Контрольная работа по предмету "Концепции современного естествознания". 5

Вопрос №17

1.Общие методы познания 

2. Обобщение и абстрагирование

3. Аналогия и моделирование.  Назовите известные вам виды  моделирования, приведите примеры  и поясните роль этих методов  в естествознании.

1. Общие методы  познания

Метод - это набор приемов и операций, используемых в практической или теоретической деятельности. Методы выступают в качестве формы освоения действительности.

Методы познания по принципу соотношения общего и частного делятся на всеобщие (общечеловеческие), общенаучные (общелогические) и конкретно-научные методы. Также они классифицируются с точки зрения соотношения эмпирических или теоретических знаний на методы эмпирического исследования, методы общие для эмпирического и теоретического исследования, а также – чисто теоретического исследования.

Нужно учитывать, что  отдельные отрасли научных знаний применяют свои специальные, конкретно-научные  способы изучения явлений и процессов, которые обусловлены сущностью  исследуемого объекта. Однако есть методы, свойственные определенной науки, успешно применяются и в других областях знаний. К примеру, физические и химические способы исследования применяются биологией, поскольку объекты изучения биологии включают в себя и физические, и химические формы существования и движения материи.

Всеобщие методы познания делятся на диалектические и метафизические. Их называют общефилософскими.

Диалектический сводится к познанию действительности в ее целостности, развитии и свойственных ей противоречиях. Метафизический является противоположностью диалектическому, он рассматривает явления, не учитывая их взаимосвязи и процессов изменения по времени. Примерно с середины XIX века метафизический метод вытесняется диалектическим.

Общелогические методы познания включают в себя синтез, анализ, абстрагирование, обобщение, индукцию, дедукцию, аналогию, моделирование, исторический и логический методы.

Анализ – это разложение объекта на компоненты. Синтез –  объединение познанных элементов  в одно целое. Обобщение – мысленный  переход от единичного к общему. Абстрагирование (идеализация) – внесение мысленных изменений в объект изучения в соответствии с целями исследования. Индукция – выведение общих положений из наблюдений частных фактов. Дедукция – аналитическое рассуждение от общего к частным деталям. Аналогия – правдоподобное и вероятное заключение о наличии сходных черт двух предметов, явлений по определенному признаку. Моделирование – создание на основе аналога модели с учетом всех свойств исследуемого объекта. Исторический метод – это воспроизведение фактов из истории изучаемого явления в их многогранности, учитывая детали и случайности. Логический метод – воспроизведение истории объекта исследования путем освобождения ее от всего случайного и несущественного.

Методы познания эмпирического делятся на измерение, наблюдение, описание, эксперимент и сравнение.

Наблюдение – организованное и целенаправленнее восприятие объекта  изучения. Эксперимент – отличается от наблюдения характером, предполагающим постоянную активность участников. Измерение  – процесс материального сравнения определенной величины  с эталоном или установленной единицей измерения. В науке учитывают относительность свойств объекта изучения по отношению к этим средствам исследования.

Методы познания теоретического объединяют формализацию, аксиоматизацию, гипотетико-дедуктивный метод.

Формализация – построение абстрактных и математических моделей, которые нацелены на раскрытие сути изучаемого объекта. Аксиоматизация –  создание теорий на основании аксиом. Гипотетико-дедуктивный метод заключается  в создании связанных дедуктивных гипотез, из которых можно вывести эмпирическое заключение об изучаемом факте.

Формы и методы познания непосредственно связаны между  собой. Под формами познания понимают научные факты, гипотезы, принципы, проблемы, идеи, теории, категории и  законы.

2. Обобщение  и абстрагирование

Абстрагирование

Абстрагирование — это  особый прием, мысленное отвлечение от тех или других сторон, свойств, связей объекта исследования с целью  выделить те существенные признаки, которые  интересуют исследователя.

Процесс абстрагирования включает два этапа: установление относительной самостоятельности отдельных свойств, отношений; выделение этих свойств в качестве самостоятельного объекта исследования, замещая их особыми знаками. Абстрагирование — универсальный прием, без которого немыслимы как обыденное, так и научное познание. Этот прием в большей или меньшей мере позволяет сфокусировать внимание исследователя на том, что его предельно интересует, и даже пройти сквозь феноменальный уровень бытия объекта к его сущности. Как правило, объект исследования находится в различных формах взаимосвязи и взаимодействия с окружающим миром. А поскольку исследователь заинтересован в конкретном отношении, то он может «закрыть глаза» на все остальные связи, кроме той, которая его интересует.

