Уровни организации неживой природы. Происхождение жизни на земле. Теория биохимической эволюции

Министерство образования  и науки Российской Федерации

ФГАОУ ВПО «Волгоградский государственный  университет»

 

Институт философии, социологии и  права

 

 

 

 

 

РЕФЕРАТ    по учебной дисциплине «Концепции современного естествознания»

на тему: «Уровни организации неживой природы. Происхождение жизни на земле. Теория биохимической эволюции»

 

 

 

Выполнил: студентка 1 курса

заочного отделения

группы ЮЗС-121

Пищугина А.А.

 

 

Проверил: Доцент Додин Д.В.

 

 

Волгоград 2012

 

План работы:

Введение……………………………………………………………………3-4

1 Уровни организации  неживой природы………………………….......5-10

2 Происхождение жизни  на земле……………………………………..11-18

3 Теория биохимической  эволюции………………….………………..19-27

Заключение ……………………………………………………………..28-29

Библиографический список……………………………………………….30

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение 

Актуальность темы работы:

Уровни организации  неживой природы.

В современной науке в основе представлений о строении материального  мира лежит системный подход, согласно которому любой объект материального  мира, будь то атом, планета, организм или галактика, может быть рассмотрен как сложное образование, включающее составные части, организованные в целостность. Для обозначения целостности объектов в науке было выработано понятие «системы».

Происхождение жизни  на земле.

Один из самых таинственных вопросов, исчерпывающий ответ на который вряд ли когда-нибудь будет получен. Множество гипотез и даже теорий о возникновении жизни, объясняющих различные стороны этого явления, неспособны пока что преодолеть существенное обстоятельство - экспериментально подтвердить факт появления жизни. Современная наука не располагает прямыми доказательствами того, как и где возникла жизнь. Существуют лишь логические построения и косвенные свидетельства, полученные путем модельных экспериментов, и данные в области палеонтологии, геологии, астрономии и т. п.

Возникновение жизни — процесс  превращения неживой природы  в живую.

В разное время относительно возникновения  жизни на Земле выдвигались следующие  теории:

• Теория биохимической эволюции
• Теория панспермии
• Теория стационарного состояния жизни
• Теория самозарождения

 

 

 

Теория биохимической  эволюции

Жизнь возникла в результате процессов, подчиняющихся химическим и

физическим  законам. Эволюция подразумевает всеобщее постепенное развитие, упорядоченное и последовательное. Применительно к живым организмам эволюцию можно определить как «развитие сложных организмов из предсуществующих более простых организмов с течением времени».

 

Цели и задачи работы. Цель данной работы состоит в рассмотрении уровней организации неживой природы, происхождение жизни на земле, теории биохимической эволюции.

Для достижения поставленной цели в  работе решаются следующие частные задачи:

1. Дать характеристику уровней организации неживой природы.
2. Дать характеристику происхождения жизни на земле.
3. Дать характеристику теории биохимической эволюции.

 

Объект исследования – Уровни организации неживой природы. Происхождение жизни на земле. Теория биохимической эволюции

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Уровни организации неживой природы.

 

В науке выделяются три уровня строения материи.

Макромир - мир макрообъектов, размерность которых соотносима с масштабами человеческого опыта: пространственные величины выражаются в миллиметрах, сантиметрах и километрах, а время - в секундах, минутах, часах, годах.

Микромир - мир предельно малых, непосредственно не наблюдаемых микрообъектов, пространственная размерность которых исчисляется от 10-8 до 10-16 см, а время жизни - от бесконечности до 10-24 с.

Мегамир - мир огромных космических масштабов и скоростей, расстояние в котором измеряется световыми годами, а время существования космических объектов - миллионами и миллиардами лет.

