Естествознание на молекулярном уровне. 2

Федеральное агентство  по образованию РФ

ГОУ ВПО Российский государственный торгово-экономический университет

Омский институт

Контрольная работа

по курсу «Концепции современного естествознания»

Вариант №6

Естествознание на молекулярном уровне

Выполнила:

Студентка 1 курса ЭУ

Заочной сокращенной формы обучения

№ зачетной книжки СЭУ-10-17

Лукина Екатерина Александровна

Проверила: д.ф.н., профессор

Дмитриева Лариса Михайловна

Омск 2010 
Содержание

Введение

Естествознание –  это система наук о природе, в которую входят такие науки, как физика, химия, биология и другие естественные науки.

 Целью данной работы является рассмотрение темы «Естествознание на молекулярном уровне» с помощью следующих задач:

1. история химии. Общие положения органической и неорганической химии;

2. реакционная способность веществ, важнейшие химические связи и методы исследования веществ

3. условия существования жизни, связи и функции живого вещества

4. молекулярные основы  эволюции.

Из предложенных задач видно, что изучение молекулярного уровня в организации живой материи объединяет в себе две науки – химию и биологию.

Молекулярно-генетический уровень. Это наиболее элементарный характерный для жизни уровень. Как бы сложно или просто ни было строение любого живого организма, они все состоят из одинаковых молекулярных соединений. Примером этого являются нуклеиновые кислоты, белки, углеводы и другие сложные молекулярные комплексы органических и неорганических веществ. Их называют иногда биологическими макромолекулярными веществами. На молекулярном начинаются и осуществляются важнейшие процессы жизнедеятельности: дыхание, обмен веществ и энергии, кодирование и передача наследственной информации и др. На этом уровне исследуются и проблемы происхождения жизни, и эволюция, и механизмы преобразования энергии.

На молекулярном уровне Знание закономерностей молекулярно-генетического  уровня живой материи – необходимая  предпосылка понимания всех жизненных  процессов.

1. История развития химии,  алхимия

История химии изучает  и описывает сложный процесс накопления специфических знаний, относящихся к изучению свойств и превращений веществ; её можно рассматривать как пограничную область знания, которая связывает явления и процессы, относящиеся к развитию химии, с историей человеческого общества. При изучении истории развития химии возможны два взаимно дополняющих подхода: хронологический и содержательный.¹

При хронологическом  подходе историю химии принято  подразделять на несколько периодов. Следует учитывать, что периодизация истории химии, будучи достаточно условной и относительной, имеет скорее дидактический смысл. При этом на поздних этапах развития науки (в случае химии – уже с начала XIX века) в связи с её дифференциацией неизбежны отступления от хронологического порядка изложения, поскольку приходится отдельно рассматривать развитие каждого из основных разделов науки.

Как правило, большинство  историков химии выделяют следующие  основные этапы её развития:

1.  Предалхимический  период: до III в. н.э.

В предалхимическом периоде  теоретический и практический аспекты знаний о веществе развивались относительно независимо друг от друга. Происхождение свойств вещества рассматривала античная натурфилософия, практические операции с веществом являлись прерогативой ремесленной химии.

2.  Алхимический период: III – XVII вв.

Алхимический период, в свою очередь, разделяется на три  подпериода – александрийскую (греко-египетскую), арабскую и европейскую алхимию. Алхимический период – это время  поисков философского камня, считавшегося необходимым для осуществления трансмутации металлов. В этом периоде происходило зарождение экспериментальной химии и накопление запаса знаний о веществе; алхимическая теория, основанная на античных философских представлениях об элементах, была тесно связана с астрологией и мистикой. Наряду с химико-техническим "златоделием" алхимический период примечателен также и созданием уникальной системы мистической философии.

3.  Период становления  (объединения): XVII – XVIII вв.

В период становления  химии как науки произошла  её полная рационализация. Химия освободилась от натурфилософских и алхимических взглядов на элементы как на носители определённых качеств. Завершившая этот период химическая революция окончательно придала химии вид самостоятельной (хотя и тесно связанной с другими отраслями естествознания) науки, занимающейся экспериментальным изучением состава тел.

4.  Период количественных  законов (атомно-молекулярной теории): 1789 – 1860 гг.

