soba i kuća se kreću oko Zemljine ose i oko Sunca.

Pokretna materija postoji u dva glavna oblika - u prostoru i u vremenu. Koncept prostora služi za izražavanje svojstava proširenosti i reda koegzistencije materijalnih sistema i njihovih stanja. Ona je objektivna, univerzalna (univerzalna forma) i neophodna. Koncept vremena fiksira trajanje i redoslijed promjena stanja materijalnih sistema. Vrijeme je objektivno, neizbježno i nepovratno. Potrebno je razlikovati filozofske i prirodnonaučne ideje o prostoru i vremenu. Sam filozofski pristup ovdje je predstavljen sa četiri koncepta prostora i vremena: supstancijalni i relacijski, statički i dinamički.

Osnivač pogleda na materiju koja se sastoji od diskretnih čestica bio je Demokrit.

Demokrit je poricao beskonačnu deljivost materije. Atomi se međusobno razlikuju samo po obliku, redoslijedu međusobne sukcesije i položaju u praznom prostoru, kao i po veličini i gravitaciji, što ovisi o veličini. Imaju beskonačno različite oblike sa udubljenjima ili izbočinama. Demokrit atome naziva i “figurama” ili “figuricama”, iz čega slijedi da su Demokritovi atomi najmanje, dalje nedjeljive figure ili figurice. IN moderna nauka Bilo je dosta rasprava o tome da li su Demokritovi atomi fizička ili geometrijska tijela, ali sam Demokrit još nije napravio razliku između fizike i geometrije. Od ovih atoma koji se kreću u različitim pravcima, iz njihovog „vorteksa“, prirodnom nuždom, kroz spajanje međusobno sličnih atoma, nastaju i pojedinačna cjelina i cijeli svijet; kretanje atoma je večno, a broj svetova u nastajanju je beskonačan.

Svijet objektivne stvarnosti koji je dostupan ljudima neprestano se širi. Konceptualni oblici izražavanja ideje strukturnih nivoa materije su raznoliki.

Moderna nauka identificira tri strukturna nivoa u svijetu.

2. Mikro, Makro, Mega svjetovi.

Microworld– to su molekule, atomi, elementarne čestice – svijet izuzetno malih mikro-objekata koji se ne mogu direktno uočiti, čija se prostorna raznolikost izračunava od 10 -8 do 10 -16 cm, a životni vijek je od beskonačnosti do 10 -24 s.

Macroworld- svijet stabilnih oblika i veličina srazmjernih ljudima, kao i kristalnih kompleksa molekula, organizama, zajednica organizama; svijet makro-objekata čija je dimenzija uporediva sa razmjerom ljudskog iskustva: prostorne veličine su izražene u milimetrima, centimetrima i kilometrima, a vrijeme - u sekundama, minutama, satima, godinama.

Megaworld- to su planete, zvjezdani kompleksi, galaksije, metagalaksije - svijet ogromnih kosmičkih razmjera i brzina, udaljenost u kojoj se mjeri svjetlosnim godinama, a životni vijek svemirskih objekata mjeri se milionima i milijardama godina.

I iako ovi nivoi imaju svoje specifične zakone, mikro-, makro- i mega-svjetovi su usko povezani.

Na mikroskopskom nivou, fizika danas proučava procese koji se odvijaju na dužinama reda od 10 do minus osamnaestog stepena cm, tokom vremena reda od 10 do minus dvadeset druge stepena s. U megasvijetu, naučnici koriste instrumente za snimanje objekata udaljenih od nas na udaljenosti od oko 9-12 milijardi svjetlosnih godina.

Microworld. Demokrit je u antici iznio atomističku hipotezu o strukturi materije , kasnije, u 18. veku. je oživio hemičar J. Dalton, koji je atomsku težinu vodika uzeo kao jednu i uporedio atomske težine drugih gasova sa njom. Zahvaljujući radovima J. Daltona počela su se proučavati fizička i kemijska svojstva atoma. U 19. vijeku D. I. Mendeljejev je izgradio sistem hemijskih elemenata na osnovu njihove atomske težine.

U fizici ideja o atomima kao posljednjem nedjeljivom strukturni elementi materija je došla iz hemije. Zapravo, fizička proučavanja atoma počinju krajem 19. stoljeća, kada je francuski fizičar A. A. Becquerel otkrio fenomen radioaktivnosti, koji se sastojao u spontanoj transformaciji atoma nekih elemenata u atome drugih elemenata.

Povijest istraživanja strukture atoma započela je 1895. godine zahvaljujući otkriću elektrona od strane J. Thomsona, negativno nabijene čestice koja je dio svih atoma. Budući da elektroni imaju negativan naboj, a atom kao cjelina je električno neutralan, pretpostavljalo se da pored elektrona postoji i pozitivno nabijena čestica. Izračunato je da masa elektrona iznosi 1/1836 mase pozitivno nabijene čestice.

Postojalo je nekoliko modela strukture atoma.

Godine 1902. engleski fizičar W. Thomson (Lord Kelvin) predložio je prvi model atoma - pozitivno naelektrisanje je raspoređeno na prilično velikoj površini, a elektroni su isprepleteni s njim, poput "grožđica u pudingu".

Godine 1911. E. Rutherford je predložio model atoma koji je ličio na Sunčev sistem: u centru se nalazi atomsko jezgro, a elektroni se kreću oko njega po svojim orbitama.

Jezgro ima pozitivan naboj, a elektroni negativno. Umjesto gravitacijskih sila koje djeluju u Sunčevom sistemu, električne sile djeluju u atomu. Električni naboj jezgra atoma, numerički jednak atomskom broju u periodni sistem Mendeljejeva, uravnotežen je zbirom naelektrisanja elektrona - atom je električno neutralan.

Oba ova modela su se pokazala kao kontradiktorna.

Godine 1913. veliki danski fizičar N. Bohr primijenio je princip kvantizacije da riješi problem strukture atoma i karakteristika atomskih spektra.

N. Borov model atoma bio je zasnovan na planetarnom modelu E. Rutherforda i na kvantnoj teoriji atomske strukture koju je razvio. N. Bohr je iznio hipotezu o strukturi atoma, zasnovanu na dva postulata koji su potpuno nekompatibilni s klasičnom fizikom:

1) u svakom atomu postoji nekoliko stacionarnih stanja (na jeziku planetarnog modela, nekoliko stacionarnih orbita) elektrona, krećući se duž kojih elektron može postojati bez emitiranja ;

2) kada elektron prelazi iz jednog stacionarnog stanja u drugo, atom emituje ili apsorbuje deo energije.

Na kraju krajeva, fundamentalno je nemoguće precizno opisati strukturu atoma na osnovu ideje o orbitama točkastih elektrona, jer takve orbite zapravo ne postoje.

Teorija N. Bora predstavlja, takoreći, granicu prve faze u razvoju moderne fizike. Ovo je najnoviji pokušaj da se opiše struktura atoma na osnovu klasične fizike, dopunjen samo malim brojem novih pretpostavki.

Činilo se da postulati N. Bora odražavaju neka nova, nepoznata svojstva materije, ali samo djelimično. Odgovori na ova pitanja dobijeni su kao rezultat razvoja kvantne mehanike. Pokazalo se da atomski model N. Bora ne treba shvatiti doslovno, kao što je to bilo na početku. Procesi u atomu, u principu, ne mogu se vizuelno predstaviti u obliku mehaničkih modela po analogiji sa događajima u makrokosmosu. Čak su se i koncepti prostora i vremena u obliku koji postoji u makrosvijetu pokazali neprikladnim za opisivanje mikrofizičkih pojava. Atom teoretskih fizičara je sve više postajao apstraktan, neuočljiv zbir jednačina.

Macroworld . U istoriji proučavanja prirode mogu se izdvojiti dve faze: prednaučne I naučnim .

prednaučne, ili prirodna filozofija, obuhvata period od antike do formiranja eksperimentalne prirodne nauke u 16.-17. veku. Uočeni prirodni fenomeni objašnjeni su na osnovu spekulativnih filozofskih principa.

Najznačajniji za kasniji razvoj prirodnih nauka bio je koncept diskretne strukture materije, atomizam, prema kojem se sva tijela sastoje od atoma - najmanjih čestica na svijetu.

Počinje formiranjem klasične mehanike naučnim faza proučavanja prirode.

Budući da su moderne naučne ideje o strukturnim nivoima organizacije materije razvijene u toku kritičkog promišljanja ideja klasične nauke, primenljivih samo na objekte na makro nivou, treba da počnemo sa konceptima klasične fizike.

Formiranje naučnih pogleda na strukturu materije datira iz 16. veka, kada je G. Galileo postavio temelj za prvu fizičku sliku sveta u istoriji nauke – mehaničku. On ne samo da je opravdao heliocentrični sistem N. Kopernik je otkrio zakon inercije i razvio metodologiju za novi način opisivanja prirode – naučno-teorijski. Njegova suština je bila da su se izdvojile samo neke fizičke i geometrijske karakteristike koje su postale predmet naučno istraživanje. Galileo je napisao: " Nikada neću zahtijevati od vanjskih tijela ništa osim veličine, figure, količine i manje ili više brzog kretanja da bih objasnio pojavu okusa, mirisa i zvuka. » .

I. Newton je, oslanjajući se na Galilejeva djela, razvio strogu naučnu teoriju mehanike, koja opisuje i kretanje nebeskih tijela i kretanje zemaljskih objekata po istim zakonima. Na prirodu se gledalo kao na složen mehanički sistem.

U okviru mehaničke slike svijeta koju su razvili I. Newton i njegovi sljedbenici, pojavio se diskretni (korpuskularni) model stvarnosti. Materija se smatrala materijalnom supstancom koja se sastoji od pojedinačnih čestica - atoma ili čestica. Atomi su apsolutno jaki, nedjeljivi, neprobojni, karakterizirani prisustvom mase i težine.

Bitna karakteristika Njutnovskog sveta bio je trodimenzionalni prostor euklidske geometrije, koji je apsolutno konstantan i uvek miruje. Vrijeme je predstavljeno kao veličina neovisna o prostoru ili materiji.

Kretanje se smatralo kretanjem u prostoru duž kontinuiranih putanja u skladu sa zakonima mehanike.

Rezultat Newtonove slike svijeta bila je slika Univerzuma kao gigantskog i potpuno određenog mehanizma, gdje su događaji i procesi lanac međusobno zavisnih uzroka i posljedica.

Mehanistički pristup opisivanju prirode pokazao se izuzetno plodonosnim. Prateći Njutnovsku mehaniku, stvorene su hidrodinamika, teorija elastičnosti, mehanička teorija toplote, molekularno-kinetička teorija i niz drugih, u skladu sa kojima je fizika postigla ogroman uspeh. Međutim, postojale su dvije oblasti – optički i elektromagnetni fenomeni koji se nisu mogli u potpunosti objasniti u okviru mehaničke slike svijeta.

Uz mehaničku korpuskularnu teoriju, pokušavalo se da se optičke pojave objasne na suštinski drugačiji način, naime, na osnovu teorije talasa koju je formulisao X. Hajgens. Talasna teorija je uspostavila analogiju između širenja svjetlosti i kretanja valova na površini vode ili zvučnih valova u zraku. Pretpostavljalo je prisustvo elastičnog medija koji ispunjava sav prostor - luminifernog etra. Na osnovu teorije talasa X. Hajgens je uspešno objasnio refleksiju i prelamanje svetlosti.

Još jedna oblast fizike u kojoj su se mehanički modeli pokazali neadekvatnim bila je oblast elektromagnetnih pojava. Eksperimenti engleskog prirodnjaka M. Faradaya i teorijski radovi engleskog fizičara J. C. Maxwella konačno su uništili ideje njutnove fizike o diskretnoj materiji kao jedinoj vrsti materije i postavili temelje za elektromagnetnu sliku svijeta.

Fenomen elektromagnetizma otkrio je danski prirodnjak H. K. Oersted, koji je prvi uočio magnetsko djelovanje električnih struja. Nastavljajući istraživanja u ovom pravcu, M. Faraday je otkrio da privremena promjena magnetnih polja stvara električnu struju.

M. Faraday je došao do zaključka da su proučavanje elektriciteta i optike međusobno povezane i čine jedno polje. Njegovi radovi postali su polazna tačka za istraživanje J. C. Maxwella, čija zasluga leži u matematičkom razvoju ideja M. Faradaya o magnetizmu i elektricitetu. Maxwell je "preveo" Faradejev model linija polja u matematička formula. Koncept „polja sila“ prvobitno je razvijen kao pomoćni matematički koncept. J.C. Maxwell mu je dao fizičko značenje i počeo da razmatra polje kao nezavisnu fizičku stvarnost: “ Elektromagnetno polje je onaj dio prostora koji sadrži i okružuje tijela koja su u električnom ili magnetskom stanju » .

Iz svog istraživanja, Maxwell je mogao zaključiti da su svjetlosni valovi elektromagnetski valovi. Jedinstvenu suštinu svjetlosti i elektriciteta, koju je M. Faraday predložio 1845., a J. C. Maxwell teorijski potkrijepio 1862. godine, eksperimentalno je potvrdio njemački fizičar G. Hertz 1888. godine.

Nakon eksperimenata G. Hertza, koncept polja je konačno uspostavljen u fizici, ne kao pomoćni matematički konstrukt, već kao objektivno postojeća fizička stvarnost. Otkrivena je kvalitativno nova, jedinstvena vrsta materije.

Tako da kraj 19. veka V. fizika je došla do zaključka da materija postoji u dva oblika: diskretna materija i kontinuirano polje.

Kao rezultat kasnijih revolucionarnih otkrića u fizici krajem prošlog i početkom ovog stoljeća, uništene su ideje klasične fizike o materiji i polju kao dvije kvalitativno jedinstvene vrste materije.

