Елена Юрьевна Матвеева. Концепции современного естествознания. Словарь основных терминов: учебное пособие
| Вид материала | Учебное пособие |
- Н. И. Константинова концепции современного естествознания учебное пособие, 2191.08kb.
- Учебное пособие Москва, 2007 удк 50 Утверждено Ученым советом мгупи, 1951kb.
- Учебно-методический комплекс по дисциплине «концепции современного естествознания», 613.37kb.
- Высшее профессиональное образование т. Я. Дубнищева концепции современного естествознания, 9919.17kb.
- Учебное пособие для студентов и аспирантов отделений филологии и журналистики, 2133.21kb.
- А. А. Горелов Концепции современного естествознания Учебное пособие, 3112.99kb.
- Ю. Б. Слезин Концепции современного естествознания Учебное пособие, 2161.2kb.
- В. М. Найдыш Концепции современного естествознания, 8133.34kb.
- Учебно-методический комплекс дисциплины концепции современного естествознания Специальность, 187.08kb.
- Концепции Современного Естествознания, 274.86kb.
У
Универсум — вся объективная реальность во времени и пространстве; в зависимости от трактовок реальности может не совпадать с понятиями «Мир» и «Вселенная».
Управление — функция организованных систем (см. Система) различной природы: биологических, технических, социальных, обеспечивающая сохранение их определённой структуры, поддержание режима деятельности, реализацию их программ. В 20 в. управление стало предметом исследования кибернетики. Современные исследования обнаружили информационную природу управления (см. Информация, Кибернетика).
Условием реализации управления является наличие цели; необходимого отклонения параметров функционирования сложной системы от нормы в границах диапазона, характерного для данной конкретной системы; наличие быстрой обратной связи (от объекта управления к управляющему субъекту); постоянного обмена веществом, энергией и информацией с внешней средой.
Самым сложным является управление в социальных системах, так как представляет собой комплекс управленческих структур взаимосвязанных по вертикали (государственное управление) и по горизонтали (управление в рыночных условиях).
Управление (в биологии) — одна из важнейших функций системы (см. Система). Обеспечение её целостности и определённой структуры, поддержание режима деятельности, включая обменные процессы, рост и развитие, реализацию генетически и экологически заложенных программ и целей с помощью эволюционно закреплённых физико-химических и психолого-поведенческих реакций внутреннего и популяционного взаимодействия и отношений с внешней средой.
Управление в биологии осуществляется с помощью специализированных механизмов, прежде всего нервной и гуморальной систем (через жидкие среды: кровь, лимфа, тканевая жидкость), а также поведенческих особенностей, выражающихся, в частности, в этологическом доминировании, других внутривидовых и межвидовых взаимосвязях. Управление и самоуправление — необходимые свойства всех, биологических систем — от макромолекулы до экосистемы биосферы. (См. Система(ы) биологическая(ие)).
Учение о биосфере — область знания, исследующая историю, структуру и функционирование биосферы (см. Биосфера). Включает ряд научных направлений естественноисторического и общественного профиля. Различают биохимическую, географическую, экологическую и др. концепции учения о биосфере — специфические подходы наук внутри этой области знания. В рамках общей биологии рассматриваются географические (границы биосферы) и биогеохимические (круговорот веществ) подходы к биосфере и воздействие человека на нее. В ходе синтеза знаний при формировании учения оно все больше становится одной из фундаментальных основ «новой» — мегаэкологии. Основы учения о биосфере создал В. И. Вернадский (1863—1945).