Период количественных законов, ознаменовавшийся открытием  главных количественных закономерностей химии – стехиометрических законов, и формированием атомно-молекулярной теории, окончательно завершил превращение химии в точную науку, основанную не только на наблюдении, но и на измерении.

5.  Период классической  химии: 1860 г. – конец XIX в.

Период классической химии характеризуется стремительным развитием науки: были созданы периодическая система элементов, теория валентности и химического строения молекул, стереохимия, химическая термодинамика и химическая кинетика; блестящих успехов достигли прикладная неорганическая химия и органический синтез.  В связи с ростом объёма знаний о веществе и его свойствах началась дифференциация химии – выделение её отдельных ветвей, приобретающих черты самостоятельных наук.

6.  Современный период: с начала XX века по настоящее время.

В начале ХХ века произошла  революция в физике: на смену системе  знаний о материи, основанной на механике Ньютона, пришли квантовая теория и  теория относительности. Установление делимости атома и создание квантовой  механики вложили новое содержание в основные понятия химии. Появление принципиально новых физических методов исследования предоставило химикам невиданные ранее возможности для изучения состава, структуры и реакционной способности вещества. Всё это в совокупности обусловило в числе прочих достижений и блестящие успехи биологической химии второй половины XX века – установление строения белков и ДНК, познание механизмов функционирования клеток живого организма.

Колыбелью химии принято  считать Александрийскую академию. Основанная Александром Македонским в 332 г до н.э. новая столица Египта – Александрия – быстро стала крупнейшим торговым и культурным центром античного Средиземноморья. Птолемей Сотер, соратник Александра, ставший после смерти последнего (323 до н.э.) царём Египта, основал Александрийскую академию, которая вместе с созданным при ней крупнейшим хранилищем античных рукописей – Александрийской библиотекой (около 700 000 рукописей) – просуществовала около тысячи лет (до VII в. н.э.).

Греки принесли в Египет свою натурфилософию, прежде всего учение Платона и Аристотеля. Именно в Александрийской академии произошло соединение теории (античной натурфилософии) и практических знаний о веществах, их свойствах и превращениях; из этого соединения и зародилась новая наука – khemeia. Само название химии обычно считается происходящим от древнего названия Египта – Кем или Хем – и, по-видимому, оно должно было означать нечто вроде "египетского искусства". Впервые слово "химия" встречается в книге сицилийского астронома и математика Юлиуса Матерна Фирмика (336 г. н. э.).

В 529 г. римский папа Григорий I запретил чтение древних книг и  занятие математикой и философией; христианская Европа погрузилась во мрак раннего средневековья. Формально  Александрийская академия прекратила свое существование после завоевания Египта арабами  в 640 г. Однако научные и культурные традиции греческой школы на Востоке сохранялись какое-то время в Византийской империи, а затем они были восприняты арабским миром.

В VII веке началось победоносное шествие новой мировой религии – ислама – что привело к созданию огромного Халифата. Арабские халифы, подражая Александру Македонскому, покровительствовали наукам. Слово khemeia преобразовалось в арабском языке в al-khimiya, давшее название описываемому этапу.

Среди арабских учёных выделяется знаменитый бухарский врач Абу Али аль Хусейн ибн Абдаллах ибн Сина, или Авиценна (980-1037), явившийся первым критиком идеи трансмутации металлов, каковую он считал невозможной, и считавший основной задачей алхимии приготовление лекарственных средств.

В целом именно во время  арабского этапа были созданы  основные теории алхимии, разработан понятийный аппарат, лабораторная техника и  методика эксперимента. Арабские алхимики добились несомненных практических успехов – ими выделены сурьма, мышьяк и, по-видимому, фосфор, получены уксусная кислота и растворы сильных минеральных кислот. Арабская алхимия, в отличие от александрийской, была вполне рациональна; мистические элементы в ней представляли собой скорее дань традиции. Важнейшей заслугой арабских алхимиков стало создание рациональной фармации, развившей традиции античной медицины.