Megaworld . Moderna nauka posmatra megasvijet ili svemir kao sistem svih nebeskih tijela koji se razvija i djeluje.

Sve postojeće galaksije uključene su u sistem najvišeg reda - Metagalaksiju . Dimenzije Metagalaksije su veoma velike: radijus kosmološkog horizonta je 15-20 milijardi svetlosnih godina.

Koncepti "Univerzum" I "metagalaksija"- vrlo slični koncepti: karakteriziraju isti predmet, ali u različitim aspektima. Koncept "Univerzum" označava cjelokupni postojeći materijalni svijet; koncept "metagalaksija"- isti svijet, ali sa stanovišta njegove strukture - kao uređeni sistem galaksija.

Strukturu i evoluciju Univerzuma proučava kosmologija . kosmologija kao grana prirodnih nauka, nalazi se na jedinstvenom spoju nauke, religije i filozofije. Kosmološki modeli Univerzuma zasnivaju se na određenim ideološkim pretpostavkama, a sami ovi modeli imaju veliki ideološki značaj.

U klasičnoj nauci postojala je takozvana teorija stabilnog stanja univerzuma, prema kojoj je Univerzum oduvijek bio gotovo isti kao sada. Astronomija je bila statična: proučavala su se kretanja planeta i kometa, opisivale zvijezde, kreirale njihove klasifikacije, što je, naravno, bilo vrlo važno. Ali pitanje evolucije Univerzuma nije pokrenuto.

Savremeni kosmološki modeli Univerzuma su zasnovani na opšta teorija relativnosti A. Ajnštajna, prema kojoj je metrika prostora i vremena određena distribucijom gravitacionih masa u Univerzumu. Njegova svojstva u cjelini određena su prosječnom gustinom materije i drugim specifičnim fizičkim faktorima.

Einsteinova jednadžba gravitacije nema jedno, već mnogo rješenja, što objašnjava postojanje mnogih kosmoloških modela Univerzuma. Prvi model razvio je sam A. Einstein 1917. On je odbacio postulate Njutnove kosmologije o apsolutnosti i beskonačnosti prostora i vremena. U skladu sa kosmološkim modelom Univerzuma A. Einsteina, svjetski prostor je homogen i izotropan, materija je u njemu u prosjeku raspoređena ravnomjerno, a gravitacijsko privlačenje masa kompenzirano je univerzalnim kosmološkim odbijanjem.

Postojanje Univerzuma je beskonačno, tj. nema početak ni kraj, a prostor je neograničen, ali konačan.

Univerzum u kosmološkom modelu A. Einsteina je stacionaran, beskonačan u vremenu i neograničen u prostoru.

Godine 1922 Ruski matematičar i geofizičar A.A. Fridman odbacio je postulat klasične kosmologije o stacionarnoj prirodi Univerzuma i dobio rješenje Ajnštajnove jednačine, koja opisuje Univerzum sa "proširenim" prostorom.

Pošto je prosječna gustina materije u Univerzumu nepoznata, danas ne znamo u kojem od ovih prostora Univerzuma živimo.

Belgijski opat i naučnik J. Lemaitre je 1927. povezao “širenje” svemira sa podacima iz astronomskih posmatranja. Lemaitre je uveo koncept početka Univerzuma kao singularnosti (tj. supergustog stanja) i rođenja Univerzuma kao Velikog praska.

Godine 1929. američki astronom E.P. Hubble je otkrio postojanje čudne veze između udaljenosti i brzine galaksija: sve galaksije se udaljavaju od nas, a brzinom koja raste proporcionalno udaljenosti - sistem galaksija se širi.

Širenje Univerzuma smatra se naučno utvrđenom činjenicom. Prema teorijskim proračunima J. Lemaîtrea, poluprečnik Univerzuma u njegovom prvobitnom stanju bio je 10 -12 cm, što je po veličini blisko poluprečniku elektrona, a njegova gustina je bila 10 96 g/cm 3 . U jednom pojedinačnom stanju, Univerzum je bio mikro-objekt zanemarljive veličine. Iz početnog singularnog stanja, Univerzum je krenuo u ekspanziju kao rezultat Velikog praska.

Retrospektivni proračuni određuju starost Univerzuma na 13-20 milijardi godina. G.A. Gamow je sugerirao da je temperatura supstance visoka i da je opala sa širenjem Univerzuma. Njegovi proračuni su pokazali da Univerzum u svojoj evoluciji prolazi kroz određene faze, tokom kojih se formira hemijski elementi i strukture. U modernoj kosmologiji, radi jasnoće, početna faza evolucije Univerzuma podijeljena je na "ere"

Hadronska era. Teške čestice koje ulaze u jake interakcije.

Era leptona. Svjetlosne čestice ulaze u elektromagnetnu interakciju.

Fotonska era. Trajanje 1 milion godina. Najveći dio mase - energija Univerzuma - dolazi od fotona.

Zvezdana era. Javlja se 1 milion godina nakon rođenja Univerzuma. Tokom zvjezdane ere počinje proces formiranja protozvijezda i protogalaksija.

Tada se otkriva grandiozna slika formiranja strukture Metagalaksije.

U modernoj kosmologiji, uz hipotezu Velikog praska, veoma je popularan inflatorni model Univerzuma, koji razmatra stvaranje Univerzuma. Ideja stvaranja ima vrlo kompleksno opravdanje i povezana je s kvantnom kosmologijom. Ovaj model opisuje evoluciju Univerzuma počevši od trenutka 10 -45 s nakon početka ekspanzije.

Zagovornici inflatornog modela vide korespondenciju između faza kosmičke evolucije i faza stvaranja svijeta opisanih u knjizi Postanka u Bibliji.

U skladu sa hipotezom o inflaciji, kosmička evolucija u ranom svemiru prolazi kroz nekoliko faza.

Početak Univerzuma teoretski fizičari definišu kao stanje kvantne supergravitacije sa radijusom Univerzuma od 10-50 cm

Faza inflacije. Kao rezultat kvantnog skoka, Univerzum je prešao u stanje pobuđenog vakuuma i, u nedostatku materije i zračenja u njemu, intenzivno se širio prema eksponencijalnom zakonu. U tom periodu stvoren je prostor i vrijeme samog Univerzuma. Tokom faze inflacije u trajanju od 10 -34. Univerzum se naduvao sa nezamislivo male kvantne veličine od 10 -33 do nezamislivo velikih 10 1000000 cm, što je mnogo redova veličine veće od veličine vidljivog Univerzuma - 10 28 cm. Tokom čitavog ovog početnog perioda nije bilo materije ili radijacije u svemiru.

Prelazak iz faze inflacije u fazu fotona. Stanje lažnog vakuuma se raspalo, oslobođena energija je otišla u rađanje teških čestica i antičestica, koje su, anihilirajući, dale snažan bljesak zračenja (svjetlosti) koji je obasjavao prostor.

Faza odvajanja materije od zračenja: materija koja je ostala nakon anihilacije postala je prozirna za zračenje, kontakt između materije i zračenja je nestao. Zračenje odvojeno od materije čini modernu reliktnu pozadinu, koju je teoretski predvidio G. A. Gamov i eksperimentalno otkriven 1965. godine.

IN dalji razvoj Univerzum se kretao u pravcu od najjednostavnijeg homogenog stanja ka stvaranju sve složenijih struktura - atoma (u početku atoma vodika), galaksija, zvijezda, planeta, sinteze teških elemenata u utrobi zvijezda, uključujući i one neophodne za stvaranje život, nastanak života i kao kruna kreacije - čovjeka.

Razlika između faza evolucije Univerzuma u inflatornom modelu i modelu Velikog praska odnosi se samo na početnu fazu reda od 10 -30 s, tada ne postoje fundamentalne razlike između ovih modela u razumijevanju faza kosmičke evolucije. .

U međuvremenu, ovi modeli se mogu izračunati na kompjuteru uz pomoć znanja i mašte, ali pitanje ostaje otvoreno.

Najveće poteškoće za naučnike nastaju u objašnjavanju uzroka kosmičke evolucije. Ako ostavimo po strani pojedinosti, možemo razlikovati dva glavna koncepta koji objašnjavaju evoluciju Univerzuma: koncept samoorganizacija i koncept kreacionizam .

Za koncept samoorganizacija materijalni Univerzum je jedina stvarnost i osim nje ne postoji druga stvarnost. Evolucija Univerzuma je opisana u terminima samoorganizacije: postoji spontano uređenje sistema u pravcu formiranja sve složenijih struktura. Dinamički haos stvara red.

U okviru koncepta kreacionizam, tj. stvaranja, evolucija Univerzuma je povezana sa implementacija programa, određeno realnošću višeg reda od materijalnog svijeta. Pristalice kreacionizma skreću pažnju na postojanje u Univerzumu usmerenog nomogena – razvoja iz jednostavni sistemi na sve složenije i informaciono intenzivnije, tokom kojih su se stvarali uslovi za nastanak života i čoveka. Antropski princip se koristi kao dodatni argument , formulisali su engleski astrofizičari B. Carr i Riess.

Među modernim teoretskim fizičarima postoje pristalice i koncepta samoorganizacije i koncepta kreacionizma. Potonji prepoznaju da razvoj fundamentalne teorijske fizike čini hitnom potrebom da se razvije jedinstvena naučna i tehnička slika svijeta, sintetizirajući sva dostignuća u oblasti znanja i vjere.

Univerzum na različitim nivoima, od konvencionalnih elementarnih čestica do džinovskih superjata galaksija, karakteriše struktura. Moderna struktura Univerzum je rezultat kosmičke evolucije, tokom koje su galaksije nastale od protogalaksija, zvijezde od protozvijezda, a planete od protoplanetarnih oblaka.

Metagalaksija- je skup zvjezdanih sistema - galaksija, a njegova struktura je određena njihovom distribucijom u prostoru ispunjenom izuzetno rijetkim međugalaktičkim gasom i prodirenom međugalaktičkim zracima.

Prema modernim konceptima, metagalaksiju karakterizira ćelijska (mrežasta, porozna) struktura. Postoje ogromne količine svemira (od milion kubnih megaparseka) u kojima galaksije još nisu otkrivene.

Starost Metagalaksije je blizu starosti Univerzuma, jer se formiranje strukture dešava u periodu nakon razdvajanja materije i zračenja. Prema savremenim podacima, starost Metagalaksije se procjenjuje na 15 milijardi godina.

Galaxy- džinovski sistem koji se sastoji od klastera zvijezda i maglina, koji formiraju prilično složenu konfiguraciju u svemiru.

Na osnovu svog oblika, galaksije se konvencionalno dijele na tri tipa: eliptični , spirala , netačno .

Eliptične galaksije– imaju prostorni oblik elipsoida s različitim stupnjevima kompresije; najjednostavnije su po strukturi: raspodjela zvijezda jednoliko se smanjuje od centra.

Spiralne galaksije– predstavljeno u obliku spirale, uključujući spiralne grane. Ovo je najbrojnija vrsta galaksije, koja uključuje našu galaksiju - Mliječni put.

Nepravilne galaksije– nemaju poseban oblik, nedostaje im centralno jezgro.

Neke galaksije karakteriše izuzetno moćna radio emisija, koja prevazilazi vidljivo zračenje. Ovo radio galaksije .

Najstarije zvijezde, čija se starost približava starosti galaksije, koncentrisane su u jezgru galaksije. Zvijezde srednjih i mladih godina nalaze se u galaktičkom disku.

Zvijezde i magline unutar galaksije kreću se na prilično složen način, zajedno sa galaksijom učestvuju u širenju Univerzuma, osim toga, učestvuju u rotaciji galaksije oko svoje ose.

Zvezdice. On moderna pozornica Tokom evolucije Univerzuma, materija u njemu je pretežno u zvjezdanom stanju. 97% materije u našoj galaksiji koncentrisano je u zvijezdama, koje su džinovske plazma formacije različitih veličina, temperatura i različitih karakteristika kretanja. Mnoge, ako ne i većina drugih galaksija imaju "zvjezdanu materiju" koja čini više od 99,9% njihove mase.

Starost zvijezda varira u prilično širokom rasponu vrijednosti: od 15 milijardi godina, što odgovara starosti svemira, do stotina hiljada - najmlađih. Postoje zvezde koje se trenutno formiraju i nalaze se u protozvezdanoj fazi, tj. još nisu postale prave zvezde.

Rađanje zvijezda događa se u maglinama gas-prašina pod utjecajem gravitacijskih, magnetskih i drugih sila, zbog čega nastaju nestabilne homogenosti i difuzna materija se raspada u niz kondenzacija. Ako takve kondenzacije traju dovoljno dugo, onda se s vremenom pretvaraju u zvijezde. Glavna evolucija materije u Univerzumu dogodila se i dešava se u dubinama zvijezda. Tamo se nalazi "lonac za topljenje", koji je odredio hemijsku evoluciju materije u Univerzumu.

U završnoj fazi evolucije, zvijezde se pretvaraju u inertne („mrtve“) zvijezde.

Zvijezde ne postoje izolovano, već formiraju sisteme. Najjednostavniji zvjezdani sistemi - takozvani višestruki sistemi - sastoje se od dvije, tri, četiri, pet ili više zvijezda koje se okreću oko zajedničkog centra gravitacije.

Zvijezde su također ujedinjene u još veće grupe - zvjezdana jata, koja mogu imati "razbacanu" ili "sferičnu" strukturu. Otvorena zvezdana jata broje nekoliko stotina pojedinačnih zvezda, kuglasta jata broje stotine hiljada.

