Strukturni nivoi materije. Strukturni nivoi organizacije materije

Prema savremenim naučnim pogledima na prirodu, svi prirodni objekti su uređeni, strukturirani, hijerarhijski organizovani sistemi.

AT prirodne nauke razlikuju se dvije velike klase materijalnih sistema: sistemi nežive prirode i sistemi žive prirode.

U neživoj prirodi, elementarne čestice, atomi, molekuli, polja, fizički vakuum, makroskopska tijela, planete i planetarni sistemi, zvijezde i zvjezdani sistemi - galaksije, sistemi galaksija - metagalaksija i megagalaksija - Univerzum izdvajaju se kao strukturni nivoi organizacije materije.

U živoj prirodi, strukturni nivoi organizacije materije uključuju sisteme do ćelijski nivo- nukleinske kiseline i proteini; ćelije kao poseban nivo biološke organizacije, predstavljen u obliku jednoćelijskih organizama i elementarnih jedinica žive materije; višećelijski organizmi flore i faune; supraorganizmske strukture, uključujući vrste, populacije i biocenoze, i, konačno, biosferu kao čitavu masu žive materije.

U prirodi je sve međusobno povezano, stoga je moguće razlikovati takve sisteme koji uključuju elemente i žive i nežive prirode - biogeocenoze.

Prirodne nauke, otpočevši proučavanje materijalnog svijeta s najjednostavnijim materijalnim objektima koje čovjek direktno opaža, nastavljaju dalje sa proučavanjem najsloženijih objekata dubokih struktura materije, koji nadilaze granice ljudske percepcije i nesamjerljivi su. sa predmetima svakodnevnog iskustva.

Primjenjujući sistematski pristup, prirodna nauka ne izdvaja samo tipove materijalnih sistema, već otkriva njihovu povezanost i korelaciju.

U nauci se razlikuju tri nivoa strukture materije.

1. Makrosvijet - svijet makroobjekata čija je dimenzija uporediva sa razmjerom ljudskog iskustva: prostorne veličine su izražene u milimetrima, centimetrima i kilometrima, a vrijeme - u sekundama, minutama, satima, godinama.

2. Mikrosvijet - svijet izuzetno malih, ne direktno vidljivih mikro-objekata (elementarnih čestica), čija se prostorna raznolikost računa od 10 -8 do 10 -16 cm, a životni vijek - od beskonačnosti do 10 -24 sec.

3. Megasvet je svet ogromnih kosmičkih razmera i brzina, udaljenost u kojoj se meri svetlosnim godinama (1 svetlosna godina = 0,3 Ps (parsec) = 206625 AJ, 1 AJ = 149,6 miliona km - udaljenost od Zemlje do Sunce), i životni vek svemirskih objekata - milioni i milijarde godina.

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

Metode naučnog saznanja.

Metodologija- nauka o porijeklu metoda, njihovoj suštini i djelotvornosti.

Metoda je skup radnji osmišljenih da pomognu u postizanju željenog rezultata. Francuski matematičar i filozof R. Descartes prvi je ukazao na značaj metode u modernom vremenu u svom djelu “Rasprave o metodi”. Ali još ranije, jedan od osnivača empirijske nauke, F. Bacon, uporedio je metodu spoznaje sa kompasom. Sposobnosti ljudi su različite, a da biste uvijek uspjeli, potreban vam je alat koji bi izjednačio šanse i omogućio svima da dođu do željenog rezultata. Taj alat je naučna metoda.

Svaka nauka ima ne samo svoj poseban predmet proučavanja, već i specifičan metod imanentan predmetu. Jedinstvo predmeta i metoda spoznaje potkrijepio je njemački filozof Hegel.

U skladu sa nivoima istraživanja, razlikuju se empirijske i teorijske metode.

Empirijske metode uključuju: posmatranje – svrsishodno sagledavanje pojava objektivne stvarnosti; opis - fiksiranje informacija o objektima prirodnim ili vještačkim jezikom; mjerenje - kvantitativna karakteristika svojstava objekata; poređenje - poređenje objekata prema nekim sličnim svojstvima ili stranama; eksperiment - studija u posebno kreiranim i kontrolisanim uslovima, pod kojima aktivan uticaj na objektu uz pomoć instrumenata i instalacija.

Teorijske metode uključuju: formalizaciju – konstrukciju apstraktnih matematičkih modela koji otkrivaju suštinu proučavanih procesa stvarnosti; aksiomatizacija - izgradnja teorija zasnovanih na aksiomima (tvrdnje čiji dokaz istinitosti nije potreban); hipotetičko-deduktivna metoda - stvaranje sistema deduktivno povezanih hipoteza iz kojih se izvode iskazi o empirijskim činjenicama.

Opštenaučne metode uključuju metode koje se primjenjuju i na empirijskom i na teorijskom nivou.

Uobičajene metode uključuju:

analiza - podjela holističkog predmeta na njegove sastavne dijelove (strane, karakteristike, svojstva ili odnosi) u svrhu njihovog sveobuhvatnog proučavanja;

sinteza - kombinacija prethodno odabranih dijelova predmeta u jednu cjelinu;

apstrakcija – skretanje pažnje sa svojstava i odnosa fenomena koji se proučava, koji nisu bitni za ovo proučavanje, uz istovremeno isticanje svojstava i odnosa od interesa;

generalizacija - metod mišljenja, kao rezultat kojeg se uspostavljaju opšta svojstva i znaci predmeta;

indukcija - metoda istraživanja i metoda rasuđivanja u kojoj se opšti zaključak gradi na osnovu određenih premisa;

dedukcija - metoda rasuđivanja pomoću koje zaključak određene prirode nužno slijedi iz općih premisa;

analogija - metoda spoznaje, u kojoj se na osnovu sličnosti objekata u nekim osobinama zaključuju o njihovoj sličnosti u drugim osobinama;

modeliranje - proučavanje predmeta (originala) stvaranjem i proučavanjem njegove kopije (modela), zamjenom originala sa određenih aspekata koji su od interesa za istraživača;

klasifikacija - podjela svih proučavanih predmeta u posebne grupe u skladu sa nekom važnom osobinom za istraživača (naročito se često koristi u deskriptivnim naukama u mnogim dijelovima biologije, geologije, geografije, kristalografije itd.).

Primjer specifičnih naučnih metoda, kojih ima mnogo u svakoj nauci, je analiza difrakcije rendgenskih zraka, svima poznata iz školskog predmeta hemije „lakmus test“ itd.