После XII века по ряду причин (как внутренних, так и внешних) арабская алхимия начала приходить  в упадок. Последним крупным арабским алхимиком стал Ал Джилдаки (первая половина XIV в.), написавший ряд сочинений, очень полно суммирующих труды его предшественников. Центр научной мысли переместился в Европу.²

Алхимия существовала как  в европейской научной традиции, так и в китайской. Европейские  алхимики, чье мировоззрение определялось тремя авраамическими религиями (иудаизм, христианство, ислам) развивали лишь «внешнюю» алхимию, как набор магических приемов приготовления философского камня (эликсира бессмертия). Несмотря на обширные знания, полученные в результате экспериментов, теоретические воззрения алхимиков отставали на несколько веков. Как теорию алхимики использовали учение Аристотеля (384- 322 гг до н.э.) о четырех принципах природы (холод, тепло, сухость и влажность) и четырех элементах (земля, огонь, воздух и вода), впоследствии добавив к ним растворимость (соль), горючесть (серу) и металличность (ртуть). В Китае, где мирно сосуществовали три религиозных учения – даосизм, конфуцианство и буддизм – внешняя вещественная алхимия была отвергнута как ложная, и развилась «алхимия дао» – целостное учение о достижении долголетия и бессмертия. Китайские алхимические практики в настоящее время известны и в России – оздоровительная система «ци гун», гимнастика «тай цзи-цюань», боевые искусства. Глубинная философия алхимиков заключается в том, что, прежде чем на основании ограниченных знаний преобразовывать мир, нужно очистить и преобразовать себя, как часть Природы. Одна из важнейших предпосылок «Великого делания» алхимиков (получения «философского камня») – воспитание в себе «чувства вещества», того резонанса исследователя и предмета исследования, при котором человек ощущает вещество «изнутри».³

В начале XVI века в алхимии  начинается новая эра. Ее возникновение  и развитие связано с учениями Парацельса (1493- 1541) и Агриколы (1494- 1555). Парацельс утверждал, что основной задачей химии является изготовление лекарств, а не золота и серебра. Парацельс имел большой успех, предложив лечить некоторые болезни, используя простые неорганические соединения вместо органических экстрактов.

В XVII веке теория алхимии  уже не отвечала требованиям практики. В 1661 г. Бойль выступил против господствующих в химии представлений и подверг  жесточайшей критике теорию алхимиков. Он впервые определил центральный  объект исследования химии: попытался дать определение химического элемента. Бойль считал, что элемент-это предел разложения вещества на составные части. Разлагая природные вещества на их составные, исследователи сделали много важных наблюдений, открыли новые элементы и соединения. Химики стали изучать, что из чего состоит. В 1700 году Шталем была развита флогистонная теория, согласно которой все тела, способные гореть и окисляться, содержат вещество флогистон. При горении или окислении флогистон покидает тело, в чем и состоит сущность этих процессов. За время почти столетнего господства теории флогистона были открыты многие газы, изучены различные металлы, оксиды, соли. Однако противоречивость этой теории тормозила дальнейшее развитие химии.

В 1772-1777 годах Лавуазье, в результате проведенных им экспериментов, доказал, что процесс горения является реакцией соединения кислорода воздуха и горящего вещества. Таким образом, теория флогистона была опровергнута.

В XVIII веке химия начинает развиваться как точная наука. В  начале 19 в. англичанин Дж. Дальтон ввёл понятие атомного веса. Каждый химический элемент получил свою важнейшую характеристику. Атомно-молекулярное учение стало основой теоретической химии. Благодаря этому учению Д. И. Менделеев открыл периодический закон, названный его именем, и составил периодическую таблицу элементов [6]. В 19 в. чётко определились два основных раздела химии: органическая и неорганическая.