Asocijacije, odnosno jata zvijezda, također nisu nepromjenjive i vječno postoje. Nakon određenog vremena, procijenjenog u milionima godina, oni bivaju raspršeni silama galaktičke rotacije.

Solarni sistem je grupa nebeskih tijela, vrlo različitih veličina i fizička struktura. U ovu grupu spadaju: Sunce, devet velikih planeta, desetine planetarnih satelita, hiljade malih planeta (asteroida), stotine kometa i bezbrojna meteoritska tijela, koja se kreću kako u rojevima tako iu obliku pojedinačnih čestica. Do 1979. bila su poznata 34 satelita i 2000 asteroida. Sva ova tela su ujedinjena u jedan sistem zahvaljujući gravitacionoj sili centralnog tela - Sunca. Sunčev sistem je uređen sistem koji ima svoje strukturne zakone. Jedan karakter Solarni sistem očituje se u činjenici da se sve planete okreću oko Sunca u istom smjeru i gotovo u istoj ravni. Većina satelita planeta (njihovi mjeseci) rotiraju u istom smjeru iu većini slučajeva u ekvatorijalnoj ravnini svoje planete. Sunce, planete, sateliti planeta rotiraju oko svojih osi u istom smjeru u kojem se kreću duž svojih putanja. Struktura Sunčevog sistema je takođe prirodna: svaka sledeća planeta je otprilike dva puta udaljenija od Sunca od prethodne.

Sunčev sistem je formiran prije otprilike 5 milijardi godina, a Sunce je zvijezda druge (ili čak kasnije) generacije. Tako je Sunčev sistem nastao iz otpadnih produkata zvijezda prethodnih generacija, koji su se nakupljali u oblacima plina i prašine. Ova okolnost daje osnovu da se Sunčev sistem nazove malim dijelom zvjezdane prašine. Nauka zna manje o poreklu Sunčevog sistema i njegovoj istorijskoj evoluciji nego što je potrebno da se izgradi teorija o formiranju planeta.

Prve teorije o nastanku Sunčevog sistema iznijeli su njemački filozof I. Kant i francuski matematičar P. S. Laplace. Prema ovoj hipotezi, sistem planeta oko Sunca nastao je kao rezultat sila privlačenja i odbijanja između čestica rasute materije (magline) u rotacionom kretanju oko Sunca.

Početak sljedeće faze u razvoju pogleda na formiranje Sunčevog sistema bila je hipoteza engleskog fizičara i astrofizičara J. H. Jeansa. On je sugerirao da se Sunce jednom sudarilo s drugom zvijezdom, uslijed čega je iz nje istrgnut mlaz plina, koji se, kondenzirajući, transformirao u planete.

Moderni koncepti porijeklo planeta Sunčevog sistema zasnivaju se na činjenici da je potrebno uzeti u obzir ne samo mehaničke sile, ali i druge, posebno elektromagnetne. Ovu ideju su iznijeli švedski fizičar i astrofizičar H. Alfvén i engleski astrofizičar F. Hoyle. Prema modernim idejama, prvobitni oblak gasa iz kojeg su nastali Sunce i planete sastojao se od jonizovanog gasa podložnog uticaju elektromagnetnih sila. Nakon što je Sunce formirano iz ogromnog oblaka gasa kroz koncentraciju, mali delovi ovog oblaka ostali su na veoma velikoj udaljenosti od njega. Gravitaciona sila je počela da privlači preostali gas prema nastaloj zvezdi - Suncu, ali je njeno magnetno polje zaustavilo padajući gas na različitim udaljenostima - tačno tamo gde se planete nalaze. Gravitacijske i magnetske sile utjecale su na koncentraciju i kondenzaciju padajućeg plina, te su kao rezultat nastajale planete. Kada su se pojavile najveće planete, isti proces se ponovio u manjem obimu, stvarajući tako satelitske sisteme.

Teorije o nastanku Sunčevog sistema su hipotetičke prirode i nemoguće je jednoznačno riješiti pitanje njihove pouzdanosti u sadašnjoj fazi naučnog razvoja. U svemu postojeće teorije Postoje kontradikcije i nejasna područja.

Trenutno se u polju fundamentalne teorijske fizike razvijaju koncepti prema kojima objektivno postojeći svijet nije ograničen na materijalni svijet koji opažamo našim osjetilima ili fizičkim instrumentima. Autori ovih koncepata došli su do sljedećeg zaključka: uz materijalni svijet postoji stvarnost višeg reda, koja ima fundamentalno drugačiju prirodu u odnosu na stvarnost materijalnog svijeta.

Zaključak.

Ljudi su dugo pokušavali pronaći objašnjenje za raznolikost i čudnost svijeta.

Proučavanje materije i njenih strukturnih nivoa je neophodan uslov formiranje svjetonazora, bez obzira da li se on na kraju pokaže materijalističkim ili idealističkim.

Sasvim je očigledno da je uloga definisanja pojma materije, shvatanja potonjeg kao neiscrpnog za konstruisanje naučne slike sveta, rešavanja problema stvarnosti i spoznatljivosti objekata i pojava mikro, makro i mega sveta veoma važna. .

Bibliografija:

1. Big Sovjetska enciklopedija

2. Karpenkov S.Kh. Koncepti savremene prirodne nauke. M.: 1997

3. Filozofija

http://websites.pfu.edu.ru/IDO/ffec/hilos-index.html

4. Vladimirov Yu. S. Fundamentalna fizika i religija. - M.: Arhimed, 1993;

5. Vladimirov Yu. S., Karnaukhov A. V., Kulakov Yu.I. Uvod u teoriju fizičkih struktura i binarnu geometrofiziku. - M.: Arhimed, 1993.

6. Udžbenik „Koncepti savremene prirodne nauke“

Kuznjecov B.T. Od Galilea do Einsteina - M.: Nauka, 1966. - P.38.

Cm.: Kudryavtsev P.S. Kurs istorije fizike. - M.: Prosveta, 1974. - P. 179.

Vidi: Dubnischeva T.Ya. Dekret. Op. – Str. 802 – 803.

Cm.: Grib A.A. Veliki prasak: stvaranje ili porijeklo? /U knjizi. Odnos između fizičke i reliptotičke slike svijeta. - Kostroma: Izdavačka kuća MIITSAOST, 1996. - S. 153-166.

1. Strukturni nivoi organizacije materije

U svom najopštijem obliku, materija je beskonačan skup svih objekata i sistema koji koegzistiraju u svijetu, ukupnost njihovih svojstava, veza, odnosa i oblika kretanja. Štoviše, uključuje ne samo sve direktno vidljive objekte i tijela prirode, već i sve što nam nije dato u osjetima. Čitav svijet oko nas pokreće materiju u njenim beskonačno raznovrsnim oblicima i manifestacijama, sa svim svojim svojstvima, vezama i odnosima. U ovom svijetu svi objekti imaju unutrašnji red i sistemsku organizaciju. Red se manifestuje u pravilnom kretanju i interakciji svih elemenata materije, zbog čega se oni kombinuju u sisteme. Čitav svijet se, dakle, pojavljuje kao hijerarhijski organizirani skup sistema, gdje je svaki objekat istovremeno samostalan sistem i element drugog, složenijeg sistema.

Prema savremenoj prirodno-naučnoj slici sveta, svi prirodni objekti su takođe uređeni, strukturirani, hijerarhijski organizovani sistemi. Na osnovu sistematskog pristupa prirodi, sva materija je podijeljena u dvije velike klase materijalnih sistema – neživu i živu prirodu. U sistemu nežive prirode strukturni elementi su: elementarne čestice, atomi, molekuli, polja, makroskopska tijela, planete i planetarni sistemi, zvijezde i zvjezdani sistemi, galaksije, metagalaksije i Univerzum u cjelini. Shodno tome, u živoj prirodi glavni elementi su proteini i nukleinske kiseline, ćelija, jednoćelijski i višećelijski organizmi, organi i tkiva, populacije, biocenoze, živa materija planete.

Istovremeno, i neživa i živa materija uključuju niz međusobno povezanih strukturnih nivoa. Struktura je skup veza između elemenata sistema. Dakle, svaki sistem se sastoji ne samo od podsistema i elemenata, već i od različitih veza između njih. Unutar ovih nivoa glavne su horizontalne (koordinacione) veze, a između nivoa - vertikalne (subordinacije). Skup horizontalnih i vertikalnih veza omogućava stvaranje hijerarhijske strukture Univerzuma, u kojoj je glavna kvalifikaciona karakteristika veličina objekta i njegova masa, kao i njihov odnos sa čovjekom. Na osnovu ovog kriterijuma razlikuju se sledeći nivoi materije: mikrosvet, makrosvet i megasvet.

Mikrosvijet je područje izuzetno malih, direktno neuočljivih materijalnih mikroobjekata, čija se prostorna dimenzija izračunava u rasponu od 10 -8 do 10 -16 cm, a životni vijek je od beskonačnosti do 10 -24 s. Ovo uključuje polja, elementarne čestice, jezgre, atome i molekule.

Makrosvijet je svijet materijalnih objekata srazmjernih mjerila s osobom i njenim fizičkim parametrima. Na ovom nivou prostorne veličine se izražavaju u milimetrima, centimetrima, metrima i kilometrima, a vrijeme - u sekundama, minutama, satima, danima i godinama. U praktičnoj stvarnosti, makrokosmos predstavljaju makromolekule, supstance u različitim agregatnim stanjima, živi organizmi, ljudi i produkti njihovog delovanja, tj. makrotela.

Megasvet je sfera ogromnih kosmičkih razmera i brzina, udaljenost u kojoj se meri u astronomskim jedinicama, svetlosnim godinama i parsekima, a životni vek svemirskih objekata meri se milionima i milijardama godina. Ovaj nivo materije uključuje najveće materijalne objekte: zvijezde, galaksije i njihova jata.

Svaki od ovih nivoa ima svoje specifične zakone koji su nesvodivi jedan na drugi. Iako su sve ove tri sfere svijeta usko povezane jedna s drugom.

Struktura megasveta

Glavni strukturni elementi megasveta su planete i planetarni sistemi; zvijezde i zvjezdani sistemi koji formiraju galaksije; sistema galaksija koji formiraju metagalaksije.

Planete - ne-samosvetleće nebeska tela, u obliku lopte, koja se okreće oko zvijezda i reflektira njihovu svjetlost. Zbog svoje blizine Zemlji, najviše proučavane planete Sunčevog sistema su one koje se kreću oko Sunca po eliptičnim orbitama. U ovu grupu planeta spada i naša Zemlja, koja se nalazi od Sunca na udaljenosti od 150 miliona km.

Zvijezde su svjetleći (gasni) svemirski objekti nastali iz plinovito-prašnog okruženja (uglavnom vodonika i helijuma) kao rezultat gravitacijske kondenzacije. Zvijezde se nalaze na velikim udaljenostima jedna od druge i time su izolovane jedna od druge. To znači da se zvijezde praktički ne sudaraju jedna s drugom, iako je kretanje svake od njih određeno gravitacijskom silom koju stvaraju sve zvijezde u Galaksiji. Broj zvijezda u Galaksiji je oko trilion. Najbrojniji od njih su patuljci, čija je masa oko 10 puta manja od mase Sunca. U zavisnosti od svoje mase, zvijezde evoluiraju u bijele patuljke, neutronske zvijezde ili crne rupe.

Bijeli patuljak je elektronska zvijezda koja nastaje kada zvijezda u završnoj fazi svoje evolucije ima masu manju od 1,2 solarne mase. Prečnik belog patuljka jednak je prečniku naše Zemlje, temperatura dostiže oko milijardu stepeni, a gustina je 10 t/cm 3, tj. stotine puta veća od gustine Zemlje.

Neutronske zvijezde nastaju u završnoj fazi evolucije zvijezda s masom od 1,2 do 2 solarne mase. Visoke temperature i pritisci u njima stvaraju uslove za stvaranje velikog broja neutrona. U tom slučaju dolazi do vrlo brzog kompresije zvijezde, pri čemu počinju brze nuklearne reakcije u njenim vanjskim slojevima. U tom slučaju se oslobađa toliko energije da dolazi do eksplozije koja raspršuje vanjski sloj zvijezde. Njegovi unutrašnji dijelovi se brzo smanjuju. Preostali objekt naziva se neutronska zvijezda jer je napravljen od protona i neutrona. Neutronske zvijezde se također nazivaju pulsari.

Crne rupe su zvijezde u završnoj fazi svog razvoja, čija masa prelazi 2 solarne mase, a imaju prečnik od 10 do 20 km. Teorijski proračuni su pokazali da imaju gigantsku masu (10 15 g) i anomalno jako gravitaciono polje. Ime su dobili jer nemaju sjaj, a zbog svog gravitacionog polja hvataju iz svemira sva kosmička tijela i zračenje koje ne može izaći iz njih nazad, čini se da padaju u njih (uvučeni, kao u rupu ). Zbog jake gravitacije, nijedno zarobljeno materijalno tijelo ne može se pomaknuti izvan gravitacionog radijusa objekta, pa se posmatraču čine "crnim".

Zvezdani sistemi (zvezdana jata) su grupe zvezda međusobno povezane gravitacionim silama, zajedničkog porekla, sličnog hemijskog sastava i obuhvataju do stotine hiljada pojedinačnih zvezda. Postoje rasuti zvjezdani sistemi, kao što su Plejade u sazviježđu Bika. Takvi sistemi nemaju pravilan oblik. Trenutno je poznato više od hiljadu

zvezdani sistemi. Osim toga, zvjezdani sistemi uključuju globularna zvjezdana jata, koja sadrže stotine hiljada zvijezda. Gravitacijske sile drže zvijezde u takvim jatima milijardama godina. Trenutno naučnici znaju oko 150 globularnih jata.