Statističke metode su dobile veliki značaj u savremenoj nauci. Oni vam omogućavaju da odredite prosječne vrijednosti koje karakteriziraju cijeli skup proučavanih predmeta. “Koristeći statističku metodu, ne možemo predvidjeti ponašanje pojedinca u populaciji. Možemo samo predvidjeti vjerovatnoću da će se ponašati na neki poseban način... Statistički zakoni se mogu primijeniti samo na velike populacije, ali ne i na pojedinačne pojedince koji čine ove populacije.

Statističke metode se tako nazivaju jer su prvi put primijenjene u statistici. Nasuprot tome, sve ostale metode se nazivaju dinamičkim, koje daju nedvosmislene očekivane rezultate istraživanja (Newtonovi zakoni u klasičnoj mehanici).

karakteristična karakteristika moderne prirodne nauke je da su metode istraživanja sve in više utiču na njegov rezultat (tzv. "problem uređaja" u kvantnoj mehanici).

Potrebno je razlikovati metodologiju nauke kao doktrinu o metodama i metodologiju kao opis primjene konkretnih istraživačkih metoda.

karakteristične osobine nauke.

Kada se razmatra tako mnogostrani fenomen kao što je nauka, možemo razlikovati tri njegova aspekta: grana kulture; način upoznavanja svijeta i društvene institucije (pojam društvene institucije u ovom kontekstu uključuje organizaciju naučne djelatnosti, odnosno ne samo visokoškolske ustanove, već i naučna društva, akademije, laboratorije, izdavanje časopisa itd.) .

Kao i druga područja ljudska aktivnost, nauka ima specifične karakteristike.

1. Univerzalnost – nauka saopštava znanja koja su istinita za ceo univerzum pod uslovima pod kojima ih čovek dobija. Naučni zakoni djeluju u cijelom svemiru.

2. Fragmentacija – nauka ne proučava biće kao celinu, već fragmente stvarnosti ili njene parametre; sama je podijeljena na različite discipline. Generalno, koncept bića kao filozofski koncept nije primenljiv na nauku, koja je privatno znanje. Svaka nauka kao takva je određena projekcija na svijet, svojevrsni reflektor koji ističe područja koja su trenutno od interesa za naučnike.

3. Validnost – naučna saznanja su pogodna za sve ljude; jezik nauke nedvosmisleno fiksira pojmove, što doprinosi ujedinjenju ljudi.

4. Bezličnost – u konačnim rezultatima naučnog saznanja ni na koji način nisu zastupljene individualne karakteristike naučnika, njegova nacionalnost ili mjesto stanovanja.

5. Sistematičnost – nauka ima određenu strukturu, i nije nekoherentna zbirka delova.

6. Nepotpunost – iako se naučno znanje širi u nedogled, ono ne može doći do apsolutne istine, nakon čega se neće imati šta istraživati.

7. Kontinuitet – nova znanja na određeni način i po određenim pravilima koreliraju sa starim znanjem.

8. Kritičan - uvijek voljan da ispituje i revidira svoje rezultate.

9. Pouzdanost – naučni zaključci zahtevaju, dozvoljavaju i testiraju se prema određenim, jasno formulisanim pravilima.

10. Ekstramoralnost – naučne istine su neutralne u moralnom i etičkom smislu, a moralne procjene se mogu odnositi ili na aktivnost sticanja znanja (etika naučnika zahtijeva od njega da bude intelektualno pošten i hrabar u procesu traženja istine), ili na aktivnost njegove primjene.

11. Racionalnost - sticanje znanja na osnovu racionalnih procedura. Komponente naučna racionalnost su: konceptualnost, tj. sposobnost da se definišu pojmovi identifikacijom najvažnijih svojstava date klase objekata; dosljednost, odnosno korištenje zakona formalne logike; diskurzivnost, tj. sposobnost razlaganja naučnih izjava na njihove sastavne dijelove.

12. Osetljivost – naučni rezultati zahtevaju empirijsku proveru primenom percepcije, a tek nakon toga se priznaju kao pouzdani.

Ova svojstva nauke formiraju 6 dijalektičkih parova koji međusobno koreliraju: univerzalnost – fragmentiranost, opšti značaj – bezličnost, sistematičnost – nepotpunost, kontinuitet – kritičnost, pouzdanost – nemoralnost, racionalnost – senzibilnost.

Osim toga, nauku karakteriziraju svoje posebne metode i struktura istraživanja, jezik i oprema. Sve to određuje specifičnost naučno istraživanje i značenje nauke.

Zapažene karakteristike nauke omogućavaju je razlikovanje od svih drugih grana kulture.

Razlika između nauke i drugih grana kulture.

Razlika između nauke i misticizma je

u nastojanju da se ne stope s predmetom proučavanja, već da se njegovo teorijsko razumijevanje i reprodukcija.

Nauka se od umjetnosti razlikuje po racionalnosti, koja se ne zaustavlja na nivou slika, već se dovodi na nivo teorija.

Za razliku od mitologije, znanost ne nastoji objasniti svijet u cjelini, već formulirati zakone razvoja prirode koji omogućavaju empirijsku provjeru.

Ono što razlikuje nauku od filozofije je to što njeni zaključci omogućavaju empirijsku provjeru i ne odgovaraju na pitanje “zašto?”, već na pitanja “kako?”, “kako?”.

Nauka se od religije razlikuje po tome što su razum i oslanjanje na čulnu stvarnost u njoj važniji od vjere.

U poređenju sa ideologijom, naučne istine su generalno validne i ne zavise od interesa pojedinih delova društva.

Za razliku od tehnologije, nauka nije usmjerena na korištenje stečenog znanja o svijetu za njegovu transformaciju, već na razumijevanje svijeta.

Nauka se od obične svijesti razlikuje po svojoj teorijskoj asimilaciji stvarnosti.

Slične informacije.

1. Koncept materije.

2. Svojstva materije.

3. Strukturna organizacija materije.

4. Nivoi organizacije prirodnog znanja.

Stvar. Koncept "Materije" je dvosmislen. Koristi se za označavanje određene tkanine. Ponekad mu se daje ironično značenje, govoreći o "visokim materijama". Svi predmeti i pojave koje okružuju osobu, uprkos njihovoj raznolikosti, imaju zajedničku osobinu: svi oni postoje izvan svijesti osobe i nezavisno od nje, tj. su materijalne. Ljudi neprestano otkrivaju sve više i više novih svojstava prirodnih tijela, proizvodeći mnoge stvari koje ne postoje u prirodi, pa je materija neiscrpna.