2. Неорганическая и органическая  химия

Неорганическая химия  изучает химические элементы и образуемые ими простые и сложные вещества (кроме органических соединений углерода, которые изучаются органической химией). История развития неорганической химии тесно связана с общей историей химии (результатом изучения неорганических веществ явились важнейшие достижения химии кон. 18 - нач. 19 вв., напр. создание кислородной теории горения, открытие законов стехиометрии). Теоретические основы неорганической химии периодический закон и периодическая система элементов Менделеева. Современная неорганическая химия изучает строение и свойства неорганических веществ с использованием не только химических, но и физических методов. Неорганическая химия - научная база основной химической промышленности (производство солей, кислот, щелочей) и металлургии. Становлению неорганической химии как науки послужили работы М. В. Ломоносова и А. Лавуазье. Ломоносов сформулировал закон сохранения вещества и движения (1748), определил химию как науку об изменениях, происходящих в сложных веществах, приложил атомистические представления к объяснению химических явлений, предложил (1752) деление веществ на органические и неорганические, показал, что увеличение веса металлов при обжигании происходит за счёт присоединения некоторой части воздуха (1756), Лавуазье опроверг гипотезу флогистона, показал роль кислорода в процессах обжигания и горения, конкретизировал понятие химического элемента, создал первую рациональную химическую номенклатуру (1787). В начале 19 в. Дж. Дальтон ввёл в химию атомизм, открыл закон кратных отношений и дал первую таблицу атомных весов химических элементов. Тогда же были открыты законы Гей-Люссака (1805-08), закон постоянства состава (Ж. Пруст, 1808) и закон Авогадро (1811). В 1-й половине 19 в. И. Берцелиус окончательно утвердил атомизм в химии. В середине 19 в. были сформулированы и разграничены понятия атома, молекулы и эквивалента (Ш. Жерар, С. Канниццаро). К тому времени было известно свыше 60 химических элементов. Проблему их рациональной классификации разрешило открытие в 1869 периодического закона Менделеева и построение периодической системы элементов Менделеева. На основе своих открытий Д. И. Менделеев исправил атомные веса многих элементов и предсказал атомные веса и свойства ещё неизвестных тогда элементов. После их открытия периодический закон получил всеобщее признание и стал прочной научной основой химии.

На рубеже 19 и 20 вв. в  истории неорганической химии произошло  крупное событие - были открыты инертные газы, которые Д. И. Менделеев по предложению У. Рамзая включил в особую (нулевую) группу своей периодической системы элементов (впоследствии были включены в 8-ю группу). Ещё более значительным было открытие самопроизвольной радиоактивности урана (А. Беккерель, 1896) и тория (М. Склодовская-Кюри и независимо немецкий учёный Г. Шмидт, 1898), за которым последовало открытие радиоактивных элементов Po и Ra (М. Склодовская-Кюри, П. Кюри, 1898). Эти открытия привели к обнаружению существования изотопов, к созданию радиохимии и теории строения атома (Э. Резерфорд, 1911, Н. Бор, 1913, и др.).

Органическая химия изучает  вещества, содержащие в своем составе углерод, за исключением окиси углерода, углекислого газа и солей угольной кислоты (эти соединения по свойствам ближе к неорганическим соединениям).В первой половине XIX века было предложено выделить соединения углерода в самостоятельную химическую дисциплину - органическую химию.

Исторически первой теорией органической химии стала теория радикалов (Ж.Дюма, Ю.Либих, И.Берцелиус). По мнению авторов, многие превращения органических соединений протекают так, что некоторые  группы атомов (радикалы), не изменяясь, переходят из одного органического соединения в другое. Однако вскоре было установлено, что в органических радикалах атомы водорода могут замещаться даже на такие отличные от водорода по химической природе атомы, как атомы хлора, и при этом тип химического соединения сохраняется.

Теорию радикалов сменила более  совершенная и охватывающая больший  экспериментальный материал теория типов (О.Лоран, Ш.Жерар, Ж.Дюма). Теория типов классифицировала органические вещества по типам превращений. К типу водорода относили углеводороды, к типу хлороводорода - галогенопроизводные, к типу воды - спирты, эфиры, кислоты и их ангидриды, к типу аммиака - амины. Однако накапливающийся огромный экспериментальный материал уже не укладывался в известные типы и, кроме того, теория типов не могла предсказать существование и пути синтеза новых органических соединений. Развитие науки требовало создания новой, более прогрессивной теории, для рождения которой уже существовали некоторые предпосылки: установлена четырехвалентность углерода (А.Кекуле и А.Кольбе, 1857 год), показана способность атома углерода образовывать цепочки атомов (А.Кекуле и А.Купер, 1857 год).⁴

В настоящее время органическая и неорганическая химии являются самостоятельными науками.