Galaksije su skup zvjezdanih jata. Koncept "galaksije" u modernoj interpretaciji označava ogromne zvjezdane sisteme. Ovaj izraz (od grčkog "mlijeko, mliječno") skovan je za označavanje našeg zvjezdanog sistema, koji je svijetla pruga s mliječnom nijansom koja se proteže preko cijelog neba i stoga se naziva Mliječni put.

Konvencionalno, na osnovu njihovog izgleda, galaksije se mogu podijeliti u tri tipa. Prvi (oko 80%) uključuje spiralne galaksije. Kod ove vrste jasno se uočavaju jezgro i spiralni "rukavci". Drugi tip (oko 17%) uključuje eliptične galaksije, tj. one koje imaju oblik elipse. Treći tip (otprilike 3%) uključuje galaksije nepravilnog oblika koje nemaju jasno definisano jezgro. Osim toga, galaksije se razlikuju po veličini, broju zvijezda koje sadrže i sjaju. Sve galaksije su u stanju kretanja, a udaljenost između njih se stalno povećava, tj. dolazi do međusobnog udaljavanja (rasipanja) galaksija jedna od druge.

Naš solarni sistem pripada galaksiji mliječni put, koji uključuje najmanje 100 milijardi zvijezda i stoga spada u kategoriju džinovskih galaksija. Ima spljošteni oblik, u čijem se središtu nalazi jezgro sa spiralnim "rukavima" koji se protežu iz njega. Prečnik naše galaksije je oko 100 hiljada, a debljina 10 hiljada svetlosnih godina. Naša susjedna galaksija je Andromedina maglina.

Metagalaksija je sistem galaksija koji uključuje sve poznate kosmičke objekte.

Budući da se megasvijet bavi velikim udaljenostima, razvijene su sljedeće posebne jedinice za mjerenje ovih udaljenosti:

svjetlosna godina - udaljenost koju zraka svjetlosti pređe u toku jedne godine brzinom od 300.000 km/s, tj. svjetlosna godina je 10 triliona km;

Astronomska jedinica je prosječna udaljenost od Zemlje do Sunca, 1 AJ. jednako 8,3 svjetlosne minute. To znači da sunčevi zraci, nakon što su napustili Sunce, stignu do Zemlje za 8,3 minuta;

parsek je jedinica mjerenja kosmičkih udaljenosti unutar i između zvjezdanih sistema. 1 kom - 206.265 au, tj. otprilike jednako 30 triliona km, ili 3,3 svjetlosne godine.

Struktura makrokosmosa

Svaki strukturni nivo materije u svom razvoju podleže određenim zakonima, ali u isto vreme ne postoje stroge i krute granice između ovih nivoa, svi su međusobno usko povezani. Granice mikro- i makrokosmosa su pokretne; nema zasebnog mikrokosmosa i zasebnog makrokosmosa. Naravno, makro- i mega-objekti se grade od mikro-objekata. Ipak, hajde da istaknemo najvažnije objekte makrokosmosa.

Centralni koncept makrokosmosa je koncept materije, koji je u klasičnoj fizici, a to je fizika makrokosmosa, odvojen od polja. Supstanca je vrsta materije koja ima masu mirovanja. Za nas postoji u obliku fizičkih tijela koja imaju neke zajedničke parametre - specifičnu težinu, temperaturu, toplinski kapacitet, mehaničku čvrstoću ili elastičnost, toplinsku i električnu provodljivost, magnetna svojstva itd. Svi ovi parametri mogu varirati u velikoj mjeri, kako od jedne supstance do druge, tako i za istu supstancu, ovisno o vanjskim uvjetima.

Struktura mikrosvijeta

Na prijelazu XIX-XX vijeka. dogodile su se radikalne promjene u prirodnonaučnoj slici svijeta uzrokovane najnovijim naučnim otkrićima u oblasti fizike i koje su uticale na njene temeljne ideje i stavove. Kao rezultat naučnim otkrićima Pobijene su tradicionalne ideje klasične fizike o atomskoj strukturi materije. Otkriće elektrona značilo je gubitak statusa atoma kao strukturno nedjeljivog elementa materije i time radikalnu transformaciju klasičnih ideja o objektivnoj stvarnosti. Nova otkrića su omogućila:

otkriti postojanje u objektivnoj stvarnosti ne samo makro-, već i mikro-svijeta;

potvrđuju ideju relativnosti istine, što je samo korak na putu ka spoznaji osnovnih svojstava prirode;

dokazati da se materija ne sastoji od "nedjeljivog primarnog elementa" (atoma), već od beskonačne raznolikosti pojava, vrsta i oblika materije i njihovih međusobnih odnosa.

Koncept elementarnih čestica. Prelazak prirodnonaučnog znanja sa nivoa atoma na nivo elementarnih čestica doveo je naučnike do zaključka da su koncepti i principi klasične fizike neprimenljivi na proučavanje fizičkih svojstava najmanjih čestica materije (mikroobjekata), kao što su kao elektroni, protoni, neutroni, atomi koji formiraju nevidljivi mikrokosmos nas. Zbog posebnih fizičkih pokazatelja, svojstva objekata u mikrosvijetu su potpuno drugačija od svojstava objekata u makrosvijetu na koji smo navikli i udaljenom megasvijetu. Otuda se javila potreba da napustimo uobičajene ideje koje nam nameću predmeti i pojave makrosvijeta. Potraga za novim načinima opisivanja mikro-objekata doprinijela je stvaranju koncepta elementarnih čestica.

Prema ovom konceptu, glavni elementi strukture mikrosvijeta su mikročestice materije, koje nisu ni atomi ni atomska jezgra, ne sadrže nikakve druge elemente i imaju najjednostavnija svojstva. Takve čestice su nazvane elementarnim, tj. najjednostavniji, bez sastavnih dijelova.

Nakon što je ustanovljeno da atom nije posljednja "cigla" svemira, već je izgrađen od jednostavnijih elementarnih čestica, njihova potraga zauzela je glavno mjesto u istraživanjima fizičara. Istorija otkrića fundamentalnih čestica počela je krajem 19. veka, kada je 1897. godine engleski fizičar J. Thomson otkrio prvu elementarnu česticu - elektron. Istorija otkrića svih danas poznatih elementarnih čestica uključuje dvije faze.

Prva faza pada na 30-50-e godine. XX vijek Do početka 1930-ih. Otkriveni su proton i foton, 1932. godine - neutron, a četiri godine kasnije - prva antičestica - pozitron, koji je po masi jednak elektronu, ali ima pozitivan naboj. Do kraja ovog perioda postale su poznate 32 elementarne čestice, a svaka nova čestica bila je povezana sa otkrićem fundamentalno novog spektra fizičkih pojava.

Druga faza dogodila se 1960-ih, kada je ukupan broj poznatih čestica premašio 200. U ovoj fazi, akceleratori nabijenih čestica postali su glavno sredstvo otkrivanja i istraživanja elementarnih čestica. U 1970-80-im godinama. Tok otkrića novih elementarnih čestica se pojačao, a naučnici su počeli da govore o porodicama elementarnih čestica. Trenutno znanost poznaje više od 350 elementarnih čestica koje se razlikuju po masi, naboju, spinu, životnom vijeku i nizu drugih fizičkih karakteristika.

Sve elementarne čestice imaju neka zajednička svojstva. Jedno od njih je svojstvo dualnosti talas-čestica, tj. prisustvo i valnih svojstava i svojstava supstance u svim mikroobjektima.

Još jedno zajedničko svojstvo je da skoro sve čestice (osim fotona i dva mezona) imaju svoje antičestice. Antičestice su elementarne čestice slične česticama u svim aspektima, ali se razlikuju po suprotnim znakovima električnog naboja i magnetnog momenta. Nakon otkrića velikog broja antičestica, naučnici su počeli da govore o mogućnosti postojanja antimaterije, pa čak i antisveta. Kada materija dođe u kontakt sa antimaterijom, dolazi do procesa anihilacije – transformacije čestica i antičestica u fotone i mezone visokih energija (materija se pretvara u zračenje).

Još jedno važno svojstvo elementarnih čestica je njihova univerzalna međukonvertibilnost. Ovo svojstvo ne postoji ni u makro-, ni u mega-svijetu.

Nivo organizacije stvar (2)Sažetak >> Biologija

3 2. Trojstvo konceptualnog nivoa znanja iz moderne biologije…………………………………………….. 4 3. Strukturno nivoa organizaciježivi sistemi.... . 6... nivo organizacije stvar. Živa priroda (život ukratko) je takav oblik organizacije stvar on nivo ...

Osobine bioloških nivo organizacije stvar (1)

Sažetak >> Biologija

5. Strukturno nivoaživ. 6. Zaključak. 7. Spisak referenci. Uvod. Biološki nivo organizacije stvar predstavljeno...itd. Strukturno nivoa organizaciježiv. Sistem- strukturalni nivoa organizacije ima dovoljno različitih oblika živih bića...

Nasljednost. Strukturno nivoa organizacije nasledna materijal

Sažetak >> Biologija

Nasljednost. Strukturno nivoa organizacije nasledna materijal. Nasljednost. Strukturno nivoa organizacije nasledna materijal. Regulativa... Razlog – ozbiljne prepreke: - organizacija genetski materijal u obliku hromozoma -...

Strukturni nivoi organizacije materije

Naziv parametra	Značenje
Tema članka:	Strukturni nivoi organizacije materije
Rubrika (tematska kategorija)	Obrazovanje

U svom najopštijem obliku, materija je beskonačan skup svih objekata i sistema koji koegzistiraju u svijetu, ukupnost njihovih svojstava, veza, odnosa i oblika kretanja. Štoviše, uključuje ne samo sve direktno vidljive objekte i tijela prirode, već i sve što nam nije dato u osjetima. Čitav svijet oko nas pokreće materiju u njenim beskrajno raznolikim oblicima i manifestacijama, sa svim svojim svojstvima, vezama i odnosima. U ovom svijetu svi objekti imaju unutrašnji red i sistemsku organizaciju. Red se manifestuje u pravilnom kretanju i interakciji svih elemenata materije, zbog čega se oni kombinuju u sisteme. Čitav svijet se, dakle, pojavljuje kao hijerarhijski organizirani skup sistema, gdje je svaki objekat istovremeno samostalan sistem i element drugog, složenijeg sistema.

Prema savremenoj prirodno-naučnoj slici svijeta, svi prirodni objekti predstavljaju i samouređene, strukturirane, hijerarhijski organizirane sisteme. Na osnovu sistematskog pristupa prirodi, sva materija je podijeljena u dvije velike klase materijalnih sistema – neživu i živu prirodu. U sistemu nežive prirode strukturni elementi su: elementarne čestice, atomi, molekuli, polja, makroskopska tijela, planete i planetarni sistemi, zvijezde i zvjezdani sistemi, galaksije, metagalaksije i Univerzum u cjelini. Shodno tome, u divlje životinje glavni elementi su proteini i nukleinske kiseline, ćelije, jednoćelijski i višećelijski organizmi, organi i tkiva, populacije, biocenoze, živa materija planete.

Istovremeno, i neživa i živa materija uključuju niz međusobno povezanih strukturnih nivoa. Struktura je skup veza između elemenata sistema. Iz tog razloga, svaki sistem se sastoji ne samo od podsistema i elemenata, već i od različitih veza između njih. Unutar ovih nivoa glavni su -

Postoje horizontalne (koordinacione) veze, a između nivoa postoje vertikalne (subordinacijske) veze. Skup horizontalnih i vertikalnih veza omogućava stvaranje hijerarhijske strukture Univerzuma, u kojoj je glavna kvalifikaciona karakteristika veličina objekta i njegova masa, kao i njihov odnos s osobom. Na osnovu ovog kriterijuma razlikuju se sledeći nivoi materije: mikrosvet, makrosvet i megasvet.

Microworld- područje izuzetno malih, direktno neuočljivih materijalnih mikro-objekata, čija se prostorna dimenzija izračunava u rasponu od 10 -8 do 10 -16 cm, a životni vijek je od beskonačnosti do 10 - 24 s. Ovo uključuje polja, elementarne čestice, jezgre, atome i molekule.

Makrosvijet - svijet materijalnih objekata srazmjernih mjerila s osobom i njenim fizičkim parametrima. Na ovom nivou prostorne veličine se izražavaju u milimetrima, centimetrima, metrima i kilometrima, a vrijeme - u sekundama, minutama, satima, danima i godinama. U praktičnoj stvarnosti, makrokosmos je predstavljen makromolekulama, tvarima u različitim agregacijskim stanjima, živim organizmima, ljudima i proizvodima njihovih aktivnosti, ᴛ.ᴇ. makrotela.

Megaworld - sfera ogromnih kosmičkih razmera i brzina, udaljenost u kojoj se meri u astronomskim jedinicama, svetlosnim godinama i parsekima, a životni vek svemirskih objekata meri se milionima i milijardama godina. Ovaj nivo materije uključuje najveće materijalne objekte: zvijezde, galaksije i njihova jata.

Svaki od ovih nivoa ima svoje specifične zakone koji su nesvodivi jedan na drugi. Iako su sve ove tri sfere svijeta usko povezane jedna s drugom.

Strukturni nivoi organizacije materije - pojam i vrste. Klasifikacija i karakteristike kategorije "Strukturni nivoi organizacije materije" 2017, 2018.

U klasičnoj prirodnoj nauci, a pre svega, u prirodnoj nauci prošlog veka, doktrinu o principima strukturne organizacije materije predstavljao je klasični atomizam. Na atomizmu su zatvorene teorijske generalizacije koje potiču iz svake od nauka. Ideje atomizma poslužile su kao osnova za sintezu znanja i njegovog izvornog uporišta. Danas, pod uticajem naglog razvoja svih oblasti prirodnih nauka, klasični atomizam doživljava intenzivne transformacije. Najznačajnije i najšire značajnije promjene u našim idejama o principima strukturne organizacije materije su one promjene koje su izražene u sadašnjem razvoju koncepta sistema.