Абстрагирование позволяет  осуществить переход от единичного к общему, превратить объект исследования в логическую категорию. Этот переход  чреват возможностями заблуждений, но если он осуществляется по правилам логики и под контролем практики, то он только обеспечит кратчайшую дорогу к истине.

Обобщение

Обобщение как прием  познания продолжает операцию абстрагирования. Когда в рамках гносеологического  отношения абстрагируется какой-то существенный признак, то возникает  основание для объединения объектов, носителей этого признака в единый класс.

Обобщение — это такой  прием познания, в ходе которого устанавливаются общие свойства и признаки родственных объектов, устанавливается их общность.

Обобщение позволяет  осуществить переход от менее  общего понятия или суждения к более общему понятию или суждению. Например, от суждения «медь электропроводная к суждению «все металлы электропроводны»; от понятия «береза» к более общему понятию «лиственное дерево».

Расширяя общность в  направлении формирования более  общих понятий, можно выйти на уровень предельно общих понятий, Операциональная значимость которых на несколько порядков выше единичных понятий. Так, многочисленные исследования подготовили эмпирический материал, который после обобщения был положен в основу теории клеточного строения. Понятие клетка стало отправной точкой отсчета исследования живых организмов.

Установление факта  сходства обеспечивает возможность  перехода от частного к общему и  экстраполяции знания общего на единичное.

3. Аналогия  и моделирование. Назовите известные вам виды моделирования, приведите примеры и поясните роль этих методов в естествознании.

Аналогия и моделирование  — общенаучные методы, применяемые  на эмпирическом и теоретическом  уровнях познания

Под аналогией понимается подобие, сходство каких-то свойств, признаков или отношений у различных в целом объектов. Установление сходства (или различия) между объектами осуществляется в результате их сравнения. Таким образом, сравнение лежит в основе метода аналогии.

Если делается логический вывод о наличии какого-либо свойства, признака, отношения у изучаемого объекта на основании установления его сходства с другими объектами, то этот вывод называют умозаключением по аналогии. Ход такого умозаключения можно представить следующим образом. Пусть имеется, например, два объекта: А и В. Известно, что объекту А присущи свойства Р1, Р2, ..., Рn, Рn+1. Изучение объекта В показало, что ему присущи свойства Р1, Р2, ..., Рn, совпадающие соответственно со свойствами объекта А. На основании сходства ряда свойств (Р1, Р2, ..., Рn) у обоих объектов может быть сделано предположение о наличии свойства Рn+1 у объекта В.

Степень вероятности  получения правильного умозаключения по аналогии будет тем выше: 1) чем больше известно общих свойств у сравниваемых объектов; 2) чем существеннее обнаруженные у них общие свойства и 3) чем глубже познана взаимная закономерная связь этих сходных свойств. При этом нужно иметь в виду, что если объект, в отношении которого делается умозаключение по аналогии с другим объектом, обладает каким-нибудь свойством, не совместимым с тем свойством, о существовании которого должен быть сделан вывод, то общее сходство этих объектов утрачивает всякое значение.

Существуют различные  типы выводов по аналогии. Но общим  для них является то, что во всех случаях непосредственному исследованию подвергается один объект, а вывод делается о другом объекте. Поэтому вывод по аналогии в самом общем смысле можно определить как перенос информации с одного объекта на другой. При этом первый объект, который собственно и подвергается исследованию, именуется моделью, а другой объект, на который переносится информация, полученная в результате исследования первого объекта (модели), называется оригиналом (иногда — прототипом, образцом и т. д.). Таким образом, модель всегда выступает как аналогия, т. е. модель и отображаемый с ее помощью объект (оригинал) находятся в определенном сходстве (подобии).

Под моделированием понимается изучение моделируемого объекта (оригинала), базирующееся на взаимооднозначном  соответствии определенной части свойств оригинала и замещающего его при исследовании объекта (модели) и включающее в себя построение модели, изучение ее и перенос полученных сведений на моделируемый объект — оригинал.

В зависимости от характера  используемых в научном исследовании моделей различают несколько видов моделирования.

1. Мысленное (идеальное) моделирование. К этому виду моделирования относятся самые различные мысленные представления в форме тех или иных воображаемых моделей. Например, в идеальной модели электромагнитного поля Дж. Максвелла силовые линии представлялись в виде трубок, по которым течет воображаемая жидкость, не обладающая инерцией и сжимаемостью.