Materija je nestvorena i neuništiva, postoji zauvek i beskrajno je raznolika u obliku svojih manifestacija. Materijalni svijet je jedan. Svi njegovi dijelovi - od neživih predmeta do živih bića, od nebeskih tijela do čovjeka kao člana društva - povezani su na ovaj ili onaj način. One. sve pojave u svijetu nastaju zbog prirodnih materijalnih veza i interakcija, uzročno-posledičnih veza i zakona prirode. U tom smislu, na svijetu ne postoji ništa natprirodno i suprotstavljeno. Ljudska psiha i svijest također su određene materijalnim procesima koji se odvijaju u ljudskom mozgu i predstavljaju najviši oblik odraza vanjskog svijeta.

Svojstva materije.

Dosljednost- karakteristična karakteristika materijalne stvarnosti. Sistem je nešto što je na određeni način povezano jedno s drugim i podliježe odgovarajućem zakonu. Prevedeno sa grčkog sistem je celina sastavljena od delova, veza.

Sistemi mogu biti objektivno postojeći i teorijski ili konceptualni, tj. postoje samo u ljudskom umu. Sistem je interni ili eksterni uređeni skup međusobno povezanih i međusobno povezanih elemenata. Zahvaća prevlast organizacije u svijetu nad haotičnim promjenama. Svi materijalni objekti univerzuma imaju iznutra uređenu, sistemsku organizaciju. Uređenost podrazumeva postojanje pravilnih odnosa između elemenata sistema, što se manifestuje u vidu zakona strukturne organizacije. Strukturna organizacija, tj. sistem, je način postojanja materije.

Strukturno -ovo je unutrašnje rasparčavanje materijalnog postojanja. Unutrašnji poredak postoji u svim prirodnim sistemima koji nastaju kao rezultat interakcije tela i prirodnog samorazvoja materije, spoljašnji poredak je karakterističan za veštačke sisteme koje je stvorio čovek: tehničke, industrijske, konceptualne, informacione itd. Odnosi se na porijeklo ideje o strukturi svemira antičke filozofije(atomistika Demokrita, Epikura, Lukrecija Kara).

Koncept strukture materije obuhvata makroskopska tela, sve kosmičke sisteme. Sa ove tačke gledišta, koncept "strukture" se manifestuje u činjenici da postoji u obliku beskonačne raznolikosti integralnih sistema, blisko povezanih, u uređenosti strukture svakog sistema. Takva struktura je beskonačna u kvantitativnom i kvalitativnom smislu. Manifestacije strukturne beskonačnosti materije su:

1) neiscrpnost objekata i procesa mikrosvijeta.

2) beskonačnost prostora i vremena.

3) beskonačnost promena i razvoja procesa.

Samo ograničeno područje materijalnog svijeta empirijski je dostupno osobi: na skali od 10 -15 do 10 28 cm, a u vremenu - do 2 * 10 9 godina.

Strukturni nivoi organizacije materije. U savremenoj prirodnoj nauci ovo strukturiranje materije se uobličilo u naučno utemeljen koncept sistemske organizacije svijeta. Strukturni nivoi materije formiraju se od neke vrste i karakteriše ih poseban tip interakcije između njihovih sastavnih elemenata. Kriterijumi za razlikovanje različitih strukturnih nivoa su sledeće karakteristike:

1) prostorno-vremenske skale;

2) skup najvažnijih svojstava i zakona promjene

3) stepen relativne složenosti koji je nastao u procesu istorijskog razvoja materije u datom području sveta.

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

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

Hijerarhija strukturnih elemenata materije. Moderna fizika postepeno, korak po korak, otvarala je potpuno novi svijet fizičkih objekata - mikrokosmos ili svijet mikroskopskih čestica, koje karakteriziraju pretežno kvantna svojstva. Ponašanje i svojstva fizičkih tijela, koja se sastoje od mikročestica i koja čine makrosvijet, opisuje klasična fizika. Dva potpuno različita objekta - mikrokosmos i makrokosmos, može se dodati mega svijet - svijet zvijezda, galaksija i svemira, nalazi van zemlje.

Materija je raspoređena po svemiru nehomogeno. Strukturni elementi materije su kombinovani u integralne sisteme, interakcije unutar kojih su jače i važnije od interakcija elemenata sistema sa njegovom okolinom. Zauzvrat, materijalni sistemi stupaju u interakciju jedni s drugima, ulazeći u odnose podređenosti i formirajući hijerarhiju prirodnih sistema. Glavni koraci u ovoj hijerarhiji su mikrosvet, makrosvet i megaworld.

Objektivna stvarnost se sastoji od tri glavna područja: neorganska priroda, divlji svijet, društvo. Na primjer, pri klasifikaciji neorganskog tipa razlikuju se elementarne čestice i polja, atomska jezgra, atomi, molekuli, makroskopska tijela i geološke formacije.

Mogu se razlikovati tri strukturna nivoa:

1. megaworld – svijet svemira (planete, zvjezdani kompleksi, galaksije, metagalaksije i neograničene razmjere do 10 28 cm);

2. makrosvet - svijet stabilnih oblika i dimenzija srazmjernih čovjeku (kao i kristalnih kompleksa molekula, organizama, zajednica organizama, odnosno makroskopskih tijela 10 -6 - 10 7 cm);

3. mikrosvet - svijet atoma i elementarnih čestica, gdje princip "sastoji" nije primjenjiv (površina je oko 10 -15 cm).

Kada se procjenjuje veličina skale svemira, uvijek se postavlja klasično filozofsko pitanje: da li je svemir konačan ili beskonačan? Koncept beskonačnosti uglavnom koriste matematičari i filozofi. Eksperimentalni fizičari, koji su savladali eksperimentalne metode i tehnike mjerenja, uvijek dobijaju konačne vrijednosti mjerenih veličina. Veliki značaj nauke, a posebno moderne fizike, leži u činjenici da su do sada mnoge kvantitativne karakteristike objekata već dobijene ne samo u makro- i mikrosvijetu, već iu mega-svijetu.

Prostorne skale našeg Univerzuma i veličine glavnih materijalnih formacija, uključujući mikro-objekte, mogu se predstaviti iz sljedeće tabele, gdje su veličine date u metrima (radi jednostavnosti, dati su samo redovi brojeva, tj. približni brojevi unutar jedne narudžbe):

Iz ovih podataka se može vidjeti da je omjer najveće i najmanje veličine dostupne današnjem eksperimentu 44 reda veličine. Sa razvojem nauke, ovaj stav se stalno povećavao i nastaviće da raste kako se gomilaju nova znanja o materijalnom svetu oko nas. Microworld je Univerzum, koji se smatra tako malim da je neuporediv s veličinom ljudskog tijela. Ponašanje mikroskopskih objekata uglavnom je određeno kvantnim i termalnim fluktuacije (kršenje simetrije).