Согласно современным научным  взглядам, глубинные структуры материального  мира представлены объектами элементарного  уровня. Это прежде всего элементарные частицы. За исключением электрона, исследования которого начались еще в XIX веке, все остальные были обнаружены в XX столетии. Их свойства оказались весьма необычными, резко отличающимися от свойств макротел, с которыми мы сталкиваемся в повседневном опыте. Все элементарные частицы обладают одновременно и корпускулярными, и волновыми свойствами, а закономерности их движения, изучаемые квантовой физикой, отличаются от закономерностей движения макротел, описанных в классической физике.¹

До открытия элементарных частиц и их взаимодействий наука разграничивала два вида материи — вещество и поле.

Элементарные частицы принимают участие  в 4 типах взаимодействия:

• сильном,
• слабом,
• электромагнитном,
• гравитационном.

Двум последним типам взаимодействия подчинены процессы не только микромира, но и планет, макротел, галактик и звезд.

Сильные и слабые взаимодействия, характерны только для процессов микромира.

Элементарные частицы классифицируются на следующие типы взаимодействий: .

• Адроны «тяжелые частицы» (например протон) - участвуют во всех взаимодействиях.
• Лептоны «легкие частицы» (электрон) – участвует только в электрослабых и гравитационных.

Кварки - элементарные частицы, то есть частицы, которые не имеют своей внутренней структуры.

Кварки и лептоны являются базисными объектами в системе элементарных частиц - главным строительным материалом для вещества нашего мира, так как ядра атомов существуют благодаря взаимодействию кварков, а формирование электронных оболочек вокруг ядра приводит к образованию атомов.

Наиболее фундаментальным уровнем организации физической реальности является вакуум.²

Физический вакуум — не пустота, а особое состояние материи. В вакуум погружены все частицы и все физические тела. В нем постоянно происходят сложные процессы, связанные с непрерывным появлением и исчезновением так называемых «виртуальных частиц».³

Виртуальные частицы — это своеобразные потенции соответствующих типов элементарных частиц, их «вакуумные корни», частицы, готовые к рождению, но не рождающиеся, возникающие и исчезающие в очень короткие промежутки времени. ⁴

На начальном уровне исследования субэлементарного уровня материи удалось установить качественное многообразие вакуума. Выяснилось, что физический вакуум способен скачком изменять свою структуру.

 Элементарные частицы, ядра атомов, ионы способны создать особое состояние материи, подобие газа, называемое плазмой.

Огромные плазменные тела, стянутые электромагнитными, гравитационными  полями, образуют звезды, представляющие особый уровень организации материи. В их недрах протекают ядерные реакции, в ходе которых одни частицы превращаются в другие, и за счет этого звезды постоянно излучают энергию. Благодаря протекающим в звездах превращениям элементарных частиц, образуются ядра атомов, сами  атомы же возникают на периферии и в окрестностях звезд при условии понижения температуры, а также вследствие выбросов вещества из звезд при их взрывах. В результате взаимодействия данных атомов формируется следующий уровень организации материи - молекулы.

За молекулами следует уровень макротел. Особый тип макротел, который можно считать специфическим видом материи, образуют планеты.

Звезды -горячие светящиеся небесные тела, подобные Солнцу. Звезды различаются по размеру, температуре и яркости. По многих параметрам Солнце - типичная звезда, хотя кажется гораздо ярче и больше всех остальных звезд, поскольку расположено намного ближе к Земле. Звезды не существуют изолированно, а образуют системы. Простейшие звездные системы - так называемые кратные системы - состоят из двух, трех, четырех, пяти и больше звезд, обращающихся вокруг общего центра тяжести. Компоненты некоторых кратных систем окружены общей оболочкой диффузной материи, источником которой, по-видимому, являются сами звезды, выбрасывающие ее в пространство в виде мощного потока газа.

Звезды объединены также в еще  большие группы - звездные скопления, которые могут иметь «рассеянную» или «шаровую» структуру.

Рассеянные звездные скопления - насчитывают  несколько сотен отдельных звезд, шаровые скопления - многие сотни  тысяч. И ассоциации, или скопления звезд, также не являются неизменными и вечно существующими. Через определенное количество времени, исчисляемое миллионами лет, они рассеиваются силами галактического вращения.