2. Физическое моделирование. Оно характеризуется физическим подобием между моделью и оригиналом и имеет целью воспроизведение в модели процессов, свойственных оригиналу. В настоящее время физическое моделирование широко используется для разработки и экспериментального изучения различных сооружений (плотин электростанций, оросительных систем и т. п.), машин (аэродинамические качества самолетов, например, исследуются на их моделях, обдуваемых воздушным потоком в аэродинамической трубе), для лучшего понимания каких-то природных явлений и т. д.

3. Символическое (знаковое) моделирование. Оно связано с условно-знаковым представлением каких-то свойств, отношений объекта-оригинала. Особой и очень важной разновидностью символического (знакового) моделирования является математическое моделирование. Взаимосвязи между различными величинами, описывающими функционирование исследуемого объекта или явления, могут быть представлены соответствующими уравнениями. Получившаяся система уравнений вместе с известными данными, необходимыми для ее решения (начальные условия, граничные условия, значения коэффициентов уравнений и т. п.), называется математической моделью явления.

4. Математическое моделирование может применяться в особом сочетании с физическим моделированием. Такое сочетание, именуемое вещественно-математическим (или предметно-математическим) моделированием, позволяет исследовать какие-то процессы в объекте-оригинале, заменяя их изучением процессов совсем иной природы (которые, однако, описываются теми же математическими соотношениями, что и исходные процессы). Так, механические колебания могут моделироваться электрическими колебаниями на основе полной идентичности описывающих их дифференциальных уравнений.

5. Численное моделирование на компьютере. Эта разновидность моделирования основывается на ранее созданной математической модели изучаемого объекта или явления и применяется в случаях больших объёмов вычислений, необходимых для исследования данной модели. 

9.2. Виды моделирования

Применительно к естественным и техническим наукам принято  различать следующие виды моделирования:

• концептуальное моделирование, при котором совокупность уже известных фактов или представлений относительно исследуемого объекта или системы истолковывается с помощью некоторых специальных знаков, символов, операций над ними или с помощью естественного или искусственного языков;

• физическое моделирование, при котором модель и моделируемый объект представляют собой реальные объекты или процессы единой или различной физической природы, причем между процессами в объекте-оригинале и в модели выполняются некоторые соотношения подобия, вытекающие из схожести физических явлений;

• структурно-функциональное моделирование, при котором моделями являются схемы (блок-схемы), графики, чертежи, диаграммы, таблицы, рисунки, дополненные специальными правилами их объединения и преобразования;

• математическое (логико-математическое) моделирование, при котором моделирование, включая построение модели, осуществляется средствами математики и логики;

• имитационное (программное) моделирование, при котором логико-математическая модель исследуемого объекта представляет собой алгоритм функционирования объекта, реализованный в виде программного комплекса для компьютера.

Разумеется, перечисленные  выше виды моделирования не являются взаимоисключающими и могут применяться  при исследовании сложных объектов либо одновременно, либо в некоторой комбинации. Кроме того, в некотором смысле концептуальное и, скажем, структурно-функциональное моделирование неразличимы между собой, так как те же блок-схемы, конечно же, являются специальными знаками с установленными операциями над ними.

Вопрос №79

1. Молекула как система атомов.
2. взаимодействие между атомами
3. химическая связь(ее сущность и условия образования)
4. Энергия химической связи
5. какие электроны участвуют в образовании химической связи
6. Типы химической связи (ковалентная, ионная и металлическая).
7. Дать краткое пояснение их сущности и привести примеры молекул, в которых эти связи реализуются.

Молекула как  система атомов. Взаимодействие между  атомами

Молекула – это наименьшая частица  данного вещества, обладающая его  химическими свойствами. Свойства молекулы определяются ее составом и химическим строением.

Каждая молекула состоит из атомов. Атом – наименьшая частица химического  элемента, входящая в состав молекул  простых и сложных веществ. Химические свойства элемента определяются строением его атомов. Число видов молекул исчисляется количеством возможных соединений атомов (порядка миллиона). Число атомов равно числу химических элементов (116)

Атомы разных наименований веществ  различаются атомной массой. При  обычных условиях атомы отдельно существовать не могут. Ввиду их способности соединяться, одноименные атомы образуют молекулы элементов, а разноименные – молекулы соединений. Атомы элементов не меняются в результате химического процесса. Молекулы при любой химической реакции изменяются.

Согласно современным представлениям, атом – это электронейтральная частица, состоящая из положительно заряженного  атомного ядра и отрицательно заряженных электронов.