Macroworld - ovo je Univerzum, posmatran na skali više ili manje srazmernoj veličini ljudskog tela (od žive ćelije do planine). Ponašanje makroskopskih objekata dobro je opisano zakonima klasične mehanike i elektrodinamike.

Megaworld - ovo je Univerzum, koji se smatra u tolikoj mjeri da je neuporediv s veličinom ljudskog tijela. Gravitaciona interakcija preovlađuje u megasvetu. Na njegovoj skali, zakoni opšte teorije relativnosti postaju suštinski. Glavni strukturni elementi materije u megasvetu su galaksije i njihove kolekcije. Galaksije su ogromni zvjezdani sistemi koji se sastoje od milijardi zvijezda. Svaka zvijezda pripada nekoj galaksiji; Nema zvijezda u međugalaktičkom prostoru.

Na različitim strukturnim nivoima materije susrećemo se sa posebnim manifestacijama prostorno-vremenskih odnosa, sa različitim tipovima kretanja. Mikrosvijet je opisan zakonima kvantne mehanike. Zakoni klasične mehanike djeluju u makrokosmosu. Megasvet je povezan sa zakonima teorije relativnosti i relativističke kosmologije.

Različite nivoe materije karakterišu različite vrste veza:

1) na skali od 10 -13 cm - jake interakcije, integritet jezgra osiguravaju nuklearne sile.

2) integritet atoma, molekula, makrotela obezbeđen je elektromagnetnim silama.

3) u kosmičkim razmerama - gravitacionim silama.

Kako se veličina povećava, energija interakcije se smanjuje. Kako manje veličine materijalnih sistema, to su njihovi elementi čvršće međusobno povezani.

Unutar svakog od strukturnih nivoa postoje odnosi podređenosti (molekularni nivo uključuje atomski nivo, a ne obrnuto). Svaki viši oblik nastaje na osnovu nižeg, uključuje ga u sublatiranom obliku. To u suštini znači da se specifičnost viših oblika može spoznati samo na osnovu sadržaja višeg oblika materije u odnosu na njega. Zakoni novih nivoa se ne svode na zakone nivoa na osnovu kojih su nastali, a vode za dati nivo organizacije. Osim toga, nezakonit je prenos svojstava viših nivoa materije na niže. Svaki nivo materije ima svoje kvalitativne specifičnosti. Na najvišem nivou materije, njeni niži oblici nisu predstavljeni u čistom obliku, već u sintetizovanom (uklonjenom) obliku.

Strukturni nivoi materije međusobno djeluju kao dio i cjelina. Interakcija dijela i cjeline leži u činjenici da jedno pretpostavlja drugo, oni su jedno i ne mogu postojati jedno bez drugog. Nema celine bez dela, a nema ni delova bez celine. Dio dobija svoje značenje samo kroz cjelinu, kao što je cjelina interakcija dijelova. U interakciji dijela i cjeline odlučujuća uloga pripada cjelini. Međutim, to ne znači da su dijelovi lišeni svoje specifičnosti. Odlučujuća uloga cjeline pretpostavlja ne pasivnu, već aktivnu ulogu dijelova, koja ima za cilj osigurati normalan život univerzum u celini. Podređeni opštem sistemu celine, delovi zadržavaju svoju relativnu nezavisnost i autonomiju. S jedne strane, oni djeluju kao komponente cjeline, as druge strane i sami su svojevrsne integralne strukture, sistemi.

Organika kao vrsta materijalnog sistema takođe ima nekoliko nivoa svoje organizacije:

1) predćelijski nivo uključuje DNK, RNK, nukleinske kiseline, proteine;

2) ćelijski - nezavisno postojeći jednoćelijski organizmi;

3) višećelijski - organi i tkiva, funkcionalni sistemi(nervni, cirkulatorni), organizmi (biljke i životinje);

4) organizam u celini;

5) populacije (biotop) - zajednice jedinki iste vrste koje su povezane zajedničkim genskim fondom (mogu se ukrštati i proizvoditi svoju vrstu) čopor vukova u šumi, čopor riba u jezeru, mravinjak , grm; biocenoza - skup populacija organizama u kojima otpadni proizvodi jednih postaju uvjeti za život i postojanje drugih koji naseljavaju kopno ili vodeno područje. Na primjer, u šumi, populacije biljaka koje žive u njoj, kao i životinje, gljive, lišajevi i mikroorganizmi međusobno djeluju, čineći integralni sistem;

6) biosfera - globalni sistem života, onaj deo geografskog okruženja (donji deo atmosfere, gornji dio litosfera i hidrosfera), koja je stanište živih organizama, pružajući uslove neophodne za njihov opstanak (temperatura, tlo, itd.) nastala kao rezultat interakcije biocenoza.

Opća osnovaživot na biološkom nivou - organski metabolizam (razmjena materije, energije, informacija sa okolinom), koji se manifestuje na bilo kom od istaknutih podnivoa:

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

2) na nivou biocenoze, sastoji se od lanca transformacija supstance koju izvorno asimiliraju organi proizvođači preko organizama potrošača i organizama razarača koji pripadaju različitim vrstama;

3) na nivou biosfere postoji globalna cirkulacija materije i energije uz direktno učešće faktora kosmičke skale.

Unutar biosfere počinje da se razvija posebna vrsta materijalnog sistema, koji nastaje zbog sposobnosti rada posebnih populacija živih bića – ljudske zajednice.

Društvena stvarnost obuhvata podnivoe: pojedinac, porodica, grupa, kolektiv, društvena grupa, klase, nacije, država, sistem država, društvo u cjelini. Društvo postoji samo zahvaljujući aktivnostima ljudi. Strukturalni nivo društvene stvarnosti je u dvosmislenim linearnim odnosima jedan s drugim (na primjer, nivo nacije i nivo države). Preplitanje različitih nivoa strukture društva ne znači odsustvo reda i strukture u društvu. U društvu se mogu izdvojiti temeljne strukture - glavne sfere javnog života: materijalne i proizvodne, društvene, političke, duhovne itd., koje imaju svoje zakone i strukture. Svi su oni u određenom smislu podređeni, strukturirani i određuju genetsko jedinstvo društva u cjelini. Dakle, bilo koje od područja objektivne stvarnosti formirano je iz niza specifičnih strukturnih nivoa koji su u strogom redu unutar određenog područja stvarnosti. Prelazak iz jednog područja u drugo povezan je sa usložnjavanjem i povećanjem skupa formiranih faktora koji osiguravaju integritet sistema, tj. evolucija materijalnih sistema ide u pravcu od jednostavnog ka složenom, od nižeg ka višem.