Учение о человеке — формирующаяся область знания, рассматривающая человека в целом. Включает ряд фундаментальных (физиология и анатомия человека, социальная экология, психология и т. п.) и прикладных (гигиена и разделы медицины, евгеника, экология города) научных направлений. В том числе и относимых к общественным наукам (такие, как археоэкология — экология древнего человека, учение об этносах — природно-культурных объединениях). (См. Человек)
Учение эволюционное — комплекс знаний об общих закономерностях и движущих силах исторического развития живой природы. Основой эволюционного учения служит утверждение, что все ныне существующие организмы произошли от ранее существовавших путём длительного их изменения под воздействием внешних и внутренних факторов. Эволюционное учение рассматривает изменчивость видов, степень консерватизма наследственности, выясняет условия, причины и закономерности развития органического мира от появления жизни до настоящего времени. (См. Наследственность, Происхождение жизни, Эволюция)
Эволюционные идеи возникли в глубокой древности (около 2,5 тыс. лет до н. э.), они поддерживались античными философами Гераклитом (кон. 6 — нач. 5 вв. до н. э.) и Аристотелем (384 — 322 до н. э.), теплились в эпоху Средневековья. Получили дальнейшее развитие в Новое время в трудах французского естествоиспытателя Ж. Б. Ламарка (1744 — 1829) («Философия зоологии» (1909)) и особенно Ч. Дарвина (1809 — 1882). В 1842 — 1853 гг. английский учёный сформулировал основы современного эволюционного учения — дарвинизма (книга «Происхождение видов путем естественного отбора» вышла в 1859 г.) (см. Дарвинизм). Основой учения служит факт избирательного воспроизведения в ходе естественного отбора некоторого спектра генотипов, изменяющихся в результате мутационного процесса. Эволюционное развитие оказывается направленным в результате прежде возникших предпосылок и нынешних факторов среды. (См. Генотип, Мутагенез).
Ф
Фаги, Фагоцит(ы) (гр. пожиратель + сосуд, клетка) — клетки многоклеточных животных, например формы лейкоцитов (бесцветные клетки крови человека и животных), способные захватывать и переваривать посторонние тела, в частности микробов.
Фагоцитоз — активный захват и поглощение живых клеток (бактерий) их фрагментов одноклеточными организмами или особыми клетками многоклеточных организмов — фагоцитами (см. Фаги). Фагоцитоз — одна из защитных реакций организма при воспалительных процессах. Явление фагоцитоза открыто в 1883 г. русским биологом И. И. Мечниковым (1845 — 1916).
Фактор (лат. делающий, производящий) — движущая сила, причина какого-либо процесса, явления.
Фактор экологический — это любой элемент окружающей среды, способный оказывать прямое или косвенное воздействие на живой организм хотя бы на одном из этапов его индивидуального развития (см. Онтогенез), или любое условие среды, на которое организм отвечает приспособительными реакциями. Экологические факторы делятся на абиотические (неживая природа), биотические (живая природа) и антропогенные (деятельность человека).
Факторы среды абиотические — все экологические факторы, относящиеся к неживой природе, совокупности условий неорганической среды, влияющих на организмы. Они делятся на химические, физические, космические, геолого-географические, климатические и др. (См. Климат, Модели климата Земли).
Факторы среды биотические — сумма всех прямых и косвенных воздействий живых организмов друг на друга.
Фенотип (гр. являю, обнаруживаю + форма) — совокупность всех внутренних и внешних признаков и свойств индивида, сформировавшихся на базе генотипа (см. Генотип) в процессе индивидуального развития (см. Онтогенез) и служащих одним из вариантов нормы реакции организма на внешние условия. При относительно одном и том же генотипе (абсолютно идентичного генотипа практически быть не может) в определенных пределах возможны бесчисленные варианты фенотипов (множество пород собак и других домашних животных) (см. Фенотип).
Фермент(ы) (лат. в, внутри + гр. закваска) — биологические катализаторы, по химической природе — белки (см. Белок), иногда рибонуклеиновые кислоты (см. РНК), обязательно присутствующие во всех клетках живого организма. Убыстряя превращения веществ (биохимические реакции), направляют и регулируют обмен веществ.
Ферменты имеют наивысшую активность при определенной кислотности среды, наличии необходимых коферментов и кофакторов, при отсутствии ингибиторов (вещества, снижающие скорость химических, ферментативных реакций или подавляющие их). Поскольку каждый из ферментов катализирует лишь небольшое число веществ (иногда даже одно вещество, изменяя его только в одном направлении), биохимические реакции в клетках идут при участии огромного числа ферментов. Отличие ферментов от химических катализаторов — способность ускорять реакции при обычных условиях: атмосферном давлении, температуре тела организма и т. п. Ферменты снижают энергию активации, т. е. уровень энергии, необходимой для придания молекуле реакционной способности.
Физика (гр. природа) — наука о природе, изучающая простейшие и вместе с тем наиболее общие свойства материального мира. По изучаемым объектам подразделяется на физику: элементарных частиц, атомных ядер, атомов, молекул, твердого тела, плазмы и т.д. К основным разделам теоретической физики относятся: механика, электродинамика, оптика, термодинамика, статистическая физика, теория относительности, квантовая механика, квантовая теория поля. (См. Механика квантовая, Оптика волновая, Оптика геометрическая, Теория относительности, Термодинамика).