Планеты - тела со сложной внутренней структурой, имеющие ядро, литосферу, а в ряде случаев атмосферу и гидросферу. Звезды и планеты составляют планетные системы.⁵

Огромные скопления звезд, планетных  систем, межзвездной пыли и газа, взаимодействующих между собой, образуют особые объекты, которые называют галактиками.

По форме галактики условно  разделяются на три типа:

• эллиптические,
• спиральные,
• неправильные.

Эллиптические галактики обладают пространственной формой эллипсоида с разной степенью сжатия. Они являются наиболее простыми по структуре (распределение звезд равномерно убывает от центра.)

Спиральные галактики представлены в форме спирали, включая спиральные ветви. Это самый многочисленный вид галактик, к которому относится и наша Галактика - Млечный Путь.

Неправильные галактики не обладают выраженной формой, в них отсутствует центральное ядро.

Некоторые галактики характеризуются  исключительно мощным радиоизлучением, превосходящим видимое излучение. Это радиогалактики.

В строении «правильных» галактик очень  упрощенно можно выделить центральное  ядро и сферическую периферию, представленную либо в форме огромных спиральных ветвей, либо в форме эллиптического диска, включающих наиболее горячие и яркие звезды и массивные газовые облака.

Ядра галактик проявляют свою активность в разных формах:

• в непрерывном истечении потоков вещества;
• в выбросах сгустков газа и облаков газа с массой в миллионы солнечных масс;
• в нетепловом радиоизлучении из околоядерной области.

В ядре галактики сосредоточены  самые старые звезды, возраст которых  приближается к возрасту галактики. Звезды среднего и молодого возраста расположены в диске галактики.

 Земля принадлежит к одной  из таких галактик, которая представляет  собой гигантскую эллипсовидную  спиралеобразную систему. Основная  масса звезд, относящихся к  нашей галактике, сосредоточена  в диске размером 100 тыс. световых лет по диаметру и толщиной в 1500 световых лет (напомним, что скорость света около 300 тыс. км/с). Наше Солнце находится на окраине галактики и вращается вокруг ее ядра, делая полный оборот за 200 млн лет (так называемый галактический год).⁶

Галактики различных типов образуют скопления — системы галактик, представляющие собой некие объекты, обладающие свойствами целостности.

Наконец, кроме скопления галактик существует также более высокий уровень организации материи — Метагалактика.

Метагалактика - система взаимодействующих скоплений галактик. При взаимодействии удаляющихся друг от друга на огромных скоростях. Это особое системное свойство Метагалактики называется расширением.

Наша Вселенная (Метагалактика) — возникла не из ничего (как это пытаются трактовать современные теологи), а в результате развития, качественных преобразований одного состояния материи в другое.

Современная наука допускает возможность  возникновения и сосуществования  множества миров, подобных нашей  Метагалактике и называемых внеметагалактаческими объектами.

Их сложные взаимоотношения  образуют многоярусную Большую Вселенную  — материальный мир с бесконечным  разнообразием форм и видов материи. Причем не во всех этих мирах возможно то многообразие видов материи, которое возникает в истории нашей Метагалактики.⁷

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Происхождение жизни на земле

 

Все теории возникновения жизни  вообще и в частности на Земле  можно разделить на две группы:

• одни утверждают, что живые организмы созданы высшей силой,
• другие — что жизнь появилась естественным путем.

 

Креационисты верят, что жизнь определенно была создана Творцом; сторонники теории витализма (самозарождения) утверждали, что возможность самопроизвольного зарождения живых организмов. Теория панспермии предполагает - жизнь на Земле, не зародилась, а занесена на нее из космоса, так как споры микроорганизмов распространяются в космическом пространстве и могли попасть на Землю. Теория биохимической эволюции описывает вполне вероятный путь зарождения жизни на Земле (когда химическая эволюция создает предпосылки для появления живых организмов при наличии определенных условий).