Strukturni nivoi materije.

Nivoi organizacije prirodnog znanja. Naše znanje o prirodi se akumulira i razvija ne nasumično, već u strogom nizu, određen hijerarhijom nivoa organizacije materije. Priroda je sama po sebi jedna i podjela znanja o njoj u zasebne prirodne discipline, na primjer, hemiju ili fiziku, često je prilično proizvoljna: fizičke ideje se ogledaju u objašnjenju kemijskih procesa i proučavanju kemijskih transformacija tvari jedne u drugu. navodi fizičare da otkriju nove fizičke zakone i fenomene, kao što je otkriće visokotemperaturne supravodljivosti ili otkriće solitoni .

To je prije svega zbog postojanja zajedničkog predmeta proučavanja za kemičare i fizičare - tvari. Ali postoje značajne razlike između ove dvije nauke: prvo, raspon predmeta proučavanja fizike je širi od hemije – od mikrokosmosa do skale Univerzuma; drugo, zakoni fizike su univerzalniji i primjenjiviji na čitav niz prirodnih pojava. O tome svjedoči razvoj velikog broja srodnih nauka - fizička hemija, geofizika, biofizika, astrofizika itd. U ovim naukama naučnici pokušavaju da objasne hemijske, biološke i sve druge prirodne pojave i procese u terminima osnovnih fizičkih zakona.

Opišite pojave i procese u prirodi fenomenološke nauke . Svrha takvog znanja je opisivanje prirodnih pojava na makroskopskom nivou, tj. na nivou dostupnom ljudskim čulima. Međutim, moderna eksperimentalna znanost, koristeći različite istraživačke metode i najnoviju opremu: elektronske mikroskope, NMR tomografe, spektroskopsku opremu visoke rezolucije, uključujući rendgenske spektralne i druge moderne metode istraživanja, omogućava vam da se dublje uđete u temu pod studija - spustiti se sa makro nivoa na mikronivoi .

Postoji određena hijerarhija znanja, kada se složene pojave i procesi opisuju sa stanovišta jednostavnijih i poznatijih. Prisjetite se još jednom sheme veza fizičkih, hemijskih i bioloških nauka koje su vam već poznate:

FIZIKA ---> HEMIJA ----> BIOLOGIJA

Ali ova veza nije čisto mehanička šema koju je neko izmislio, ona odražava hijerarhiju organizacije materije koja stvarno postoji u prirodi:

ELEMENTARNE ČESTICE ---> ATOM --> MOLEKULA ->

MAKROMOLEKULA --> SUPRRAMOLEKULARNI KOMPLEKSI -->

ĆELIČNI ORGANELI -----> ŽIVA ĆELIJA

Svaka podjela svijeta na njegove sastavne dijelove je uslovna, kao i svaka granica koja razdvaja njegove dijelove. Koncepti i sheme su konvencionalni, koji su nam važni kao nešto što leži u osnovi konvencije koju smo kreirali, a koja onda dominira našom maštom po principu abecede koju smo kreirali. Ali upravo iz njega nastaje harmoničan sistem jezika i pojmova koji potvrđuje jedinstvo njegove strukture, jedinstvo Svijeta, koji se sastoji od ograničenog broja atoma u Periodnom zakonu.

Uobičajena podjela svijeta na mikro i makro svjetove je također uslovna, jer su razlike između objekata ovih hijerarhijskih nivoa prevelike. Stoga ćemo predložiti drugi sistem, jer nam se čini boljim. Drugi će u njemu pronaći nešto što će ih natjerati da izgrade svoje, što će im se činiti prikladnijim za potrebe istraživača u detaljnom sagledavanju slike Svijeta.

Pod strukturom (od latinske riječi struktura - struktura, red, raspored) podrazumijeva se prirodni prostorni raspored pojedinca u cjelini, kao skup stabilnih veza elementarnih dijelova objekta, koji osiguravaju njegovu cjelovitost i identitet samom sebi. , očuvanje njegovih osnovnih svojstava pod uticajem unutrašnjih i spoljašnjih sila.

Strukturu svemira, na primjer, predstavlja pravilan prostorni raspored i stabilne veze galaksija, jata galaksija itd. Struktura galaksija sastoji se od pravilno smještenih u njima i stabilnih veza zvijezda i zvjezdanih jata. Struktura zvjezdanog sistema (na primjer, Sunčevog sistema) je pravilan raspored i stabilnost veza planeta, asteroida itd. Struktura žive i nežive materije je pravilan prostorni raspored i stabilnost veza atoma i molekula. Strukturu atoma karakteriše pravilan raspored i stabilnost veza čestica koje se nalaze oko jezgra i unutar njega.

Glavni principi sistema su:

njegov integritet (osnovna nesvodljivost svojstava sistema na zbir svojstava njegovih elemenata);

strukturnost (regularnost veza i odnosa elemenata sistema);

međuzavisnost sistema od kolektivnih unutrašnjih (strukturno određenih) sila i svojstava okruženje;

subordinacija ili hijerarhija (svaki element sistema se može smatrati podsistemom svojstava sistema drugog nivoa);

višestrukost opisa svakog sistema na osnovu skupa njegovih sastavnih podsistema, svojstava, odnosa ovih svojstava.

Strukturni nivoi organizacije materije mogu se prikazati dijagramom, tabela 2.1.5-1.

Tabela 2.1.5-1

Kao što vidimo, takva podjela na sedam hijerarhijskih nivoa svijeta je uslovna, kao što su i granice podpodjela uslovne. Granica je svijet konvencija koje se mijenjaju pod utjecajem znanja o stvarnom svijetu. Na primjer, granice mikrokosmosa i makrokosmosa u postojećoj hijerarhiji određene su razlučivom moći oka. Uz pomoć stvorenih tehničkih sredstava, instrumenata i drugih fizičkih uređaja, čovjek je mogao zaviriti u strukturu mikrokosmosa, makrokosmosa i megasvijeta. Prisustvo nadsvijeta, kao skupa svemira koji djeluju u interakciji, pretpostavlja se konceptom pluraliteta svjetova, koji je iznio D. Bruno. Dakle, podsistemi materijalnog svijeta koji nas okružuju čine jedan sistem ili strukturu Supersvijeta, beskonačan u prostor-vremenu.