Opšta shema hijerarhijske stepenaste strukture materije, povezana sa prepoznavanjem postojanja relativno nezavisnih i stabilnih nivoa, čvornih tačaka u nizu podela materije, zadržava svoju snagu i heurističko značenje. Prema ovoj shemi, diskretni objekti određenog nivoa materije, ulazeći u specifične interakcije, služe kao početni u formiranju i razvoju fundamentalno novih tipova objekata sa različitim svojstvima i oblicima interakcije. Istovremeno, veća stabilnost i nezavisnost originalnih, relativno elementarnih objekata određuje ponavljajuća i trajna svojstva, odnose i obrasce objekata višeg nivoa. Ova pozicija je ista za sisteme različite prirode.

Strukturalnost i sistemska organizacija materije su među njenim najvažnijim atributima, koji izražavaju uređenost postojanja materije i specifičnih oblika u kojima se manifestuje.

Pod strukturom materije se obično podrazumeva njena struktura u makrokosmosu, tj. postojanje u obliku molekula, atoma, elementarnih čestica itd. To je zbog činjenice da je čovjek makroskopsko biće i da su mu makroskopske skale poznate, pa se koncept strukture obično povezuje s različitim mikro-objektima.

Ali ako uzmemo u obzir materiju u cjelini, onda će koncept strukture materije obuhvatiti i makroskopska tijela, sve kosmičke sisteme megasvijeta i na bilo kojoj proizvoljno velikoj prostorno-vremenskoj skali. Sa ove tačke gledišta, pojam „strukture“ se manifestuje u činjenici da postoji u obliku beskonačne raznolikosti integralnih sistema, usko međusobno povezanih, kao i u uređenosti strukture svakog sistema. Takva struktura je beskonačna u kvantitativnom i kvalitativnom smislu.

Manifestacije strukturne beskonačnosti materije su:

– neiscrpnost objekata i procesa mikrosvijeta;

– beskonačnost prostora i vremena;

– beskonačnost promjena i razvoja procesa.

Od cjelokupne raznolikosti oblika objektivne stvarnosti, samo ograničeno područje materijalnog svijeta uvijek ostaje empirijski dostupno, koje se sada proteže na skali od 10 -15 do 10 28 cm, a vremenom - do 2 × 10 9 godina.

Strukturalnost i sistemska organizacija materije su među njenim najvažnijim atributima. Oni izražavaju uređenost postojanja materije i onih specifičnih oblika u kojima se ona manifestuje.

Materijalni svijet je jedan: mislimo da su svi njegovi dijelovi - od neživih predmeta do živih bića, od nebeskih tijela do čovjeka kao člana društva - na neki način povezani.

Sistem je nešto što je na određeni način međusobno povezano i podliježe relevantnim zakonima.

Uređenost skupa podrazumeva postojanje pravilnih odnosa između elemenata sistema, što se manifestuje u obliku zakona strukturne organizacije. Svi prirodni sistemi imaju unutrašnji poredak, koji nastaje kao rezultat interakcije tela i prirodnog samorazvoja materije. Eksterno je tipično za vještačke sisteme koje je stvorio čovjek: tehničke, proizvodne, konceptualne itd.

Strukturni nivoi materije formiraju se od određenog skupa objekata bilo koje klase i karakteriše ih posebna vrsta interakcije između njihovih sastavnih elemenata.

Kriterijumi za identifikaciju različitih strukturnih nivoa su sledeći:

– prostorno-vremenske skale;

– skup bitnih svojstava;

– specifični zakoni kretanja;

– stepen relativne složenosti na koji se nailazi u procesu istorijski razvoj materija u datom području svijeta;

- neki drugi znakovi.

Trenutno poznati strukturni nivoi materije mogu se klasifikovati prema gore navedenim karakteristikama u sljedeća područja.

1. Mikrosvijet. To uključuje:

– elementarne čestice i atomska jezgra – površine reda veličine 10 – 15 cm;

– atomi i molekuli 10 –8 -10 –7 cm.

Mikrosvijet su molekule, atomi, elementarne čestice - svijet ekstremno malih mikro-objekata koji se ne mogu direktno uočiti, čija se prostorna raznolikost izračunava od 10 -8 do 10 -16 cm, a životni vijek je od beskonačnosti do 10 -24 s.

2. Makrosvijet: makroskopska tijela 10 –6 -10 7 cm.

Makrosvijet je svijet stabilnih oblika i količina srazmjernih ljudima, kao i kristalnih kompleksa molekula, organizama, zajednica organizama; svijet makro-objekata čija je dimenzija uporediva sa razmjerom ljudskog iskustva: prostorne veličine su izražene u milimetrima, centimetrima i kilometrima, a vrijeme - u sekundama, minutama, satima, godinama.

Megasvet su planete, zvezdani kompleksi, galaksije, metagalaksije - svet ogromnih kosmičkih razmera i brzina, razdaljina u kojoj se meri svetlosnim godinama, a životni vek svemirskih objekata meri se milionima i milijardama godina.

I iako ovi nivoi imaju svoje specifične zakone, mikro-, makro- i mega-svjetovi su usko povezani.

3. Megasvet: svemirski sistemi i neograničene razmere do 1028 cm.

Različite nivoe materije karakterišu različite vrste veza.

Na skali od 10-13 cm - jake interakcije, integritet jezgra je osiguran nuklearnim silama.


Integritet atoma, molekula i makrotijela osiguravaju elektromagnetne sile.


U kosmičkim razmerama - gravitacione sile.


Kako se veličina objekata povećava, energija interakcije se smanjuje. Ako energiju gravitacijske interakcije uzmemo kao jedinicu, tada će elektromagnetna interakcija u atomu biti 1039 puta veća, a interakcija između nukleona - čestica koje čine jezgro - 1041 puta veća. Što su materijalni sistemi manji, to su njihovi elementi čvršće međusobno povezani.


Podjela materije na strukturne nivoe je relativna. Na dostupnim prostorno-vremenskim skalama, struktura materije se manifestuje u njenoj sistemskoj organizaciji, postojanju u vidu mnoštva hijerarhijski međusobno povezanih sistema, u rasponu od elementarnih čestica do Metagalaksije.


Govoreći o strukturalnosti - unutrašnjem rasparčavanju materijalne egzistencije, može se primijetiti da je, koliko god širok raspon svjetonazora nauke, usko povezan s otkrivanjem sve više i više novih strukturnih formacija. Na primjer, ako je ranije pogled na Univerzum bio ograničen na Galaktiku, a zatim proširen na sistem galaksija, sada se Metagalaksija proučava kao poseban sistem sa specifičnim zakonima, unutrašnjim i vanjskim interakcijama.


U modernoj nauci široko se koristi metoda strukturne analize koja uzima u obzir sistematičnost objekata koji se proučavaju. Na kraju krajeva, struktura je unutrašnje rasparčavanje materijalnog postojanja, način postojanja materije. Strukturni nivoi materije formiraju se od određenog skupa objekata bilo koje vrste i karakterišu se na poseban način interakcije između njihovih sastavnih elemenata, u odnosu na tri glavne sfere objektivne stvarnosti, ovi nivoi izgledaju ovako (tabela 1).


Tabela 1 – Strukturni nivoi materije


Neorganska priroda	Živa priroda	Društvo
Submicroelementary	Biološki makromolekularni	Pojedinac
Mikroelementarni	Cellular	Porodica
Nuklearni	Mikroorganski	Timovi
Atomic	Organi i tkiva	Velike društvene grupe (klase, nacije)
Molekularno	Telo kao celina	država (civilno društvo)
Makro nivo	Populacije	Državni sistemi
Mega nivo (planete, zvezdano-planetarni sistemi, galaksije)	Biocenoza	Čovečanstvo u celini
Mega nivo (metagalaksije)	Biosfera	Noosfera

Svaka od sfera objektivne stvarnosti uključuje niz međusobno povezanih strukturalnih nivoa. Unutar ovih nivoa dominantni su odnosi koordinacije, a među nivoima dominantni odnosi subordinacije.


Sistematsko proučavanje materijalnih objekata uključuje ne samo uspostavljanje načina za opisivanje odnosa, veza i strukture mnogih elemenata, već i identifikaciju onih od njih koji formiraju sistem, tj. osigurati odvojeno funkcioniranje i razvoj sistema. Sistematski pristup materijalnim formacijama pretpostavlja mogućnost razumijevanja dotičnog sistema na višem nivou. Sistem obično karakteriše hijerarhijska struktura, tj. sekvencijalno uključivanje sistema nižeg nivoa u sistem višeg nivoa.


Dakle, struktura materije na nivou nežive prirode (anorganske) uključuje elementarne čestice, atome, molekule (predmete mikrosvijeta, makrotijela i objekte megasvijeta: planete, galaksije, metagalaktički sistemi itd.). Metagalaksija se često poistovjećuje sa cijelim Univerzumom, ali Univerzum se razumijeva u izuzetno širokom smislu riječi; identičan je cjelokupnom materijalnom svijetu i pokretnoj materiji, koja može uključivati ​​mnoge metagalaksije i druge kosmičke sisteme.


Divlji svijet je također strukturiran. Razlikuje biološki nivo i društveni nivo. Biološki nivo uključuje podnivoe:


– makromolekule (nukleinske kiseline, DNK, RNK, proteini);


– ćelijski nivo;


– mikroorganizmi (jednoćelijski organizmi);


– organi i tkiva tijela u cjelini;


– stanovništvo;


– biocenotički;


– biosfera.


Glavni koncepti ovog nivoa na posljednja tri podnivoa su koncepti biotopa, biocenoze, biosfere, koji zahtijevaju objašnjenje.


Biotop je skup (zajednica) jedinki iste vrste (na primjer, čopor vukova) koji se mogu križati i razmnožavati svoju vrstu (populaciju).


Biocenoza je skup populacija organizama u kojima su otpadni proizvodi jednih uvjeti za postojanje drugih organizama koji naseljavaju područje kopna ili vode.


Biosfera je globalni sistem života, onaj dio geografske sredine (donji dio atmosfere, gornji dio litosfere i hidrosfera), koji je stanište živih organizama, obezbjeđujući uslove neophodne za njihov opstanak (temperatura, tlo, itd.), nastala kao rezultat interakcije biocenoza.


Opća osnovaživot na biološkom nivou - organski metabolizam (razmjena materije, energije i informacija sa okruženje) - manifestira se na bilo kojem od odabranih podnivoa:


– na nivou organizama metabolizam znači asimilaciju i disimilaciju kroz unutarćelijske transformacije;


– na nivou ekosistema (biocenoza), sastoji se od lanca transformacija supstance koju prvobitno asimiliraju organizmi proizvođači preko organizama potrošača i organizama razarača koji pripadaju različitim vrstama;


– na nivou biosfere dešava se globalna cirkulacija materije i energije uz direktno učešće faktora na kosmičkom nivou.


U određenoj fazi razvoja biosfere nastaju posebne populacije živih bića, koje su zahvaljujući svojoj sposobnosti za rad formirale jedinstven nivo - društveni. Društvena stvarnost u strukturnom aspektu podijeljena je na podnivoe: pojedinci, porodice, različiti timovi (industrijski), društvene grupe itd.


Strukturni nivo društvene aktivnosti je u dvosmislenim linearnim odnosima jedan s drugim (na primjer, nivo nacija i nivo država). Preplitanje različitih nivoa unutar društva rađa ideju o dominaciji slučajnosti i haosa u društvenim aktivnostima. Ali pažljiva analiza otkriva prisustvo fundamentalnih struktura u njemu – glavnih sfera javni život, a to su materijalna i proizvodna, društvena, politička, duhovna sfera, koje imaju svoje zakone i strukture. Svi su oni, u određenom smislu, podređeni unutar društveno-ekonomske formacije, duboko strukturirani i određuju genetsko jedinstvo društvenog razvoja u cjelini.


Dakle, bilo koja od tri područja materijalne stvarnosti formirana je iz niza specifičnih strukturnih nivoa, koji su u strogom redu unutar određenog područja stvarnosti.


Prijelaz iz jednog područja u drugo povezan je sa usložnjavanjem i povećanjem broja formiranih faktora koji osiguravaju integritet sistema. Unutar svakog od strukturnih nivoa postoje odnosi subordinacije ( molekularnom nivou uključuje atomsku, a ne obrnuto). Obrasci novih nivoa su nesvodivi na obrasce nivoa na osnovu kojih su nastali i vode za dati nivo organizacije materije. Strukturna organizacija, tj. sistematičnost je način postojanja materije.


2. TRI “SLIKE” BIOLOGIJE. TRADICIONALNA ILI NATURALISTIČKA BIOLOGIJA


Možemo govoriti i o tri glavna pravca biologije ili, slikovito rečeno, o tri slike biologije:


1. Tradicionalna ili naturalistička biologija. Njegov predmet proučavanja je živa priroda u njenom prirodnom stanju i nepodijeljenom integritetu – „Hram prirode“, kako ga je nazvao Erazmo Darvin. Porijeklo tradicionalna biologija datiraju iz srednjeg vijeka, iako je sasvim prirodno podsjetiti se ovdje na djela Aristotela, koji je razmatrao pitanja biologije, biološkog napretka i pokušavao sistematizirati žive organizme („ljestve prirode“). Formiranje biologije u samostalnu nauku – naturalističku biologiju – datira od 18. i 19. stoljeća. Prva faza naturalističke biologije obilježena je stvaranjem klasifikacija životinja i biljaka. Tu spadaju poznata klasifikacija C. Linnaeusa (1707 – 1778), koja je tradicionalna sistematizacija biljnog svijeta, kao i klasifikacija J.-B. Lamarck, koji je primijenio evolucijski pristup klasifikaciji biljaka i životinja. Tradicionalna biologija ni danas nije izgubila na značaju. Kao dokaz navode poziciju ekologije među biološkim naukama, kao i u čitavoj prirodnoj nauci. Njegova pozicija i autoritet su trenutno izuzetno visoki, a prvenstveno se zasniva na principima tradicionalne biologije, budući da proučava međusobne odnose organizama (biotički faktori) i sa okolinom (abiotički faktori).