 

Креацинизм

Согласно этой теории, Вселенная  возникла в результате целенаправленного  разумного акта творения, возникновение  в результате подобного акта основных высокоорганизованных форм жизни, изменения жизненных форм в пределах вида в результате взаимодействия с окружающей средой; ее придерживаются последователи почти всех наиболее распространенных религиозных учений.⁸

В 1650 г. архиепископ Ашер из г. Арма (Ирландия) вычислил, что бог сотворил мир в октябре 4004 г. до н. э. И закончил свой труд 23 октября в 9 утра, создав человека.

 Ашер получил эту дату, путем  сложения возрастов всех людей,  когда-либо упоминающихся в библейской  генеалогии – от Адама до Христа. С точки зрения арифметики это конечно разумно, однако при этом получается, что Адам жил в то время, когда, как показывают археологические находки, на Ближнем Востоке существовала хорошо развитая городская цивилизация.

   Креационная теория в результате широкого распространения эволюционизма была отодвинута на второй план, однако в наши дни она получила "второе рождение", благодаря развитию науки и полученным ею новым фактам.

 Креационная модель, практически до начала нынешнего столетия, была основной в науке весь период ее существования.

 Учеными–креационистами были  такие признанные физики и  астрономы, а также естествоиспытатели  как Коперник, Галилей, Ньютон, Паскаль,  Линней, Пастер, Максвелл и многие  другие.

  В конце прошлого века, когда развитие социальных наук начало оказывать огромное влияние на естествознание, начался бурный рост количества разнообразных теорий, часто имеющих псевдонаучный характер.

Наиболее революционной из них  стала теория Дарвина, хорошо соответствующая популярной в то время в Европе социальной доктрине марксизма.

Довольно быстро дарвинизм развивался и в странах Востока — этому  способствовала его непротиворечивость основным догматам восточных религий.

Именно на основе работ Дарвина  и его последователей и выросла теория эволюционного развития, быстро ставшая наиболее распространенной. В течение более полувека она практически полностью господствовала в науке.

    И только несколько  десятилетий назад новые научные  открытия заставили многих ученых  усомниться в возможности действия эволюционного механизма.

Кроме того, если эволюционная теория имеет хоть какое–то объяснение процесса возникновения живой материи, то механизмы возникновения Вселенной  просто остаются за рамками этой теории.

 Существует и другое, не менее распространенное заблуждение, что креационизм — сугубо библейская теория, опирающаяся в своем развитии исключительно на веру. Действительно, Библия дает довольно четкую схему возникновения окружающего нас мира, которая совпадает с креационным учением. Тем не менее, креационизм является именно наукой, опирающейся на научную методологию и результаты научных экспериментов. Данное заблуждение вытекает прежде всего из–за очень поверхностного знакомства с теорией творения, а также из–за прочно сложившегося предвзятого отношения к этому научному течению. В результате этого многие люди намного более благожелательно относятся к совершенно ненаучным, не подтвержденным практическими наблюдениями и экспериментами теориям, таким, как например, фантастическая "теория контакта", допускающая возможность искусственного творения известной нам Вселенной "внешними цивилизациями".⁹

Креационизм не решает проблемы узкой, сугубо специализированной области  научных знаний. Каждая отдельная  наука, изучающая свою часть окружающего  нас мира, органично является частью научного аппарата креационизма, а полученные ею факты складывают целостную картину креационного учения.

Основная цель креационизма — способствовать познанию человеком окружающего мира научными методами и использовать это знание для решения практических нужд человечества.

Креационизм, как и любая другая наука, имеет свою философию. Философия креационизма — это философия Библии.

И это многократно увеличивает  ценность креационизма для человечества, которое уже успело на собственном примере убедится, как важна философия науки для предотвращения необдуманных последствий ее развития.