Uslovljenost i neophodnost podjele svijeta na njegove sastavne elemente proizilazi iz potrebe poznavanja svijeta u dijelovima i kao cjelini. U procesu spoznaje, ideje o granicama podjela se šire. Na primjer, granice mezosvijeta u procesu razvoja osobe i njegove svijesti također se kontinuirano šire. U zoru ljudske civilizacije, to je on sam i njegov svijet prirodnog okruženja koji ga okružuje. Kasnije se pojavljuju vještački alati, mašine koje je stvorio sam čovjek. Tada osoba odlazi u najbliži svemir, a njegova okolna stvarnost su objekti blizu Zemlje, zatim, u dalekoj budućnosti, čitav Sunčev sistem. To jest, mezosvijet postepeno širi svoje granice na objekte makrokosmosa. Sa razvojem svemirskih putovanja izvan Sunčevog sistema, megasvijet može poslužiti i kao objekt okolnog svijeta. Pioneer 10, ljudska kreacija, otišla je izvan Sunčevog sistema i već je u strukturi Mliječnog puta - naše galaksije.

Iznenađujuće, ljudski um je takođe u stanju da stvori virtuelni svet u kome može da putuje, uživa u otkrićima, pati, voli i mrzi. Granica između virtuelnog i stvarnog sveta je takođe uslovna i prolazna, utoliko što možemo brzo da pređemo sa teorijskih rasuđivanja o strukturi sveta na praktičnu implementaciju ideja zasnovanih na iskustvu.

Upadljiva je i činjenica neodvojivosti žive i nežive materije na svim nivoima njene organizacije. "Živ - od živih!". Ovo je Pasteur-Reddy princip. Ali živo je nastalo iz neživog i posljedica je evolucije neživog!

Ako postoji mikrokosmos, mezosvet i makrokosmos žive materije, onda je logično da je Mlečni put (naša galaksija), koji ima život u Sunčevom sistemu, i sam nosilac života. Takvo razmišljanje će nas dovesti do ideje da život pripada cijelom univerzumu. Pojavom inteligencije na Zemlji, Metagalaksija je prešla u novi kvalitet – postala je inteligentna.

Sastavni elementi živog (atomi, molekuli) su svaki pojedinačno neživa materija. Ako je živo biće rastavljeno na atome, tada je nemoguće stvoriti živo biće naknadnom operacijom sklapanja atoma. Za to je potrebna čitava istorija evolucije živog i neživog stvarnog okolnog svijeta svemira. Ovo je jedan od paradoksa podjele svijeta na njegove žive i nežive komponente. Umjesto toga, mora se pretpostaviti da je sva materija u svemiru jednostavno prožeta elementima sposobnim za vlastitu samoorganizaciju zvanu život, nego da razdvaja koncepte živog i neživog. Sam univerzum je jedinstvo beskonačno malog (nečega) i beskonačno velikog (svega) koje se razvija i stalno poboljšava.

Materija je strukturirana ne samo po kretanju, prostoru, vremenu, obliku, već i po dimenziji, nivou organizacije. Ali ako su kretanje, prostor i vrijeme u materijalnom svijetu neizostavan atribut koegzistencije, onda je nivo organizacije materije klasifikacioni princip koji je pogodan za rasparčavanje (razbijanje) znakova postojanja materijalnog svijeta u svrhu njegovo diskretno znanje sukcesivnom aproksimacijom od posebnog ka opštem ili obrnuto.

Hijerarhijski nivoi organizacije materije u prirodnim naukama su različiti. U organskom svijetu dijele se na klase, tipove, grupe, porodice, rodove, vrste. U neorganskom svijetu, hijerarhijski nivoi odgovaraju kompleksima, formacijama, stijenama, mineralnim vrstama itd. Štaviše, granice ove podjele su, ponavljamo, vrlo proizvoljne i određene su potrebom da se dobije informacija o strukturiranoj jedinici (dijelu), proučavanjem čijih svojstava, prevodeći je u četverodimenzionalni prostor, možemo razumjeti kako sve je sređeno.

Hijerarhija (od grčkog hieros - svetinja i arche - moć). Raspored skupa elemenata od najvišeg do najnižeg ranga. Metoda uređenja složenih sistema, u kojoj su veze sistema raspoređene na različite nivoe u skladu sa datim kriterijumom.

Dva hijerarhijska nivoa organizacije materije - mikro- i makrokosmos (mikrokosmos i makrokosmos) su prirodne nauke odavno razgraničili, budući da se oblici kretanja u njima manifestuju na nešto drugačiji način. Pojavljuju se nove interakcije. Ali čak je i ova podjela materijalnog svijeta uslovna. Jer, makrokosmos se sastoji od strukturirane supstance mikrokosmosa koja beskonačno prenosi u prostor-vreme svu postojeću i buduću raznolikost pojava, stanja, kretanja objekata.

Već u antici postojala je ideja o mikro- i makrokosmosu. Mikrokosmos je svijet čovjeka, makrokosmos je čitava Priroda. Oni su, takoreći, živa bića stvorena po jednom modelu i obdarena jednom dušom... Već u drevnim vremenima postojao je princip da je osoba mjera svih stvari, jer su ljudi vidjeli harmoniju u strukturi njegovo telo, a ta harmonija se prenosila u svet koji su merili proporcijama ljudskog tela. Tako je nastalo jedno od svjetskih čuda, Partenon, oko čijeg se rješenja sklada tako dugo bore graditelji i arhitekte.

Mikrokosmos i makrokosmos (od grčkog, veliki svijet - svemir i mali svijet - čovjek). Prirodni filozofi 16. veka, posebno Paracelzus, posmatrali su univerzum kao ljudski organizam u uvećanom obliku, a čoveka kao univerzum u malom, i iz toga su zaključili da postoji ista veza između univerzuma i čoveka kao između članova jedne tjelesnog organizma, i zašto, na primjer, zvijezde mogu utjecati na sudbinu čovjeka.

Redoslijed rasporeda objekata u Univerzumu prema strukturnim nivoima materije (SML) sugerira postojanje strukturne organizacije složenih sistema na više nivoa. Manifestira se u redoslijedu interakcija između SMS-a od najvišeg do najnižeg reda. Predloženo u radu B.P. Ivanova, tabela 2.1.5-2.

Na osnovu opšti princip jedinstva svetskog poretka, moderna nauka, zasnovana na eksperimentalnim dostignućima, opisuje materiju u rasponu od 1∙10 -18 do 1∙10 26 m. Ona se manifestuje kako u obliku konkretnih objekata tako i u okruženju.