3. Реакционная способность веществ, анализ и синтез

В самостоятельную науку выделяют также и физическую химию, которая  объясняет химические явления и  устанавливает их закономерности на основе общих принципов физики. Одним  из разделов физической химии является химическая кинетика, которая занимается изучением скорости и особенностей протекания химических реакций.

Основополагающим для химической кинетики является представление о  том, что исходные вещества, вступающие в химическую реакцию, чрезвычайно  редко непосредственно превращаются в ее продукты. В большинстве случаев реакция проходит ряд последовательных и параллельных стадий, на которых образуются и расходуются промежуточные вещества. Число последовательных стадий может быть очень велико — в цепных реакциях их десятки и сотни тысяч. Время жизни промежуточных веществ весьма разнообразно: одни вполне стабильны, другие существуют доли секунды. Изучение скорости протекания химических процессов показало, что химические реакции протекают тем быстрее, чем выше температура, давление и концентрация реагентов — в этом случае чаще происходит столкновение молекул реагирующих веществ, реакция идет быстрее. На скорость некоторых химических реакций можно влиять присутствием небольшого количества определенных веществ, которые сами в реакции участия не принимают. Вещества эти называются катализаторами. Катализаторы бывают положительными, ускоряющими реакцию, и отрицательными — замедляющими ее. Каталитическое ускорение химической реакции называется катализом и является важнейшим приемом современной химической технологии (производство полимерных материалов, синтетического топлива и др.). Благодаря катализу существенно повысилась эффективность экономики химической промышленности, поскольку ускорение химических реакций заметно влияет на снижение издержек производства.

Любое вещество имеет свое строение и состав, от которых зависит степень  устойчивости по отношению к внешним  воздействиям. Такую структуру веществ  изучает аналитическая химия.

Анализ — необходимый этап в  познании объекта. С древнейших времен анализ применялся, например, для разложения на составляющие некоторых веществ. В частности, уже в Древнем Риме анализ использовался для проверки качества золота и серебра в виде так называемого купелирования (анализируемое вещество взвешивалось до и после нагрева). Постепенно формировалась аналитическая химия, которую по праву можно называть матерью современной химии: ведь прежде чем применять то или иное вещество в конкретных целях, необходимо выяснить его химический состав. Заметим, что метод анализа сыграл в свое время важную роль в крушении теории флогистона. Теория флогистона тормозила развитие химии.

Новые открытия и полнейшая  неудача попыток обнаружить флогистон  аналитическим путем постепенно расшатывали теорию. Однако в науке  Нового времени аналитический метод был абсолютизирован. В указанный период ученые, изучая природу, «рассекали ее на части» (по выражению Ф. Бэкона) и, исследуя части, не замечали значения целого. Это было результатом метафизического метода мышления, который господствовал тогда в умах естествоиспытателей. Несомненно, анализ занимает важное место в изучении объектов материального мира. Но он составляет лишь первый этап процесса познания. Если бы, скажем, химики ограничивались только анализом, т. е. выделением и изучением отдельных химических элементов, то они не смогли бы познать все те сложные вещества, в состав которых входят эти элементы. Сколь бы глубоко ни были изучены, например, свойства углерода и водорода, по этим сведениям еще ничего нельзя сказать о многочисленных веществах, состоящих из различного сочетания этих химических элементов. Для постижения объекта как единого целого нельзя ограничиваться изучением лишь его составных частей. В процессе познания необходимо вскрывать объективно существующие связи между ними, рассматривать их в совокупности, в единстве.⁵ Осуществить этот второй этап в процессе познания — перейти от изучения отдельных составных частей объекта к изучению его как единого связанного целого — возможно только в том случае, если метод анализа дополняется другим методом — синтезом. В процессе синтеза производится соединение воедино составных частей (сторон, свойств, признаков и т. п.) изучаемого объекта, расчлененных в результате анализа. На этой основе происходит дальнейшее изучение объекта, но уже как единого целого. При этом синтез не означает простого механического соединения разъединенных элементов в единую систему. Он раскрывает место и роль каждого элемента в системе целого, устанавливает их взаимосвязь и взаимообусловленность, т. е. позволяет понять подлинное диалектическое единство изучаемого объекта. Анализ и синтез с успехом используются и в сфере мыслительной деятельности человека, т. е. в теоретическом познании. Но и здесь, как и на эмпирическом уровне познания, анализ и синтез — это не две оторванные друг от друга операции. По своему существу они — как бы две стороны единого аналитико-синтетического метода познания. Как подчеркивал Ф. Энгельс, «мышление состоит столько же в разложении предметов сознания на их элементы, сколько в объединении связанных друг с другом элементов в некоторое единство. Без анализа нет синтеза». С помощью анализа и синтеза ученые установили, что все вещества состоят из молекул, которые, в свою очередь, состоят из устойчивых групп соединенных друг с другом атомов.