 Молекулы, находясь в непрерывном  движении, сталкиваются друг с другом электронными оболочками. Так как электронные оболочки молекул отталкиваются, то они при столкновении отскакивают. Если соударения сильные, то может высвободиться достаточное количество энергии для перегруппировки электронов в столкнувшихся молекулах. При этом происходит формирование нового набора связей между атомов, т.е. образование новых соединений. Так, согласно атомно-молекулярного учения, происходят химические реакции.

Химическая  связь

Химическая связь – это взаимодействие, которое связывает отдельные  атомы в молекулы, ионы, радикалы, кристаллы.

Основным условием образования  химической связи является понижением полной энергии многоатомной системы  по сравнению с энергией изолированных  атомов, т.е. ЕАВ<ЕА+ЕВ в случае образования  вещества АВ из А и В. Более точно химическую связь можно определить как взаимодействие атомов, обусловленное перекрыванием их электронных облаков, и сопровождается уменьшением полной энергии системы.

Основными параметрами химической связи является её длина, прочность  и валентные углы, характеризующие строение веществ, которые образованы из отдельных атомов.

Длина связи – это межъядерное  расстояние между химическими связанными атомами.

Угол между воображаемыми прямыми, проходящими через ядра химически  связанных атомов, называется валентным углом. Энергия связи – энергия, необходимая для разрыва такой связи.

Энергия химической связи

Согласно принципу наименьшей энергии, внутренняя энергия молекулы по сравнению с суммой внутренних энергий образующих ее атомов должна понижаться. Внутренняя энергия молекулы включает сумму энергий взаимодействия каждого электрона с каждым ядром, каждого электрона с каждым другим электроном, каждого ядра с каждым другим ядром. Притяжение должно превалировать над отталкиванием.

Важнейшей характеристикой связи является энергия, определяющая ее прочность. Мерой прочности связи может служить как количество энергии, затрачиваемой на ее разрыв (энергия диссоциации связи), так и величина, которая при суммировании по всем связям дает энергию образования молекулы из элементарных атомов. Энергия разрыва связи всегда положительна. Энергия образования связи по величине та же, но имеет отрицательный знак.

Для двухатомной молекулы энергия связи численно равна  энергии диссоциации молекулы на атомы и энергии образования молекулы из атомов. Например, энергия связи в молекуле НВr равна количеству энергии, выделяющейся в процессе Н + Вr = НВr. Очевидно, что энергия связи НВr больше количества энергии, выделяющейся при образовании НВr из газообразного молекулярного водорода и жидкого брома:

1/2Н2 (г.) + 1/2Вr2 (ж.) = НBr (г.),

на величину энергии  испарения 1/2 моль Вr2 и на величины энергий  разложения 1/2 моль Н2 и 1/2 моль Вr2 на свободные  атомы.

Какие электроны  участвуют в образовании химической связи

В химии свойства изолированных атомов, как правило, не изучаются, так как почти все атомы, входя в состав различных веществ, образуют химические связи. Химические связи образуются при взаимодействии электронных оболочек атомов. У всех атомов (кроме водорода) в образовании химических связей принимают участие не все электроны: у бора – три электрона из пяти, у углерода – четыре из шести, а, например, у бария – два из пятидесяти шести. Эти "активные"электроны называются валентными электронами.

Иногда валентные электроны  путают с внешними электронами, а  это не одно и то же.

Электронные облака внешних  электронов имеют максимальный радиус (и максимальное значение главного квантового числа). 

Именно внешние электроны  принимают участие в образовании  связи в первую очередь, хотя бы потому, что при сближении атомов электронные  облака, образованные этими электронами, приходят в соприкосновение, прежде всего. Но вместе с ними участие в образовании связи может принимать и часть электронов предвнешнего (предпоследнего) слоя, но только в том случае, если они обладают энергией, не сильно отличающейся от энергии внешних электронов. И те и другие электроны атома являются валентными. (У лантаноидов и актиноидов валентными являются даже некоторые "предвнешние" электроны) 
Энергия валентных электронов намного больше, чем энергия других электронов атома, а друг от друга валентные электроны по энергии отличаются существенно меньше.  
Внешние электроны – всегда валентные только в том случае, если атом вообще может образовывать химические связи. Так, оба электрона атома гелия – внешние, но назвать их валентными нельзя, так как атом гелия вообще никаких химических связей не образует. 
Валентные электроны занимают валентные орбитали, которые в свою очередь образуют валентные подуровни.