Nastavlja se potraga za temeljnim obrascima koji bi omogućili strukturiranje svijeta na način da je moguće predvidjeti bilo koji historijski nivo njegove organizacije. S razvojem kvantne mehanike, svijet se iznenada predstavio kao „Leteći Holanđanin“, kada se pokazalo da je nemoguće jednoznačno odrediti njegove stvarne granice ni u prostoru ni u vremenu. U granicama koje su nam toliko potrebne u nama poznatom makrokosmosu zbog dualnosti prirode mikrokosmosa. Pokazalo se da je svijet u prostoru mikrosvijeta „razmazan“, a njegove granice izgledale su toliko uvjetno da je postalo potrebno pribjegavati virtualnim česticama kako bi se opisali interakcije između njegovih čestica, čije bi se „rađanje“ istovremeno poklopilo s njihovim “smrt”. Osim toga, uspjeli su biti prijenosna veza takve interakcije.

Prema B.P. Ivanovu, materija se ispostavlja „nije razmazana“, već je na određeni način grupirana u prostoru. Sistem materije se sastoji od ugruška (jezgra) i fizičkog polja koje ga okružuje, koji su međusobno u određenim odnosima i vezama, čineći neku vrstu integriteta (jedinstva). Takav sistem materije on naziva organizacionim oblikom materije (OFM) ili lokalizovanim objektom univerzuma. Autor u strukturi materije povlači analogiju između strukture čestica, atoma, zvijezda, galaksija. Odnosno, na bilo kom nivou organizacije materije, bilo da je čestica, atom, zvezda ili galaksija, definitivno postoji jezgro i fizičko polje, ujedinjeni u jedno jedinstveni sistem organizacioni oblik materije, koji je temeljna jedinica čitavog poznatog univerzuma, uključujući i svemir.

Grupu organizovanih oblika materije koje imaju jedno zajedničko svojstvo, na primer, električni naboj jezgara atoma elemenata tabele D. I. Mendeljejeva, autor kombinuje u jedan strukturni nivo materije (SML).

Sadrži cijeli set SMS-a u sljedećoj hijerarhiji, koji se sastoji od elemenata:

• elementarne čestice;
• jezgra;
• atomi;
• molekule;
• kristali;
• prašina;
• mikrometeoroidi;
• meteoroidi;
• komete;
• asteroidi;
• planete;
• zvijezde; jata zvijezda;
• kuglasta jata;
• galaksije;
• jata galaksija;
• superjata galaksija;

Metagalaksija.

• Ovo je takođe vrlo uslovna hijerarhija. Budući da se može dopuniti, na primjer, uzastopnom serijom:
• kristal čija se jedinična ćelija sastoji od atoma ili jona koji se prevode duž kristalografskih pravaca;
• mineral (koji se sastoji od skupa atoma, jona, molekula);
• stijena (kao kombinacija raznih minerala koji ga čine);
• prašina (kao skup kristala, minerala, stijena različitog sastava) itd.;
• formacije, kao zajednica geoloških tijela, spojenih na paragenetski, genetski ili na neki drugi način, sastoje se od stijena, ruda, minerala itd.

Materijalni objekti galaksije su i relativistički objekti takozvanih crnih rupa itd.

Ipak, određeni obrazac može se pratiti u predloženoj hijerarhiji B.P. Ivanova. Između strukturnih nivoa materije primećuju se skokovite promene u njihovim generalizovanim kvalitativnim karakteristikama, što je autoru omogućilo da koristi model „kvantne lestvice“ u ovoj hijerarhiji, na čijim stepenicama se nalaze strukturni nivoi materije.

Unutar jednog koraka, strukturni nivo materije prema B.P. Ivanovu sastoji se od tri podnivoa. U svakom podnivou uočeno je redovno ponavljanje svojstava objekata kako se radijus OFM jezgra povećava zbog sedmostruke bifurkacije. Svojstvo strukture u SMS hijerarhiji nasljeđuju strukturni nivoi nižih nivoa. Na primjer, Metagalaksija se sastoji od superjata galaksija, bilo koja galaksija se, pak, sastoji od zvjezdanih jata i tako dalje. sve do elementarnih čestica. Odnosno, osnova materije je koncept elementarnog dijela, koji se ponavlja, emituje u prostor-vremenu, zbog čega se formira cjelina: supstancija i struktura svijeta.

Strukturni nivoi organizacije materije prema B.P. Ivanovu

Tabela 2.1.5-2

Prema gornjim tabelarnim podacima B.P. Ivanova, granica mikrokosmosa (unutrašnjeg svijeta) i makrokosmosa određena je brojem iza .0., .0.1, itd. Mikrokosmos je tako uključivao strukture u rasponu od čestica šljunka, pijeska, mulja i manjih dimenzija. Prednost gornje strukturne hijerarhije zasnovane na ideji organizacionog oblika materije leži u mogućnosti određivanja diskretnih granica dimenzije materijalnog svijeta dijeljenjem koeficijentom sličnosti jednak broju 128 (za mikrokosmos ) i množenjem sa istim koeficijentom (za makrokosmos). Tako, prema B.P. Ivanov je prilično diskretan i podložan je graničnom strukturiranju, ali na granicama mikrostruktura njihova svojstva se naglo mijenjaju.

Makrokosmos za Zemlju u ovoj klasifikaciji počinje sa svemirom blizu Zemlje i proteže se na cijeli vanjski dio svemira.

Hijerarhijski pristup B.P. Ivanova dobar je za opisivanje naučne slike sveta. Laika će donekle zbuniti u dijelu da takva podjela materijalnog svijeta, iako pokriva svu raznolikost njegovih svojstava i struktura koje se redovno mijenjaju, ne omogućava da se figurativno istakne hijerarhijska podređenost kojom se ljudska svijest obično bavi. Često ne mjeri brojem, već relativnom skalom, sposobnošću da se oka razriješi, ili svijesti o dimenziji na nivou osjeta.

U konceptu "kvantnog rođenja svemira", koji su 1973. iznijeli P. I. Fomin i E. Trion, uzročne veze na svim strukturnim nivoima svijeta promatraju se u "početnom" stanju svemira, koje je predstavljalo fizički vakuum. . A uzrok trenutno opažene kosmološke ekspanzije mogla bi biti antigravitacijska sposobnost vakuuma, koja uzrokuje odbojnost između čestica materije koje su „unesene“ u njega. A za njega je pritisak negativan: p = - ε. Međutim, glavni kamen spoticanja kvantnog rođenja svemira je potreba da se objasni zašto izgleda izotropno kada se širi iz singularnog stanja.