Креационизм является на сегодняшний  день наиболее последовательной и непротиворечивой теорией возникновения окружающего  нас мира. И именно его согласованность с многочисленными научными фактами самых разнообразных научных дисциплин делают его наиболее перспективной платформой для дальнейшего развития человеческого познания.¹⁰

 
Теория самозарождения. 

Эта теория признана господствующей в средние века. Даже Аристотель, как и другие философы древней Греции,  утверждал: «Лягушки родятся из ила, черви и насекомые — заводятся сами собой в почве». Многие ученые современники предлагали инструкции, с помощью которых, соблюдая все рекомендации, якобы возможно было бы получить животных или даже гумункулусов (маленький человек).

В 17 веке алхимик Ван Гельмонт предлагал способ разведения мышей: "Положи в горшок зерна, заткни его грязной рубашкой и жди".

По истечении 21 дня из испарений зерна и грязной рубашки должны зародиться мыши.

Другой алхимик Парацельс, написал рецепт, при помощи которого возможность изготовления маленьких людей— гомункулусов, становилась возможной. Для такого зарождение необходима vis vitalis — жизненная сила, которая заселяет питательные вещества.

В середине 17 века Франческо Реди – врач, вопреки предыдущим утверждениям смог доказать, что мухи не зарождаются на мясе самостоятельно. Он провел эксперимент с несколькими сосудами, в два из которых положил мясо, в другие два рыбу и в третью пару сосудов положил змей. По одному из каждых пар сосудов он оставил открытыми, остальные закрыл кисеей (марлей). В открытых сосудах мухи смогли отложить яички и там соответственно появились личинки, в закрытых сосудах личинок не было. 
Антони Ван Левенгук в свою очередь открыл мир микроорганизмов.

Он заметил, что стоит только положить горсть сена в воду, и уже  через несколько дней, там образуется несчитанное количество мелких существ (инфузорий и др.). Своим опытом Антони Ван Левенгук вызвал разногласие  в рядах ученых-современников, одни утверждали, сто эти организмы появились из неживой природы, другие настаивали на мнении, что это невозможно и живое появляется только от живого.

Позже итальянец Спалланцани и русский ученый Тереховский пытались доказать, что "у микробов есть родители", для этого им пришлось длительное время кипятить различные жидкости, а после этого запаивать колбы. Микробы не появлялись, но сторонники теории самозарождения вопреки результатам опыта считали, что из-за длительного кипячения жизненная сила, необходимая для создания организмов, уничтожается и может возникнуть в сосуде вновь, только при проникновении в него воздуха.   

Парижская Академия наук назначила премию за решение данного вопроса, и в 1862 году Луи Пастер в результате проведенных им опытов сумел доказать, что самозарождения микроорганизмов невозможно. Вместо запаянной колбы, он решил использовать колбу с длинным изогнутым горлом и кипятил жидкость при температуре 120 градусов. Микробы погибали, как и их споры, но из-за трубки при остывании воздух уже мог проникнуть в колбу, а вместе с ним и микроорганизмы, но они оседали на стенках изогнутого горла колбы и в жидкость не попадали.

Своим опытом Луи Пастер доказал, что самозарождение живых организмов невозможно, все живое происходит от живого. Но в этом случае как же появились живые организмы на Земле? Или они созданы "высшей силой" или занесены из космического пространства. 

Теория стационарного  состояния

Согласно этой теории, Земля никогда  не возникала, а существовала вечно, то есть она всегда была способна поддерживать жизнь, а если и изменялась, то очень незначительно. Виды также никогда не возникали, они существовали всегда, при этом  у каждого вида есть лишь два возможных варианта развития истории  — это изменение численности, либо вымирание.

Однако теория стационарного состояния не соответствует данным современной астрономии, которые указывают что существования любых звёзд и, соответственно, планетных систем вокруг звёзд, ограничено. По современным оценкам возраст Земли, Солнца и Солнечной системы исчисляется ~4,6 млрд лет. Поэтому эта гипотеза обычно не рассматривается академической наукой.