Типы химической связи,  краткое пояснение их сущности , примеры

Химическая связь, осуществляемая за счет образования общих (связывающих) электронных пар, называется ковалентной.1) Разберем пример образования химической связи между атомами с одинаковой электроотрицательностью, например, молекулы водорода Н2 Образование химической связи в молекуле водорода можно представить в виде двух точек: Н- + -Н -> Н : Н или черточкой, которая символизирует пару электронов: H-H Ковалентная связь, образованная атомами с одинаковой электроотрицательностью называется неполярной. Такую связь образуют двухатомные молекулы, состоящие из атомов одного химического элемента: H 2 , Cl 2 и др.2) Образование ковалентной связи между атомами, электроотрицательность которых различается незначительно. Ковалентная связь, образованная атомами с различной электроотрицательностью, называется полярной. При ковалентной полярной связи электронная плотность от общей пары электронов смещена к атому с большей электроотрицательностью. Примерами могут служить молекулы Н2О, NH3, H2S, CH3Cl. Ковалентная (полярная и неполярная) связь в наших примерах образовалась за счет неспаренных электронов связывающихся атомов. Такой механизм образования ковалентной связи называется обменным. Другой механизм образования ковалентной связи — донорно-акцепторный. В этом случае связь возникает за счет двух спаренных электронов одного атома (донора) и свободной орбитали другого атома (акцептор). Хорошо известный пример — образование иона аммония: Н++:NH 3 -> [ Н : NH3 | + <=====> NH4+ акцептор донор ион аммония электронов. При образовании иона аммония электронная пара азота становится общей для атомов N и Н, то есть возникает четвертая связь, которая не отличается от остальных трех. Их изображают одинаково:

Н+

H-N-H

  Н

Ионная связь возникает  между атомами, электроотрицательность которых резко различается Рассмотрим способ образования на примере хлорида натрия NaCl. Электронную конфигурацию атомов натрия и хлора можно представить: 11 Na ls2 2s2 2p 6 3s1; 17 Cl ls2 2p 6 Зs2 3р5 Как это атомы с незавершенными энергетическими уровнями. Очевидно, для их завершения атому натрия легче отдать один электрон, чем присоединить семь, а атому хлора легче присоединить один электрон, чем отдать семь. При химическом взаимодействии атом натрия полностью отдает один электрон, а атом хлора принимает его. Схематично это можно записать так: Na. — l е —> Na+ ион натрия, устойчивая восьмиэлектронная 1s2 2s2 2p6 оболочка за счет второго энергетического уровня. :Cl + 1е --> .Cl - ион хлора, устойчивая восьмиэлектронная оболочка. Между ионами Na+ и Cl- возникают силы электростатического притяжения, в результате чего образуется соединение.

Химическая связь, осуществляемая за счет электростатического притяжения между ионами, называется ионной связью. Соединения, образованные путем притяжения ионов называются ионными. Ионные соединения состоят из отдельных молекул только в парообразном состоянии. В твердом (кристаллическом) состоянии ионные соединения состоят из закономерно расположенных положительных и отрицательных ионов. Молекулы в этом случае отсутствуют. Ионные соединения образуют резко различные по величине электроотрицательности элементы главных подгрупп I и II групп и главных подгрупп VI и VII групп. Ионных соединений сравнительно немного. Например, неорганические соли: NH4Cl (ион аммония NH4 + и ион хлора Cl-), а также солеобразные органические соединения: алкоголяты соли карбоновых кислот, соли аминов Неполярная ковалентная связь и ионная связь — два предельных случая распределения электронной плотности. Неполярной связи отвечает равномерное распределение связующего двух электронного облака между одинаковыми атомами. Наоборот, при ионной связи связующие электронное облако практически полностью принадлежит одному из атомов. В большинстве же соединений химические связи оказывают промежуточными между этими видами связи, то есть в них осуществляется полярная ковалентная связь.

Металлическая связь существует в металлах, в твердом, в жидком состоянии. В соответствии с положением в периодической системе атомы металлов имеют небольшое число валентных электронов (1-3 электрона) и низкую энергию ионизации (отрыва электрона). Поэтому валентные электроны слабо удерживаются в атоме, легко отрываются и имеют возможность перемещаться по всему кристаллу. В узлах кристаллической решетки металлов находятся свободные атомы, положительно заряженные коны, а часть валентных электронов, свободно перемещаясь в объеме кристаллической решетки, образует «электронный газ», обеспечивающий связь между атомами металла. Связь, которую осуществляют относительно свободные электроны между ионами металлов в кристаллической решетке, называется металлической связью. Металлическая связь возникает за счет обобществления атомами валентных электронов. Однако между этими видами связи есть существенное различие. Электроны, осуществляющие ковалентную связь, в основном пребывают в непосредственной близости от двух соединенных атомов. В случае металлической связи электроны, осуществляющие связь, перемещаются по всему куску металла. Этим определяются общие признаки металлов: металлический блеск, хорошая проводимость теплоты и электричества, ковкость, пластичность и т. д. Общим химическим свойством металлов является их относительно высокая восстановительная способность.