4. Важнейшие химические  связи и методы исследования  веществ

С открытием сложного строения атома стали ясны причины  связи атомов, взаимодействующих  друг с другом. В частности, химические связи указывают на взаимодействия атомных электрических зарядов, носителями которых оказываются электроны и ядра атомов. Осуществляют химические связи между атомами электроны, расположенные на внешней оболочке и связанные с ядром наименее прочно. Их назвали валентными электронами. В зависимости от характера взаимодействия между этими электронами различают ковалентную, ионную и металлическую химические связи.

Ковалентная связь осуществляется за счет образования электронных  пар, в одинаковой мере принадлежащих  обоим атомам. Ионная связь представляет собой электростатическое притяжение между ионами, образованное за счет полного смещения электрической пары к одному из атомов. Металлическая связь – это связь между положительными ионами в кристаллах атомов металлов, образующихся за счет притяжения электронов, но перемещающихся по кристаллу в свободном виде.

Химическая связь является взаимодействием, которое связывает  отдельные атомы в более сложные  образования: в молекулы, ионы, кристаллы, т.е. в те структурные уровни организации  материи, которые изучает химическая наука. ⁶

Изучение различных химических связей, энергетики химических реакций, реакционной способности веществ и т.д. не обходится без основных методов исследования веществ: наблюдения, эксперимента, измерения.

Наблюдение – есть чувственное отражение предметов  и явлений внешнего мира. Это исходный метод эмпирического познания, позволяющий получить некоторую первичную информацию об объектах окружающей действительности.

Научное наблюдение (в  отличие от обыденных, повседневных наблюдений) характеризуется рядом  особенностей: целенаправленностью (наблюдение должно вестись для решения поставленной задачи исследования, а внимание наблюдателя фиксироваться только на явлениях, связанных с этой задачей); планомерностью (наблюдение должно проводиться строго по плану, составленному исходя из задачи исследования); активностью (исследователь должен активно искать, выделять нужные ему моменты в наблюдаемом явлении, привлекая для этого свои знания и опыт, используя различные технические средства наблюдения).

 По способу проведения  наблюдения могут быть непосредственными и опосредованными. При непосредственных наблюдениях те или иные свойства, стороны объекта отражаются, воспринимаются органами чувств человека. Комплексное восприятие наблюдаемых явлений, избирательная

способность человеческого зрения и логический анализ результатов наблюдений — это те уникальные свойства метода визуальных наблюдений, которыми не обладает никакой набор аппаратуры. «Возможности визуального метода наблюдений существенно увеличиваются, если использовать инструменты, расширяющие границы человеческого зрения. Подобно развитию технических средств дальних наблюдений, создание в XVII веке оптического микроскопа, а много позднее, уже в XX веке, и электронного микроскопа позволило исследователям наблюдать удивительный мир микрообъектов и микроявлений. Наблюдения могут нередко играть важную эвристическую роль в научном познании. В процессе наблюдений могут быть открыты совершенно новые явления, позволяющие обосновать ту или иную научную гипотезу.

Эксперимент – более  сложный метод эмпирического познания по сравнению с наблюдением. Он предполагает активное, целенаправленное и строго контролируемое воздействие исследователя на изучаемый объект для выявления и изучения тех или иных его сторон, свойств, связей. При этом экспериментатор может: преобразовывать исследуемый объект, создавать искусственные условия его изучения, вмешиваться в естественное течение процессов.