Начало развития физики связано с именами Демокрита (р. ок. 470до н. э.), Архимеда и др.; в 17 в. И. Ньютон создаёт классическую механику. В нач. 20 в. рождается квантовая физика М. Планка (1858 — 1947), Э. Резерфорда (1871 — 1937), Н. Бора (1885 — 1962). В 20-x гг. была разработана квантовая механика — теория движения микрочастиц Л. де Бройля (1892 — 1987), Э. Шрёдингера (1887 — 1961), В. Гейзенберга (1901 — 1976), В. Паули (1900 — 1958), П. Дирака (1902 — 1984). Одновременно появилось новое учение о пространстве и времени — теория относительности А. Эйнштейна (1879 — 1955). Во 2-й пол. 20 в. физическое знание обогащается познанием структуры атомного ядра, свойств элементарных частиц Э. Ферми (1863 — 1945) и др., конденсированных сред Л. Д. Ландау (1908 — 1968) и др. (См. Атом, Частицы элементарные).
Физика составляет научный фундамент современной техники и её развития, включая такие направления, как ядерная энергетика, космическая техника, квантовая электроника, вычислительная техника, разработка наукоёмких, ресурсосберегающих технологий.
Физика математическая — теория математических моделей физических явлений.
Филогенез (гр. род, племя + развитие) — историческое развитие живой материи, организмов; эволюция органического мира, различных его систематических групп (таксонов), отдельных органов и их систем. Область знаний о филогенезе — филогенетика, филогения. (См. Эволюция).
Филогенетика, филогения — учение о происхождении и путях эволюции отдельных систематических групп (видов, родов и т. п.) и всего органического мира, о филогенезе (см. Филогенез).
Флаттер — процесс спонтанного разрушения конструкций (например, самолетов) в экстремальных условиях.
Флуктуация (лат. колебание) — случайное отклонение системы от её закономерного состояния; случайное отклонение величины, характеризующей систему из большого числа частиц от её среднего значения.
Фотосинтез (гр. свет + соединение, сочетание, составление) — превращение зелёными растениями и фотосинтезирующими микроорганизмами лучистой энергии Солнца в энергию химических связей органических веществ. Механизм фотосинтеза состоит из цепи фаз и окислительно-восстановительных реакций. Пигменты пластид (прежде всего хлорофилл) поглощают свет определенных участков спектра (красные и сине-фиолетовые лучи).
Поглотив квант световой энергии (см. Квант), молекула хлорофилла возбуждается. Квант света срывает электрон с её орбиты, в результате чего молекула хлорофилла окисляется, а электрон присоединяется к веществу-переносчику (акцептору электронов), а затем к другим акцепторам с более низкими окислительно-восстановительными потенциалами. Освобождающаяся энергия используется, прежде всего, на образование нуклеотидов (универсальных аккумуляторов и переносчиков энергии). Химическая энергия идет на синтез органических соединений. (См. Нуклеотиды).
Фотосинтез — важнейший глобальный жизненный процесс, обеспечивающий все земные организмы химической энергией (хемосинтез играет намного меньшую роль). За год на Земле в результате фотосинтеза образуется более 150 млрд. т. органического вещества, усваивается ок. 200 млрд. т. СО2 и выделяется ок. 145 млрд. т. свободного кислорода. Благодаря первичному фотосинтезу в истории Земли появился свободный кислород атмосферы и озоновый экран (озоносфера).
Фотоэффект (гр. свет + лат. исполнение, действие) — освобождение электронов вещества при поглощении веществом электромагнитного излучения (фотонов). (См. Квант, Электрон).
Х
Хаос (гр. зияние, разверстое пространство, пустое протяжение) — термин античной мифологии и философии, означающий неупорядоченное, бесформенное состояние мира до упорядоченного космоса. В этом значении появляется у Гесиода (8—7 вв. до н. э.). В досократовский философии хаос — начало всякого бытия. Платон (428 или 427—348 или 347 до н. э.) называет хаосом первоматерию. Позже хаос начинает пониматься как первозданное беспорядочное состояние элементов, но с присоединением творческого оформляющего начала. В неоплатонизме господствует концепция хаоса как всепорождающего и одновременно всеуничтожающего начала. Ф. Аквинский (1225 или 1226—1274), отрицая существование материи до создания мира, под хаосом понимает пустое пространство Аристотеля (384—322 до н. э.) в котором происходит творение мира из ничего. В Новое время естественные науки отказались признавать хаос в качестве первопотенции мира.