№146

Механизмы эволюции (адаптационные  и катастрофические), в чем их сущность.

Законы эволюции (закон дивергенции, принцип гомеостаза, закон необратимости и процесс автоматизации онтогенеза).

 Механизмы эволюции (адаптационные и катастрофические), в чем их сущность.

Адаптационные механизмы

 
Адаптация означает приспособление организмов к окружающей среде. 
 
Адаптационный механизм эволюции — это логическая цепочка, которая приспосабливает данную систему (или организм) к окружающей среде. Конечно же, сюда входят дарвиновские механизмы естественного отбора. Подобные же механизмы действуют и в физических и в химических процессах, используются в технике и общественном строе. 
 
Основная особенность адаптационных механизмов — это то, что они позволяют нам в принципе предвидеть результаты действия механизма, т.е. развитие событий, а значит, прогнозировать эти события. Это происходит потому, что адаптация, т.е. самонастройка, обеспечивает развивающейся системе определенную стабильность в данных конкретных условиях внешней среды. Это значит, что, изучая особенности среды, мы можем представить, предвидеть тенденцию в изменении параметров системы, которые будут происходить под действием этих механизмов. Этим пользуются селекционеры, формируя отбор должным образом. В физике и технике используются механизмы обратной связи, о которых мы будем говорить позднее. 
 
Свойства адаптационных механизмов эволюции: 
 
1. Никакие внешние и внутренние возмущения не способны вывести систему за пределы того обозримого коридора, того канала эволюции, который заготовила природа для развития этой системы. 
 
2. Под действием механизмов адаптационного типа границы этого коридора очерчены объективными законами нашего мира, более или менее близки друг к другу и достаточно обозримы в перспективе. 
 
3. Путь развития в этом случае предсказуем с достаточной степенью точности. 
Катастрофические, или пороговые, механизмы эволюции

 
Катастрофические, или пороговые, механизмы эволюции имеют совершенно другую природу, но для них тоже дарвиновская триада полностью сохраняет свой смысл. Суть этих механизмов: существует некоторое критическое значение внешнего воздействия (эффект «последней капли»), выше которого прежняя форма уже существовать не может. Старая организация системы разрушается, т.е. физическая система обладает пороговыми состояниями, переход через которые ведет к резкому качественному изменению протекающих в ней процессов, к изменению организации. Причем переход системы в новое состояние в этой пороговой ситуации не однозначен, так же, как неоднозначен и характер ее новой организации. То есть существует целое множество возможных структур, в рамках которых будет развиваться система. И предсказать заранее, какая из структур реализуется, нельзя. Предсказать нельзя в принципе, так как это зависит от тех неизбежно присутствующих случайных воздействий внешней среды, которые в момент перехода через пороговое состояние и будут определять отбор. 
 
Главная особенность рассматриваемого типа механизмов — это неопределенность будущего, которая является следствием того, что будущее состояние системы при переходе ее характеристик через пороговое состояние определяется, прежде всего, случайностью, а она присутствует везде. Система как бы забывает свое прошлое. В этой точке как бы происходит разветвление путей эволюции, и предсказать, по какой ветви пойдет развитие дальше, нельзя. Обратного хода эволюции уже нет (разбитая чашка, даже склеенная, есть разбитая чашка). Пороговые механизмы свойственны не только неживой природе, но и процессам, протекающим в мире живой природы и общества. 
 
Учеными, например, установлено, что на Земле более или менее регулярно происходит повышение солнечной активности (существует 11-летний цикл солнечной активности), в результате которого резко меняются условия жизни на Земле, появляются мутанты. Повышение фоновой радиации после Чернобыльской катастрофы также привело к резкому возрастанию числа мутантов. Повышение солнечной активности стимулировало быстрое вымирание старых видов растений и животных и появление новых. Поэтому катастрофические состояния биосферы — столь же естественные элементы эволюционного процесса, как и адаптация, и внутривидовая борьба.