2. Funkcionalno-hemijska biologija, koja odražava konvergenciju biologije sa egzaktnim fizičkim i hemijskim naukama. Karakteristika fizičko-hemijske biologije je široka upotreba eksperimentalnih metoda koje omogućavaju proučavanje žive materije na submikroskopskom, supramolekularnom i molekularnom nivou. Jedna od najvažnijih grana fizičke i hemijske biologije je molekularna biologija- nauka koja proučava strukturu makromolekula koji su u osnovi žive materije. Biologiju se često naziva jednom od vodećih nauka 21. veka.


Najvažnije eksperimentalne metode koje se koriste u fizičko-hemijskoj biologiji uključuju metodu obilježenih (radioaktivnih) atoma, metode rendgenske difrakcijske analize i elektronske mikroskopije, metode frakcioniranja (na primjer, odvajanje različitih aminokiselina), korištenje kompjutera itd.


3. Evolucijska biologija. Ova grana biologije proučava obrasce istorijskog razvoja organizama. Trenutno je koncept evolucionizma postao, zapravo, platforma na kojoj se odvija sinteza heterogenog i specijalizovanog znanja. Osnova moderne evolucijske biologije je Darwinova teorija. Zanimljivo je i da je Darwin u svoje vrijeme uspio identificirati takve činjenice i obrasce koji imaju univerzalni značaj, tj. teorija koju je stvorio primjenjiva je na objašnjenje pojava koje se javljaju ne samo u živoj, već i u neživoj prirodi. Trenutno su evolutivni pristup usvojile sve prirodne nauke. Istovremeno, evoluciona biologija je samostalna oblast znanja, sa svojim problemima, metodama istraživanja i perspektivama razvoja.


Trenutno se pokušavaju sintetizirati ova tri pravca („slike“) biologije i formirati samostalnu disciplinu – teorijsku biologiju.


4. Teorijska biologija. Cilj teorijske biologije je razumjeti najosnovnije i najopćenitije principe, zakone i svojstva u osnovi žive materije. Ovdje različite studije iznose različita mišljenja o pitanju šta bi trebalo da postane temelj teorijske biologije. Pogledajmo neke od njih:


Aksiomi biologije. B.M. Mednikov, istaknuti teoretičar i eksperimentator, izveo je 4 aksioma koji karakteriziraju život i razlikuju ga od “neživota”.


Aksiom 1. Svi živi organizmi moraju se sastojati od fenotipa i programa za njegovu izgradnju (genotip), koji se nasljeđuje s generacije na generaciju. Ne nasljeđuje se struktura, već opis strukture i upute za njenu izradu. Život na osnovu samo jednog genotipa ili jednog fenotipa je nemoguć, jer u ovom slučaju, nemoguće je osigurati ni samoreprodukciju strukture ni njeno samoodržavanje. (D. Neumann, N. Wiener).


Aksiom 2. Genetski programi ne nastaju iznova, već se repliciraju na matrični način. Gen prethodne generacije se koristi kao matrica na kojoj se gradi gen buduće generacije. Život je matrično kopiranje praćeno samosastavljanjem kopija (N.K. Koltsov).


Aksiom 3. U procesu prenošenja s generacije na generaciju, genetski programi se, kao rezultat mnogih razloga, mijenjaju nasumično i neusmjereno, a tek slučajno se te promjene ispostavljaju kao adaptivne. Odabir nasumičnih promjena nije samo osnova evolucije života, već i razlog njegovog nastanka, jer bez mutacija selekcija ne funkcionira.


Aksiom 4.
U procesu formiranja fenotipa, slučajne promjene u genetskim programima se umnožavaju, što omogućava njihov odabir faktorima okoline. Zbog povećanja slučajnih promjena u fenotipovima, evolucija žive prirode je u osnovi nepredvidljiva (N.V. Timofeev-Resovsky).


E.S. Bauer (1935) je postavio princip stabilne neravnoteže živih sistema kao glavnu karakteristiku života.


L. Bertalanffy (1932) smatra da su biološki objekti otvoreni sistemi u stanju dinamičke ravnoteže.


E. Schrödinger (1945), B.P. Astauri su zamislili stvaranje teorijske biologije po ugledu na teorijsku fiziku.


S. Lem (1968) iznio je kibernetičko tumačenje života.


5. A.A. Malinovsky (1960) je predložio matematičke i sistemske metode kao osnovu za teorijsku biologiju.

Moskovska otvorena društvena akademija

Departman za matematičke i opšte prirodne nauke

Akademska disciplina:

Koncepti savremene prirodne nauke.

Apstraktna tema:

Strukturni nivoi organizacije materije.

Fakultet dopisnog obrazovanja

grupa broj: FEB-3.6

Supervizor:

Moskva 2009

UVOD

I. Strukturni nivoi organizacije materije: mikro-, makro-, mega-svetovi

1.1 Moderan izgled o strukturnoj organizaciji materije

II. Struktura i njena uloga u organizaciji živih sistema

2.1 Sistem i cjelina

2.2 Dio i element

2.3 Interakcija dijela i cjeline

III. Atom, čovjek, Univerzum - dugačak lanac komplikacija

ZAKLJUČAK LITERATURA

Uvod

Svi objekti prirode (živa i neživa priroda) mogu se predstaviti kao sistem koji ima karakteristike koje karakterišu njihove nivoe organizacije. Koncept strukturnih nivoa žive materije uključuje ideje sistematičnosti i povezane organizacije integriteta živih organizama. Živa materija je diskretna, tj. podijeljen je na sastavne dijelove niže organizacije koji imaju specifične funkcije. Strukturni nivoi se razlikuju ne samo po klasama složenosti, već i po obrascima funkcionisanja. Hijerarhijska struktura je takva da svaki viši nivo ne kontroliše, već uključuje niži. Dijagram najpreciznije odražava holističku sliku prirode i nivo razvoja prirodne nauke u cjelini. Uzimajući u obzir nivo organizacije, može se razmotriti hijerarhija struktura organizacije materijalnih objekata žive i nežive prirode. Ova hijerarhija struktura počinje od elementarnih čestica i završava se sa živim zajednicama. Koncept strukturalnih nivoa je prvi put predložen 1920-ih. našeg veka. U skladu s tim, strukturni nivoi se razlikuju ne samo po klasama složenosti, već i po obrascima funkcionisanja. Koncept uključuje hijerarhiju strukturnih nivoa, u kojoj je svaki sljedeći nivo uključen u prethodni.

Svrha ovog rada je proučavanje koncepta strukturne organizacije materije.

I. Strukturni nivoi organizacije materije: mikro-, makro-, megasvetovi

U modernoj nauci, osnova za ideje o strukturi materijalnog svijeta je sistemski pristup, prema kojem bilo koji objekt materijalnog svijeta, bilo da je to atom, planeta, itd. može se posmatrati kao sistem – složena formacija koja uključuje komponente, elemente i veze između njih. Element u u ovom slučaju označava minimalni, dalji nedeljivi deo datog sistema.

Skup veza između elemenata čini strukturu sistema, a stabilne veze određuju urednost sistema. Horizontalne veze koordiniraju i osiguravaju korelaciju (konzistentnost) sistema; nijedan dio sistema se ne može promijeniti bez promjene ostalih dijelova. Vertikalne veze su veze subordinacije; neki elementi sistema su podređeni drugima. Sistem ima znak integriteta - to znači da svi njegovi sastavni dijelovi, kada se spoje u cjelinu, čine kvalitetu koja se ne može svesti na kvalitete pojedinačnih elemenata. Prema savremenim naučnim shvatanjima, svi prirodni objekti su uređeni, strukturirani, hijerarhijski organizovani sistemi.

U najopštijem smislu riječi “sistem” označava bilo koji predmet ili bilo koju pojavu svijeta oko nas i predstavlja međusobnu povezanost i interakciju dijelova (elemenata) unutar cjeline. Struktura je unutrašnja organizacija sistema, koja doprinosi povezivanju njegovih elemenata u jedinstvenu cjelinu i daje mu jedinstvena svojstva. Struktura određuje redoslijed elemenata objekta. Elementi su sve pojave, procesi, kao i svaka svojstva i odnosi koji su u bilo kojoj vrsti međusobne veze i korelacije jedni s drugima.

U razumijevanju strukturne organizacije materije, koncept „razvoja“ igra važnu ulogu. Koncept razvoja nežive i žive prirode smatra se nepovratnom usmjerenom promjenom strukture prirodnih objekata, budući da struktura izražava nivo organizacije materije. Najvažnije svojstvo konstrukcije je njena relativna stabilnost. Struktura je opšti, kvalitativno definisan i relativno stabilan poredak unutrašnjih odnosa između podsistema određenog sistema. Koncept „nivoa organizacije“, za razliku od koncepta „strukture“, uključuje ideju promene struktura i njihovog redosleda tokom istorijskog razvoja sistema od trenutka njegovog nastanka. Iako promjena strukture može biti nasumična i ne uvijek usmjerena, promjena na nivou organizacije se dešava na neophodan način.

Sistemi koji su dostigli odgovarajući nivo organizacije i imaju određenu strukturu stiču sposobnost korišćenja informacija kako bi kroz upravljanje održali nepromenjen (ili povećali) svoj nivo organizacije i doprineli konstantnosti (ili smanjenju) svoje entropije ( entropija je mjera nereda). Prirodne i druge nauke donedavno su mogle bez holističkog, sistematskog pristupa svojim predmetima proučavanja, bez uzimanja u obzir proučavanja procesa formiranja stabilnih struktura i samoorganizacije.

Trenutno, problemi samoorganizacije, proučavani u sinergetici, postaju aktuelni u mnogim naukama, od fizike do ekologije.

Zadatak sinergetike je da razjasni zakonitosti organizovanja organizacije i nastanka reda. Za razliku od kibernetike, ovdje akcenat nije na procesima upravljanja i razmjene informacija, već na principima izgradnje organizacije, njenog nastanka, razvoja i samokomplikovanja (G. Haken). U istraživanjima je posebno akutno pitanje optimalnog uređenja i organizacije globalnih problema- energetske, ekološke i mnoge druge koje zahtijevaju privlačenje ogromnih resursa.

1.1 SAVREMENI POGLED NA STRUKTURNU ORGANIZACIJU MATERIJE

U klasičnoj prirodnoj nauci, doktrinu o principima strukturne organizacije materije predstavljao je klasični atomizam. Ideje atomizma poslužile su kao temelj za sintezu svih znanja o prirodi. U 20. vijeku klasični atomizam doživio je radikalne transformacije.

Moderni principi strukturne organizacije materije povezane su sa razvojem sistemskih koncepata i uključuju određena konceptualna znanja o sistemu i njegovim karakteristikama koje karakterišu stanje sistema, njegovo ponašanje, organizaciju i samoorganizaciju, interakciju sa okolinom, svrsishodnost i predvidljivost ponašanja. , i druga svojstva.

Najjednostavnija klasifikacija sistema je podeliti ih na statičke i dinamičke, što je, uprkos svojoj pogodnosti, još uvek uslovno, jer sve na svetu je u stalnoj promeni. Dinamički sistemi se dijele na determinističke i stohastičke (vjerovatne). Ova klasifikacija se zasniva na prirodi predviđanja dinamike ponašanja sistema. Takvi sistemi se proučavaju u mehanici i astronomiji. Nasuprot tome, stohastički sistemi, koji se obično nazivaju vjerovatno-statistički, bave se masovnim ili ponavljajućim slučajnim događajima i pojavama. Stoga predviđanja u njima nisu pouzdana, već samo vjerovatnoća.

Na osnovu prirode interakcije sa okolinom razlikuju se otvoreni i zatvoreni (izolovani) sistemi, a ponekad se razlikuju i delimično otvoreni sistemi. Ova klasifikacija je uglavnom uslovna, jer ideja o zatvorenim sistemima nastala je u klasičnoj termodinamici kao određena apstrakcija. Velika većina, ako ne i svi, sistemi su otvorenog koda.

Mnogi složeni sistemi koji se nalaze u društvenom svijetu su usmjereni ka cilju, tj. usmjereni na postizanje jednog ili više ciljeva, a u različitim podsistemima i na različitim nivoima organizacije ti ciljevi mogu biti različiti, pa čak i doći u sukob jedan s drugim.

Klasifikacija i proučavanje sistema omogućili su razvoj nove metode spoznaje, koja je nazvana sistemski pristup. Primjena sistemskih ideja u analizi ekonomskih i društvenih procesa doprinijela je nastanku teorije igara i teorije odlučivanja. Najznačajniji korak u razvoju sistemske metode bila je pojava kibernetike kao opšte teorije upravljanja u tehnički sistemi, živi organizmi i društvo. Iako su individualne teorije upravljanja postojale prije kibernetike, stvaranje jedinstvenog interdisciplinarnog pristupa omogućilo je da se otkrije dublje i opšti obrasci menadžment kao proces akumulacije, prenosa i transformacije informacija. Sama kontrola se vrši pomoću algoritama koje obrađuju kompjuteri.