Сторонники этой теории не признают, что наличие или отсутствие определенных ископаемых остатков указывает на время появления или вымирания того или иного вида, и приводит в пример представителя кистеперых рыб — латимерию (целаканта). По палеонтологическим данным кистеперые вымерли в конце мелового периода. Однако, когда в районе Мадагаскара были найдены живые представители кистеперых, заключение пришлось пересмотреть. Сторонники теории стационарного состояния утверждают, что только изучая ныне живущие виды и сравнивая их с ископаемыми останками, можно сделать вывод о вымирании, да и в этом случае весьма вероятно, что он окажется неверным. Используя палеонтологические данные для подтверждения теории стационарного состояния, ее сторонники интерпретируют появление ископаемых остатков в экологическом аспекте. Так, например, внезапное появление какого-либо ископаемого вида в определенном пласте они объясняют увеличением численности его популяции или его перемещением в места, благоприятные для сохранения остатков.¹¹

Теория панспермии. 

Согласно этой теории живые организмы занесены на Землю из космоса. Однако что самое главное, эта гипотеза не дает ответ на главный вопрос — как же все таки из неживого появилось живое.

Эта теория не предполагает абсолютно никакого механизма для объяснения первичного возникновения жизни, а выдвигает идею о её внеземном происхождении. Поэтому её нельзя считать теорией возникновения жизни как такового; она просто переносит проблему в какое-то другое место во Вселенной. Согласно ей, жизнь возникла не на Земле, а просто перенесена на нее.

Теория панспермии утверждает, что  жизнь могла возникнуть один или  несколько раз в разное время  и в разных частях Галактики или  Вселенной. Для обоснования этой теории используется многократные появления НЛО («неопознанный летающий объект»), наскальные изображения предметов, похожих на ракеты и «космонавтов», а также сообщения якобы о встречах с инопланетянами.

Ярым сторонником этой теории был  немецкий учёный Г. Рихтер(1865 г). Согласно Рихтеру, жизнь на Земле не возникала из неорганических веществ, а была занесена с других планет. В связи с этим, естественно возникал вопрос о том, насколько возможно такое перенесение жизни с одной планеты на другую через огромные пространства, их разделяющие.

Вопрос сводился к двум основным пунктам:

• при помощи каких сил может происходить перенос зародышей жизни с одной планеты на другую
• могут ли эти зародыши сохранить жизнеспособность во время путешествия по космическому пространству.

Согласно представлениям этой теории в XIX веке, споры бактерий и других микроорганизмов могли быть занесены на Землю с метеоритами. Современные же сторонники теории панспермии полагают, что основная масса органических веществ, явившихся материалом, из которого возникали живые существа, доставлена на планету метеоритами. И действительно у данной теории есть ряд доказательств, согласно которым на метеоритах были обнаружены примитивные формы жизни. Это подтверждает теоритическую возможность того, что космическое тело, при попадании в мировой океан, вполне могло занести споры микроорганизмов на нашу планету. Однако эти сообщения на сегодняшний день не кажутся ученым достаточно убедительными.

Советские и американские исследования в космосе позволяют считать, что, вероятность обнаружить жизнь в пределах нашей Солнечной системы ничтожна, - однако они не дают никаких сведений о возможной жизни вне этой системы. При изучении материалов «предшественники живого» - такие вещества, как цианогены, синильная кислота и органические соединения, которые, возможно, сыграли роль «семян», падавших на голую Землю. Появился ряд сообщений о нахождении в метеоритах объектов, напоминающих примитивные формы жизни, однако доводы в пользу их биологической природы пока не кажутся учёным убедительными.

И так, мы увидели, что теория панспермии не может служить для решения вопроса о происхождении жизни, она лишь пытается объяснить появление жизни на Земле, но не её первое возникновение. В этом смысле она только отодвигает проблему, не разрешая её.