Современная наука синергетика понимает хаос как творческое начало, условие самоорганизации или как очень сложную, ранее недоступную пониманию организацию. Хаосу противостоит порядок (см. Самоорганизация, Синергетика).
Химия (гр. Хемия, одно из древнейших названий Египта) — наука, изучающая превращения веществ, сопровождающиеся изменением их состава и (или) строения. Хим. процессы использовались человечеством уже на заре его культурной жизни. В 3-4 вв. зародилась алхимия, задачей которой было превращение неблагородных металлов в благородные.
С эпохи Возрождения химические исследования всё в большей степени стали использовать для практических целей. Во 2-й пол. 17 в. Р. Бойль (1627 — 1691) дал первое научное определение понятия «химический элемент». Химия как наука становится во 2-й пол. 18 в., когда был сформулирован закон сохранения массы при химических реакциях А. Лавуазье (1743 — 1794). В нач. 19 в. Дж. Дальтон (1766 — 1844) заложил основы химической атомистики, А. Авогадро (1776 — 1856) ввёл понятие «молекула». В 60-х гг. 19 в. А. М. Бутлеров (1828 — 1886) создал теорию строения химических соединений, а Д. И. Менделеев (1834 — 1907) открыл периодический закон. В современной химии выделяют области: неорганическая химия, органическая химия, физическая химия, аналитическая химия и др. На законах химии базируются многие области знания и практической деятельности. (См. Законы Дальтона, Молекула, Система химических элементов периодическая).
Холизм (гр. целое) — философское направление, рассматривающее природу как иерархию «целостностей», понимаемых как духовное единство; в современном естествознании — целостный взгляд на природу, стремление к построению единой научной картины мира (см. Картина мира научная).
Хромосома(ы) (цвет, краска + тело) — самовоспроизводящийся структурный элемент (органоид) ядра клетки, содержащий ДНК (гены), в которой (которых) заложена генетическая (наследственная) информация. Комплекс ДНК с основным белком-гистоном (дезоксирибонуклеопротеидом) составляет около 90% вещества хромосом. Содержание ДНК в хромосомах постоянно. Число, размер и форма хромосом (их кариотип) строго определены и специфичны для каждого вида. Самоудвоение и закономерное распределение хромосом по дочерним клеткам при их делении обеспечивает передачу признаков от поколения к поколению. (См. ДНК, Информация генетическая, Ядро клеточное).
Ц
Цикл (гр. круг) — совокупность взаимосвязанных явлений, процессов, работ, образующих законченный круг развития в течение какого-либо промежутка времени.
Цикл ресурсный — это совокупность превращений и пространственных перемещений определенного вещества или группы веществ на всех этапах использования его человеком (включая его выявление, подготовку к эксплуатации, извлечение из природной среды, переработку, превращение, возвращение в природу).
Циклы осадочные — это движение питательных элементов между земной корой (почвами и горными породами), гидросферой (водой) и живыми организмами.
Цитогенетика (вместилище, клетка + происхождение) — раздел генетики (см. Генетика), исследующий явления наследственности и изменчивости организмов в связи с их клеточными структурами, прежде всего — хромосомами (см. Хромосома(ы)).
Цитология (клетка + учение) — научная отрасль, изучающая строение, химический состав, функции, индивидуальное развитие и эволюцию клеток живого (см. Клетка). Цитология обычно включают в состав морфологии.
Цитоплазма — одна из основных частей клетки; живая коллоидальная система с упорядоченной субмикроскопической структурой; содержит все органоиды и обуславливает жизнедеятельность клетки в целом. (См. Клетка).
Ч
Частицы виртуальные — частицы, существующие в промежуточных, имеющих малую длительность состояниях, для которых не выполняются обычные соотношения между энергией, импульсом и массой. Другие характеристики виртуальных частиц (электрический заряд, спин, барионный заряд и др.) такие же, как у соответствующих им реальных частиц. (См. Заряд, Импульс, Спин, Энергия).
Частицы элементарные — мельчайшие частицы физической материи. Представления об элементарных частицах отражают ту степень в познании строения материи, которая достигнута современной наукой. Характерная особенность элементарных частиц — способность к взаимным превращениям; это не позволяет рассматривать их как простейшие, неизменные «кирпичики мироздания», подобные атомам Демокрита.