Univerzalna teorija sistema, koja je odredila osnovnu ulogu sistemske metode, izražava, s jedne strane, jedinstvo materijalnog svijeta, as druge strane, jedinstvo naučna saznanja. Važna posljedica ovakvog razmatranja materijalnih procesa bilo je ograničenje uloge redukcije u znanju sistema. Postalo je jasno da što se neki procesi više razlikuju od drugih, što su kvalitativno heterogeniji, to ih je teže reducirati. Stoga se zakoni složenijih sistema ne mogu u potpunosti svesti na zakone nižih oblika ili jednostavnijih sistema. Kao antipod redukcionističkom pristupu nastaje holistički pristup (od grčkog holos - cjelina), prema kojem cjelina uvijek prethodi dijelovima i uvijek je važnija od dijelova.

Svaki sistem je cjelina koju čine njegovi međusobno povezani i međusobno povezani dijelovi. Dakle, proces spoznaje prirodnih i društvenih sistema može biti uspješan samo kada se njihovi dijelovi i cjelina proučavaju ne u suprotnosti, već u međusobnoj interakciji.

Moderna nauka sisteme posmatra kao složene, otvorene, sa mnogo mogućnosti za nove načine razvoja. Procesi razvoja i funkcionisanja složenog sistema imaju prirodu samoorganizacije, tj. nastanak interno konzistentnog funkcionisanja usled unutrašnjih veza i veza sa spoljašnjim okruženjem. Samoorganizacija je prirodni naučni izraz procesa samokretanja materije. Sistemi žive i nežive prirode imaju sposobnost samoorganizacije, kao i veštački sistemi.

U savremenom naučno utemeljenom konceptu sistemske organizacije materije obično se razlikuju tri strukturna nivoa materije:

mikrosvijet - svijet atoma i elementarnih čestica - ekstremno malih direktno neuočljivih objekata, dimenzija od 10-8 cm do 10-16 cm, i životnog vijeka - od beskonačnosti do 10-24 s.

makrokosmos je svijet stabilnih oblika i količina srazmjernih ljudima: zemaljske udaljenosti i brzine, mase i zapremine; dimenzija makro objekata je uporediva sa skalom ljudskog iskustva - prostorne dimenzije od delića milimetra do kilometara i vremenske dimenzije od delića sekunde do godina.

megasvet – svet svemira (planete, zvezdani kompleksi, galaksije, metagalaksije); svijet ogromnih kosmičkih razmjera i brzina, udaljenost se mjeri svjetlosnim godinama, a vrijeme se mjeri milionima i milijardama godina;

Proučavanje hijerarhije strukturnih nivoa prirode povezano je sa rešavanjem složenog problema određivanja granica ove hijerarhije kako u megasvetu tako iu mikrosvetu. Objekti svake sljedeće faze nastaju i razvijaju se kao rezultat kombinacije i diferencijacije određenih skupova objekata prethodne faze. Sistemi postaju sve više i više nivoa. Složenost sistema se povećava ne samo zato što se povećava broj nivoa. Razvoj novih odnosa između nivoa i sa okruženjem koji je zajednički za takve objekte i njihove asocijacije postaje bitan.

Mikrosvijet, kao podnivo makrosvjetova i megasvjetova, ima potpuno jedinstvena svojstva i stoga se ne može opisati teorijama vezanim za druge razine prirode. Konkretno, ovaj svijet je inherentno paradoksalan. Na njega se ne odnosi princip „sastoji se od“. Dakle, kada se dvije elementarne čestice sudare, ne nastaju manje čestice. Nakon sudara dva protona nastaju mnoge druge elementarne čestice - uključujući protone, mezone i hiperone. Fenomen „višestrukog rađanja“ čestica objasnio je Heisenberg: prilikom sudara velika kinetička energija se pretvara u materiju, a mi posmatramo višestruko rađanje čestica. Mikrosvijet se aktivno proučava. Ako su prije 50 godina bile poznate samo 3 vrste elementarnih čestica (elektron i proton kao najmanje čestice materije i foton kao minimalni dio energije), sada je otkriveno oko 400 čestica. Drugo paradoksalno svojstvo mikrokosmosa povezano je s dualnom prirodom mikročestice, koja je i val i korpuskula. Stoga se ne može striktno nedvosmisleno lokalizirati u prostoru i vremenu. Ova karakteristika se ogleda u Heisenbergovom principu relacije nesigurnosti.

Nivoi organizacije materije koje posmatraju ljudi savladavaju se uzimajući u obzir prirodne uslove života ljudi, tj. uzimajući u obzir naše zemaljske zakone. Međutim, to ne isključuje pretpostavku da na nivoima koji su dovoljno udaljeni od nas mogu postojati oblici i stanja materije koje karakterišu potpuno drugačija svojstva. U tom smislu, naučnici su počeli da razlikuju geocentrične i negeocentrične materijalne sisteme.

Geocentrični svijet je referentni i osnovni svijet njutnovskog vremena i euklidskog prostora, opisan skupom teorija vezanih za objekte na zemaljskoj skali. Negeocentrični sistemi su posebna vrsta objektivne stvarnosti koju karakterišu različiti tipovi atributa, drugačiji prostor, vreme, kretanje od zemaljskih. Postoji pretpostavka da su mikrosvijet i megasvijet prozori u negeocentrične svjetove, što znači da njihovi obrasci, barem donekle, omogućavaju da se zamisli drugačija vrsta interakcije nego u makrosvijetu ili geocentričnom tipu stvarnosti.

Ne postoji stroga granica između megasveta i makrosveta. Obično se veruje da on

počinje sa udaljenostima od oko 107 i masama od 1020 kg. Referentna tačka za početak megasvijeta može biti Zemlja (prečnik 1,28 × 10 + 7 m, masa 6 × 1021 kg). Budući da se megasvijet bavi velikim udaljenostima, uvode se posebne jedinice za njihovo mjerenje: astronomska jedinica, svjetlosna godina i parsek.

Astronomska jedinica (a.e.) – prosječna udaljenost od Zemlje do Sunca je 1,5 × 1011 m.

Svjetlosna godina – udaljenost koju svjetlost prijeđe u jednoj godini, odnosno 9,46 × 1015 m.

Parsec (paralaksa druga) – udaljenost na kojoj je godišnja paralaksa zemljine orbite (tj. ugao pod kojim je vidljiva velika poluosa Zemljine orbite, smještena okomito na liniju vida) jednaka jednoj sekundi. Ova udaljenost je jednaka 206265 AJ. = 3,08×1016 m = 3,26 St. G.

Nebeska tijela u Univerzumu formiraju sisteme različite složenosti. Tako nastaje Sunce i 9 planeta koje se kreću oko njega Solarni sistem. Najveći dio zvijezda u našoj galaksiji koncentrisan je u disku vidljivom sa Zemlje "sa strane" u obliku maglovite trake koja prelazi nebesku sferu - Mliječni put.

Sva nebeska tela imaju svoju istoriju razvoja. Starost Univerzuma je 14 milijardi godina. Starost Sunčevog sistema procjenjuje se na 5 milijardi godina, Zemlje - na 4,5 milijardi godina.

Još jedna tipologija materijalnih sistema danas je prilično rasprostranjena. To je podjela prirode na neorgansku i organsku, u kojoj društveni oblik materije zauzima posebno mjesto. Neorganska materija su elementarne čestice i polja, atomska jezgra, atomi, molekuli, makroskopska tijela, geološke formacije. Organska materija takođe ima višeslojnu strukturu: predćelijski nivo - DNK, RNK, nukleinske kiseline; ćelijski nivo – nezavisno postojeći jednoćelijski organizmi; višećelijski nivo – tkiva, organi, funkcionalni sistemi (nervni, cirkulatorni, itd.), organizmi (biljke, životinje); supraorganizmske strukture – populacije, biocenoze, biosfera. Društvena materija postoji samo zahvaljujući aktivnostima ljudi i obuhvata posebne podstrukture: pojedinca, porodicu, grupu, kolektiv, državu, naciju itd.

II. STRUKTURA I NJENA ULOGA U ORGANIZACIJI ŽIVOTNIH SISTEMA

2.1 SISTEM I CELINA

Sistem je kompleks elemenata koji međusobno djeluju. U prevodu sa grčkog, to je celina sastavljena od delova, veza.

Nakon što je prošao dugo istorijska evolucija, koncept sistema od sredine 20. veka. postaje jedan od ključnih naučnih pojmova.

Primarne ideje o sistemu nastale su u antičke filozofije kao sređenost i vrijednost bića. Koncept sistema sada ima izuzetno širok opseg primene: skoro svaki objekat se može smatrati sistemom.

Svaki sistem karakteriše ne samo prisustvo veza i odnosa između njegovih sastavnih elemenata, već i njegovo neraskidivo jedinstvo sa okruženjem.

Mogu se razlikovati različite vrste sistema:

Po prirodi veze između dijelova i cjeline - neorganski i organski;

Prema oblicima kretanja materije - mehaničko, fizičko, hemijsko, fizičko-hemijsko;

U odnosu na kretanje – statistički i dinamički;

Po vrsti promjene - nefunkcionalni, funkcionalni, razvojni;

Po prirodi razmene sa okruženjem - otvoreni i zatvoreni;

Po stepenu organizacije - jednostavni i složeni;

Po stepenu razvoja - niži i viši;

Po prirodi porijekla - prirodni, vještački, mješoviti;

Prema smjeru razvoja - progresivni i regresivni.

Prema jednoj od definicija, cjelina je nešto što ne nedostaje niti jedan od dijelova od kojih se naziva cjelina. Cjelina nužno pretpostavlja sistematsku organizaciju svojih komponenti.

Koncept cjeline odražava harmonično jedinstvo i interakciju dijelova prema određenom uređenom sistemu.

Sličnost pojmova cjeline i sistema poslužila je kao osnova za njihovu potpunu identifikaciju, što nije sasvim tačno. U slučaju sistema, ne radi se o jednom objektu, već o grupi objekata u interakciji koji međusobno utiču jedni na druge. Kako sistem nastavlja da se poboljšava prema uređenosti svojih komponenti, on može postati integralni. Koncept cjeline karakterizira ne samo mnogostrukost njenih sastavnih komponenti, već i činjenicu da su povezanost i interakcija dijelova prirodni, proizašli iz unutrašnjih potreba razvoja dijelova i cjeline.

Dakle, cjelina je posebna vrsta sistema. Koncept cjeline je odraz unutrašnje neophodne, organske prirode odnosa između komponenti sistema, a ponekad promjena jedne od komponenti neminovno uzrokuje jednu ili drugu promjenu u drugoj, a često iu cijelom sistemu. .

Svojstva i mehanizam cjeline kao višeg nivoa organizacije u odnosu na dijelove koji je organizuju ne mogu se objasniti samo kroz sumiranje svojstava i momenata djelovanja ovih dijelova, posmatranih izolovano jedan od drugog. Nova svojstva cjeline nastaju kao rezultat interakcije njenih dijelova, pa je za upoznavanje cjeline potrebno, uz poznavanje karakteristika dijelova, poznavati i zakon organizacije cjeline, tj. zakon kombinovanja delova.

Budući da je cjelina kao kvalitativna sigurnost rezultat interakcije njenih komponenti, potrebno je zadržati se na njihovim karakteristikama. Kao komponente sistema ili celine, komponente ulaze u različite odnose jedna sa drugom. Odnosi između elemenata mogu se podijeliti na "element - struktura" i "dio - cjelina". U sistemu celine posmatra se podređenost delova celini. Sistem cjeline karakterizira činjenica da može stvoriti organe koji mu nedostaju.

2.2 DIO I ELEMENT

Element je komponenta objekta koja može biti indiferentna prema specifičnostima objekta. U kategoriji strukture mogu se pronaći veze i odnosi između elemenata koji su indiferentni prema njenoj specifičnosti.

Dio je također sastavni dio predmeta, ali, za razliku od elementa, dio je komponenta koja nije ravnodušna prema specifičnostima objekta u cjelini (na primjer, stol se sastoji od dijelova - poklopca i nogu, kao i elementi - vijci, vijci, koji se mogu koristiti za pričvršćivanje drugih predmeta: ormara, ormarića itd.)

Živi organizam kao cjelina sastoji se od mnogih komponenti. Neki od njih će biti jednostavno elementi, drugi u isto vrijeme dijelovi. Dijelovi su samo one komponente koje su svojstvene funkcijama života (metabolizam, itd.): vanćelijska živa materija; ćelija; tekstil; organ; sistem organa.

Svi oni imaju inherentne funkcije živih bića, svi obavljaju svoje specifične funkcije u sistemu organizacije cjeline. Dakle, dio je sastavni dio cjeline, čije funkcioniranje određuje priroda, suština same cjeline.

Osim dijelova, tijelo sadrži i druge komponente koje same po sebi nemaju funkcije života, tj. su nežive komponente. Ovo su elementi. Neživi elementi prisutni su na svim nivoima sistemske organizacije žive materije:

U protoplazmi ćelije nalaze se zrna škroba, kapi masti, kristali;

U višećelijskom organizmu, nežive komponente koje nemaju vlastiti metabolizam i sposobnost da se sami razmnožavaju uključuju kosu, kandže, rogove, kopita i perje.

Dakle, dio i element čine neophodne komponente organizacije živih bića kao integralnog sistema. Bez elemenata (neživih komponenti) funkcioniranje dijelova (živih komponenti) je nemoguće. Dakle, samo potpuno jedinstvo i elemenata i dijelova, tj. nežive i žive komponente, čini sistemsku organizaciju života, njegov integritet.