Исходя из методики проведения и получаемых результатов, эксперименты можно разделить на качественные и количественные. Качественные эксперименты носят поисковый характер и не приводят к получению каких-либо количественных соотношений. Они позволяют лишь выявить действие тех или иных факторов на изучаемое явление. Количественные эксперименты направлены на установление точных количественных зависимостей в исследуемом. В реальной практике экспериментального исследования оба указанных типа экспериментов реализуются, как правило, в виде последовательных этапов развития познания.

В зависимости от характера  проблем, решаемых в ходе экспериментов, последние обычно подразделяются на исследовательские и проверочные. Исследовательские эксперименты дают возможность обнаружить у объекта новые, неизвестные свойства. Результатом такого эксперимента могут быть выводы, не вытекающие из имевшихся знаний об объекте исследования.

Проверочные эксперименты служат для проверки, подтверждения  тех или иных теоретических построений. Так, существование целого ряда элементарных частиц (позитрона, нейтрино и др.) было вначале предсказано теоретически, и лишь позднее они были обнаружены экспериментальным путем. Проникновение человеческого познания в микромир потребовало проведения экспериментальных исследований, в которых нельзя было пренебречь воздействием прибора на объект (точнее сказать, микрообъект) познания. Эксперимент позволяет изучать объект в «очищенном» виде, т. е. устранять всякого рода побочные факторы, наслоения, затрудняющие процесс исследования. Например, проведение некоторых экспериментов требует специально оборудованных помещений, защищенных (экранированных) от внешних электромагнитных воздействий на изучаемый объект. Во-вторых, в ходе эксперимента объект может быть поставлен в некоторые искусственные, в частности, экстремальные условия, т. е. изучаться при сверхнизких температурах, при чрезвычайно высоких давлениях или, наоборот, в вакууме, при огромных напряженностях электромашщщвго поля и т. п. В таких искусственно созданных условиях удается обнаружить удивительные, порой неожиданные свойства объектов и тем самым глубже постигать их сущность.

Большинство научных  экспериментов и наблюдений включает в себя проведение разнообразных  измерений. Измерение – это процесс, заключающийся в определении  количественных значений тех или  иных свойств, сторон изучаемого объекта, явления с помощью специальных технических устройств.

Важной стороной процесса измерения является методика его  проведения. Она представляет собой  совокупность приемов, использующих определенные принципы и средства измерений. Под  принципами измерений в данном случае имеются в виду какие-то явления, которые положены в основу измерений (например, измерение температуры с использованием термоэлектрического эффекта).

 Исходя из характера  зависимости измеряемой величины  от времени, измерения разделяют  на статические и динамические. При статических измерениях величина, которую мы измеряем, остается постоянной во времени (измерение размеров тел, постоянного давления и т. п.). К динамическим относятся такие измерения, в процессе которых измеряемая величина меняется во времени (измерение вибраций, пульсирующих давлений и т. п.). По способу получения результатов различают измерения прямые и косвенные. В прямых измерениях искомое значение измеряемой величины получается путем непосредственного сравнения ее с эталоном или выдается измерительным прибором. При косвенном измерении искомую величину определяют на основании известной математической зависимости между этой величиной и другими величинами, получаемыми путем прямых измерений.⁷

5. Условия существования  жизни, связи и функции живого  существа

Кроме химии важную роль в молекулярном учении играет и биология.

Биология – это  наука о живом, его строении, формах активности, связях организмов с неживой  природой и друг с другом, имеющая  определенные объективные закономерности. ⁸

Живые организмы адаптированы к среде их обитания. Они сами и все их органы приспособлены своему образу жизни.

Каковы же условия  внешней среды обитания, благоприятствующие возникновению, сохранению и развитию жизни? Экология рассматривает пять таких условий, совокупность которых определяет эти возможности:

1. Достаточное количество  кислорода и углекислого газа. Стоит отметить, что в настоящее  время всеми растениями мира  продуцируется около 100-150 млрд.т.  кислорода, примерно в равных  долях на суше и в океанических  пространствах. Почти весь он расходуется на дыхание животных, окисление органических остатков, вулканических газов и горных пород.

2. Достаточное количество  жидкой воды, недостаток которой  встречается на земле лишь  в Антарктиде, Гренландии, высокогорьях  и экваториальных пустынях.