Современные учёные исследуют строение частиц из кварков (см. Кварки). Каждая частица (за исключением истинно нейтральных частиц) имеет свою античастицу. Всего вместе с античастицами открыто более 350 элементарных частиц. Классификация частиц производится по типам фундаментальных взаимодействий, в которых они участвуют, и на основе законов сохранения ряда физических величин: фотон, лептоны, адроны (барионы и мезоны). При столкновениях с элементарными частицами происходят всевозможные превращения их друг в друга. (См. Адроны, Барионы, Лептоны, Мезоны).
Человек — один из видов животного царства с высокоразвитым мозгом, сложной социальной организацией и трудовой деятельностью, формирующих сознание и делающих малозаметными биологические первоосновы организма. Человек — субъект общественно-исторического процесса, развития материальной и духовной культуры на Земле, биосоциальное существо, генетически связанное с другими формами жизни, но выделившееся из них благодаря способности производить орудия труда, обладающее членораздельной речью и сознанием, творческой активностью и нравственным самосознанием.
Одна из важнейших эволюционно-биологических характеристик человека прямохождение и хватательная кисть руки. Местом возникновения рода человека (Homo) была Африка. Отделение ветви человеческих предков от предков обезьян произошло от 6 до 10 млн. лет назад. Вероятные непосредственные предшественники рода — австралопитеки населяли 1,5 — 5,5 млн. лет назад лишь Африку. Они уже передвигались на двух ногах и использовали кости, камни и палки в качестве орудий труда, но их не изготавливали.
Для группы видов хабилис — Человек умелый (Homo habilis), остатки которых обнаружены в Африке и датируются от 2,6 до 3,5 млн. лет назад, было характерно прямохождение современного типа, объединение звуковой сигнализации с орудийной деятельностью; изготовление каменных (галечных) орудий, использование огня. Менее 1 млн. лет назад существовала группа видов или один полиморфный: вид (Homo erectus) — Человек прямоходящий или выпрямленный. Они расселились по Африке, в Азии, в Европе. Эти люди изготовляли ручные каменные рубила. Около 250 тыс. лет назад возникла новая ветвь рода человека — неандертальцы.
Приблизительно 40 — 30 тыс. лет назад возник Нomо sapiens— Человек разумный (кроманьонцы). Произошло совершенствование членораздельной речи, отвлеченное мышление стало правилом, появилась одежда, постройки из костей, шкур и растительных материалов. Произошло расообразование, формирование человечества современного типа около 10 тыс. лет назад. С 40 — 50-х гг. нашего века человек стал приближаться к исчерпанию генетических возможностей биологической эволюции. Её сменила ускоряющаяся биосоциальная эволюция. (См. Эволюция).
«Чёрная дыра» — область пространства, в которой поле тяготения настолько сильно, что вторая космическая скорость (параболическая скорость) для находящихся в этой области тел должна была бы превышать скорость света. Из «чёрной дыры» ничто не может вылететь — ни изучение, ни частицы, так как в природе ничто не может двигаться со скоростью, большей скорости света. Границу области, за которую не выходит свет, называют горизонтом «чёрной дыры». (См. Горизонт событий).
Для того чтобы поле тяготения смогло «запереть» излучение, создающая это поле масса, должна сжаться до объёма с радиусом, меньшим гравитационного радиуса r = 2Gm,/с2, который чрезвычайно мал даже для больших масс (для Солнца r = 3 км). Поле тяготения «дыры» описывается теорией тяготения А. Эйнштейна (1879 — 1955). Согласно этой теории, вблизи «чёрной дыры» геометрические свойства пространства описываются неевклидовой (римановой) геометрией, а время течёт медленнее, чем вдали, вне сильного поля тяготения. По современным представлениям, массивные звёзды, заканчивая свою эволюцию, могут сжаться (сколлапсировать) и превратиться в «чёрную дыру» (см. Коллапс гравитационный).
« Чёрный ящик» — непосредственно не наблюдаемая совокупность неизвестных структур, явлений и свойств, о характере которых можно судить лишь по входу и выходу, т. е. по характеристикам, заметным при поступлении и выходе вещества и энергии из неизвестной совокупности. Кибернетический «черный ящик» рассматривается как действующее целое вне зависимости от его внутреннего строения и свойств. Метод «чёрного ящика» широко используется в биологии. (См. Биология, Кибернетика).