2.2.1 ODNOS KATEGORIJA DIO I ELEMENT

Odnos između kategorija dio i element je vrlo kontradiktoran. Sadržaj kategoričkog dijela razlikuje se od elementa kategorije: elementi su svi sastavni dijelovi cjeline, bez obzira da li je u njima izražena specifičnost cjeline ili ne, a dijelovi su samo oni elementi u kojima je specifičnost objekta kao cjelina direktno se izražava, pa je stoga kategorija dijela uža od kategorije elementa. S druge strane, sadržaj kategorije dijela je širi od kategorije elementa, jer samo određeni skup elemenata čini dio. I to se može pokazati u odnosu na bilo koju cjelinu.

To znači da postoje određeni nivoi ili granice u strukturnoj organizaciji cjeline koje odvajaju elemente od dijelova. Istovremeno, razlika između kategorija dio i element je vrlo relativna, jer se oni mogu međusobno transformirati, na primjer, organi ili ćelije, dok funkcionišu, podliježu uništavanju, što znači da se iz dijelova pretvaraju u elemente i poroke. obrnuto, opet se grade od neživog, tj. elementi i postaju dijelovi. Elementi koji se ne izlučuju iz organizma mogu se pretvoriti u naslage soli, koje su već dio organizma, i to prilično nepoželjne.

2.3 INTERAKCIJA DIJELA I CJELINE

Interakcija dijela i cjeline je da jedno pretpostavlja drugo, oni su ujedinjeni i ne mogu postojati jedno bez drugog. Ne postoji cjelina bez dijela i obrnuto: nema dijelova izvan cjeline. Dio postaje dio samo u sistemu cjeline. Dio dobija svoje značenje samo kroz cjelinu, kao što je cjelina interakcija dijelova.

U interakciji dijela i cjeline vodeća, određujuća uloga pripada cjelini. Dijelovi organizma ne mogu postojati samostalno. Predstavljajući privatne adaptivne strukture organizma, dijelovi nastaju tokom razvoja evolucije zarad cijelog organizma.

Odlučujuću ulogu cjeline u odnosu na dijelove u organskoj prirodi najbolje potvrđuju fenomeni autotomije i regeneracije. Gušter uhvaćen za rep bježi, ostavljajući vrh repa za sobom. Ista stvar se dešava sa kandžama rakova i rakova. Autotomija, tj. samorezanje repa kod guštera, kandži kod rakova i rakova, zaštitna je funkcija koja doprinosi adaptaciji organizma, razvijena u evolucijskom procesu. Tijelo žrtvuje svoj dio u interesu spašavanja i očuvanja cjeline.

Fenomen autotomije primećuje se u slučajevima kada je telo u stanju da vrati izgubljeni deo. Dio gušterovog repa koji nedostaje ponovo izrasta (ali samo jednom). Rakovi i rakovi također često rastu od lomljenih kandži. To znači da je tijelo sposobno prvo da izgubi dio da bi spasilo cjelinu, da bi potom ovaj dio obnovilo.

Fenomen regeneracije dalje pokazuje podređenost dijelova cjelini: cjelina nužno zahtijeva ispunjenje, u jednom ili drugom stepenu, izgubljenih dijelova. Moderna biologija otkrili da ne samo nisko organizirana bića (biljke i protozoe), već i sisari imaju regenerativnu sposobnost.

Postoji nekoliko vrsta regeneracije: obnavljaju se ne samo pojedinačni organi, već i čitavi organizmi iz pojedinih njegovih dijelova (hidra iz prstena isječenog iz sredine tijela, protozoe, koralni polipi, annelids, morske zvijezde, itd.). U ruskom folkloru poznajemo Zmiju-Gorinjiča, kojoj su dobri ljudi odsjekli glave, koja je odmah ponovo izrasla... Općenito biološki gledano, regeneracija se može smatrati sposobnošću odraslog organizma da se razvija.

Međutim, određujuća uloga cjeline u odnosu na dijelove ne znači da su dijelovi lišeni svoje specifičnosti. Odlučujuća uloga cjeline pretpostavlja ne pasivnu, već aktivnu ulogu dijelova, usmjerenu na osiguranje normalnog života organizma u cjelini. Potčinjeni cjelokupnom sistemu cjeline, dijelovi zadržavaju relativnu nezavisnost i autonomiju. S jedne strane, dijelovi djeluju kao komponente cjeline, as druge, sami su jedinstvene integralne strukture, sistemi sa svojim specifičnim funkcijama i strukturama. U višećelijskom organizmu, od svih delova, ćelije predstavljaju najviši nivo integriteta i individualnosti.

Činjenica da delovi zadržavaju svoju relativnu nezavisnost i autonomiju omogućava relativnu nezavisnost u proučavanju pojedinih sistema organa: kičmene moždine, autonomnog nervnog sistema, probavnog sistema itd., što je od velikog značaja za praksu. Primjer za to je proučavanje i otkrivanje unutrašnjih uzroka i mehanizama relativne samostalnosti malignih tumora.

Relativna neovisnost dijelova, u većoj mjeri nego životinja, svojstvena je biljkama. Karakterizira ih stvaranje nekih dijelova od drugih - vegetativna reprodukcija. Svi su vjerovatno u životu vidjeli reznice drugih biljaka cijepljene na, na primjer, stablo jabuke.

3..ATOM, ČOVJEK, UNIVERZUM - DUGA LANAC KOMPLIKACIJA

U modernoj nauci široko se koristi metoda strukturne analize koja uzima u obzir sistematičnost objekta koji se proučava. Na kraju krajeva, struktura je unutrašnje rasparčavanje materijalnog postojanja, način postojanja materije. Strukturni nivoi materije formiraju se od određenog skupa objekata bilo koje vrste i karakteriše ih poseban način interakcije između njihovih sastavnih elemenata; u odnosu na tri glavne sfere objektivne stvarnosti, ovi nivoi izgledaju ovako.

STRUKTURNI NIVOI MATERIJE
	Neorganski		Društvo
1	Submicroelementary	Biološki makromolekularni	Pojedinac
2	Mikroelementarni	Cellular	Porodica
3	Nuklearni	Mikroorganski	Timovi
4	Atomic	Organi i tkiva	Velike društvene grupe (klase, nacije)
5	Molekularno	Telo kao celina	država (civilno društvo)
6	Makro nivo	Populacija	Državni sistemi
7	Mega nivo (planete, zvezdano-planetarni sistemi, galaksije)	Biocenoza	Čovječanstvo
8	Meta nivo (metagalaksije)	Biosfera	Noosfera

Svaka od sfera objektivne stvarnosti uključuje niz međusobno povezanih strukturalnih nivoa. Unutar ovih nivoa dominantni su odnosi koordinacije, a među nivoima subordinacioni.

Sistematsko proučavanje materijalnih objekata uključuje ne samo uspostavljanje načina za opisivanje odnosa, veza i strukture mnogih elemenata, već i identifikaciju onih od njih koji formiraju sistem, odnosno osiguravaju odvojeno funkcioniranje i razvoj sistema. Sistematski pristup materijalnim formacijama pretpostavlja mogućnost razumijevanja dotičnog sistema na višem nivou. Sistem obično karakteriše hijerarhijska struktura, odnosno sekvencijalno uključivanje sistema nižeg nivoa u sistem višeg nivoa. Dakle, struktura materije na nivou nežive prirode (anorganske) uključuje elementarne čestice, atome, molekule (predmete mikrosvijeta, makrotijela i objekte megasvijeta: planete, galaksije, metagalaktički sistemi itd.). Metagalaksija se često poistovjećuje sa cijelim Univerzumom, ali Univerzum se razumijeva u izuzetno širokom smislu riječi; identičan je cjelokupnom materijalnom svijetu i pokretnoj materiji, koja može uključivati ​​mnoge metagalaksije i druge kosmičke sisteme.

Divlji svijet je također strukturiran. Razlikuje biološki nivo i društveni nivo. Biološki nivo uključuje podnivoe:

Makromolekule (nukleinske kiseline, DNK, RNK, proteini);

Cellular level;

Mikroorganski (jednoćelijski organizmi);

Organi i tkiva tijela u cjelini;

Populacija;

Biocenotic;

Biosfera.

Glavni koncepti ovog nivoa na posljednja tri podnivoa su koncepti biotopa, biocenoze, biosfere, koji zahtijevaju objašnjenje.

Biotop je skup (zajednica) iste vrste (na primjer, čopor vukova), koji se može ukrštati i proizvoditi vlastitu vrstu (populacije).

Biocenoza je skup populacija organizama u kojima su otpadni proizvodi jednih uvjeti za postojanje drugih organizama koji naseljavaju područje kopna ili vode.

Biosfera je globalni sistem života, onaj dio geografske sredine (donji dio atmosfere, gornji dio litosfere i hidrosfera), koji je stanište živih organizama, obezbjeđujući uslove neophodne za njihov opstanak (temperatura, tlo itd.), nastalih kao rezultat interakcije biocenoza.

Opća osnova života na biološkom nivou - organski metabolizam (razmjena materije, energije i informacija sa okolinom) manifestuje se na bilo kom od identifikovanih podnivoa:

Na nivou organizama, metabolizam znači asimilaciju i disimilaciju kroz unutarćelijske transformacije;

Na nivou ekosistema (biocenoza), sastoji se od lanca transformacije supstance koju su prvobitno asimilirali organizmi proizvođači preko organizama potrošača i organizama razarača koji pripadaju različitim vrstama;

Na nivou biosfere odvija se globalna cirkulacija materije i energije uz direktno učešće faktora kosmičke skale.

U određenoj fazi razvoja biosfere nastaju posebne populacije živih bića, koje su zahvaljujući svojoj sposobnosti za rad formirale jedinstven nivo - društveni. Društvena aktivnost u strukturnom aspektu podijeljena je na podnivoe: pojedinci, porodice, različiti timovi (industrijski), društvene grupe itd.

Strukturni nivo društvene aktivnosti je u dvosmislenim linearnim odnosima jedan s drugim (na primjer, nivo nacija i nivo država). Preplitanje različitih nivoa unutar društva rađa ideju o dominaciji slučajnosti i haosa u društvenim aktivnostima. Ali pažljiva analiza otkriva prisustvo fundamentalnih struktura u njemu – glavnih sfera društvenog života, a to su materijalna i proizvodna, društvena, politička, duhovna sfera, koje imaju svoje zakone i strukture. Svi su oni, u određenom smislu, podređeni unutar društveno-ekonomske formacije, duboko strukturirani i određuju genetsko jedinstvo društvenog razvoja u cjelini. Dakle, bilo koja od tri područja materijalne stvarnosti formirana je iz niza specifičnih strukturnih nivoa, koji su u strogom redu unutar određenog područja stvarnosti. Prijelaz iz jednog područja u drugo povezan je sa usložnjavanjem i povećanjem broja formiranih faktora koji osiguravaju integritet sistema. Unutar svakog od strukturnih nivoa postoje odnosi subordinacije (molekularni nivo uključuje atomski nivo, a ne obrnuto). Obrasci novih nivoa su nesvodivi na obrasce nivoa na osnovu kojih su nastali i vode za dati nivo organizacije materije. Strukturna organizacija, tj. sistematičnost je način postojanja materije.

Zaključak

U modernoj nauci široko se koristi metoda strukturne analize koja uzima u obzir sistematičnost objekata koji se proučavaju. Na kraju krajeva, struktura je unutrašnje rasparčavanje materijalnog postojanja, način postojanja materije.

Strukturni nivoi organizacije materije građeni su po principu piramide: najviši nivoi se sastoje od velikog broja nižih nivoa. Niži nivoi su osnova postojanja materije. Bez ovih nivoa, dalja izgradnja „piramide materije“ je nemoguća. Viši (složeni) nivoi se formiraju kroz evoluciju - postepeno prelazeći od jednostavnog ka složenom. Strukturni nivoi materije formiraju se od određenog skupa objekata bilo koje vrste i karakteriše ih poseban način interakcije između njihovih sastavnih elemenata.

Svi objekti žive i nežive prirode mogu se predstaviti u obliku određenih sistema koji imaju specifične karakteristike i svojstva koja karakterišu njihov nivo organizacije. Uzimajući u obzir nivo organizacije, može se razmotriti hijerarhija struktura organizacije materijalnih objekata žive i nežive prirode. Ova hijerarhija struktura počinje od elementarnih čestica, koje predstavljaju početni nivo organizacije materije, a završava se živim organizacijama i zajednicama - viši nivoi organizacije.

Koncept strukturnih nivoa žive materije uključuje ideje sistematičnosti i povezanog organskog integriteta živih organizama. Međutim, istorija teorije sistema počela je mehaničkim shvatanjem organizacije žive materije, prema kojem se sve više svodilo na niže: životni procesi - na skup fizičkih i hemijskih reakcija, a organizacija tela - na interakcija molekula, ćelija, tkiva, organa itd.

Bibliografija

1. Danilova V.S. Osnovni pojmovi savremene prirodne nauke: Proc. priručnik za univerzitete. – M., 2000. – 256 str.

2. Naydysh V.M. Koncepti savremene prirodne nauke: Udžbenik.. Ed. 2., revidirano i dodatne – M.; Alpha-M; INFRA-M, 2004. – 622 str.

3. Ruzavin G.I. Koncepti savremene prirodne nauke: Udžbenik za univerzitete. – M., 2003. – 287 str.

4. Koncept moderne prirodne nauke: Ed. Profesor S.I. Samygina, Serija "Udžbenici i nastavna sredstva" - 4. izd., revidirano. i dodatne – Rostov n/a: “Phoenix”.2003 -448c.

5. Dubnischeva T.Ya. Koncept modernih prirodnih nauka: tutorial za studente univerziteti / 6. izd., ispravljeno. i dodatne –M; Izdavački centar "Akademija", -20006.-608c.