Prva generacija kosmoloških modela odgovarala je homogenoj i izotropnoj distribuciji materije, odnosno nije opisivala stvarnu distribuciju materije, već usrednjena po ćelijama, čija je veličina reda međugalaktičkih udaljenosti, sa početnim singularitetom. - stanje beskonačne gustine. Evolucija svijeta u ovim modelima ovisi o ukupnoj gustoći materije ρ u sadašnjoj eri. A ako str< ρ крит. (~10 -25 г/см 3), то пространство бесконечно («открытый мир») и наблюдающееся ныне космологическое расширение неограниченно; в случае ρ >ρ crit. – prostor je konačan, a širenje, nakon nekog vremena, treba zamijeniti sažimanjem („zatvoreni svijet“). Otvoren ili zatvoren, u okviru ovih modela, Svet (Metagalaksija) trenutno nije jasan, jer savremene opservacijske procene ukazuju da je ρ / ρ crit ~1.

Druga generacija kosmoloških modela. Uzimanje u obzir nehomogenosti stvarne distribucije materije u Metagalaksiji dovelo je do malo drugačije slike njene evolucije. Ovi modeli su u suprotnosti sa uočenom globalnom izotropijom kosmičkog mikrotalasnog pozadinskog (pozadinskog) zračenja. Zato što svako proizvoljno malo odstupanje od izotropije brzo raste sa širenjem svemira i ne može se izotropno otvoriti u svemiru, budući da je širenje brže nego što se širi elektromagnetsko zračenje.

Modeli treće generacije omogućavaju "primarnu kvantizaciju" parametara modela (aproksimaciju punom kvantnom modelu svijeta). Međutim, modeli treće i druge generacije ne dozvoljavaju objašnjenje izotropije Metagalaksije, uključujući izotropiju CMB-a, sa izuzetkom njegovih fluktuacija - dipolne komponente.

Šta je pojam "materija"? Koji su atributi materije?

Stvar- objektivna stvarnost koja je data osobi u njenim senzacijama i postoji nezavisno od nje. Ovo je neka vrsta supstance, osnova svih postojećih objekata i sistema, njihovih svojstava, veza između njih i oblika kretanja, tj. od čega je svet napravljen.

Struktura materije- postojanje beskonačne raznolikosti integralnih sistema usko je povezano.

Atributi materije, univerzalni oblici njegovog bića su kretanje, prostor i vrijeme, koji ne postoje izvan materije. Na isti način ne može postojati materijalni objekt koji ne bi imao prostorno-vremenska svojstva.

Prostor- objektivnu stvarnost, oblik postojanja materije, karakteriše dužina i struktura materijalnih predmeta (pojava) u njihovom odnosu sa drugim predmetima i pojavama.

Vrijeme- objektivna stvarnost, oblik postojanja materije karakteriše trajanje i konzistentnost postojanja materijalnih predmeta i pojava u njihovom odnosu sa drugim materijalnim predmetima i pojavama.

Friedrich Engels je izdvojio pet oblika kretanja materije: fizički; hemijski; biološki; društveni; mehanički.

Univerzalna svojstva stvar su:

neuništivost i neuništivost

vječnost postojanja u vremenu i beskonačnost u prostoru

materiju uvijek karakterizira kretanje i promjena, samorazvoj, transformacija jednih stanja u druga

determinizam svih pojava

uzročnost - zavisnost pojava i objekata od strukturnih odnosa u materijalnim sistemima i spoljašnjih uticaja, od uzroka i uslova koji ih dovode

refleksija – manifestuje se u svim procesima, ali zavisi od strukture sistema u interakciji i prirode spoljašnjih uticaja. Istorijski razvoj svojstva refleksije dovodi do pojave njegovog najvišeg oblika - apstraktnog mišljenja

Univerzalni zakoni postojanja i razvoja materije:

Zakon jedinstva i borbe suprotnosti

Zakon prelaska kvantitativnih promjena u kvalitativne

Zakon negacije negacije

strukturni nivoi organizacije materije u neživoj prirodi.

Na svakom strukturnom nivou materije postoje posebna (emergentna) svojstva nedostaje na drugim nivoima. Unutar svakog od strukturnih nivoa postoje odnosi podređenosti, na primjer, molekularni nivo uključuje atomski nivo, a ne obrnuto. Svaki viši oblik nastaje na osnovu nižeg, uključuje ga u sublatiranom obliku. To znači, u suštini, da se specifičnost viših oblika može saznati samo na osnovu analize struktura nižih oblika. I obrnuto, suština oblika nižeg reda može se spoznati samo na osnovu sadržaja višeg oblika materije u odnosu na njega.

U prirodnim naukama razlikuju se dvije velike klase materijalnih sistema: sistemi nežive prirode i sistema divljih životinja. AT nežive prirode strukturni nivoi organizacije materije su:

1) vakuum (polja sa minimalnom energijom), 2) polja i elementarne čestice, 3) atomi, 4) molekule, makrotela, 5) planete i planetarni sistemi, 6) zvezde i zvezdani sistemi, 7) galaksija, 8) metagalaksija, 9 )Univerzum.

U divljini se razlikuju dva najvažnija strukturna nivoa organizacije materije - biološki i društveni. Biološki nivo uključuje:

predćelijski nivo (proteini i nukleinske kiseline);

• ćelija kao "cigla" živih i jednoćelijskih organizama;
• višećelijski organizam, njegovi organi i tkiva;
• populacija - skup jedinki iste vrste koji zauzimaju određenu teritoriju, slobodno se međusobno križaju i djelimično ili potpuno izolovani od drugih grupa svoje vrste;
• biocenoza - skup populacija u kojima su otpadni proizvodi nekih uvjeti za postojanje drugih organizama koji naseljavaju određeno područje kopna ili vode;
• biosfera - živa materija planete (ukupnost svih živih organizama, uključujući ljude).

U određenoj fazi razvoja života na Zemlji nastao je um, zahvaljujući kojem se pojavio društveni strukturni nivo materije. Na ovom nivou nalaze se: pojedinac, porodica, kolektiv, društvena grupa, klasa i nacija, država, civilizacija, čovječanstvo u cjelini.

strukturni nivoi organizacije materije u živoj prirodi.

Prema savremenim naučnim pogledima na prirodu, svi prirodni objekti su uređeni, strukturirani, hijerarhijski organizovani sistemi. U prirodnim naukama razlikuju se dvije velike klase materijalnih sistema: sistemi nežive prirode i sistemi žive prirode.

U živoj prirodi, strukturni nivoi organizacije materije obuhvataju sisteme predćelijskog nivoa - nukleinske kiseline i proteine; ćelije kao poseban nivo biološke organizacije, predstavljen u obliku jednoćelijskih organizama i elementarnih jedinica žive materije; višećelijski organizmi flore i faune; nad organizmskim strukturama, uključujući vrste, populacije i biocenoze, i, konačno, biosferom kao cjelokupnom masom žive tvari. U prirodi je sve međusobno povezano, stoga je moguće razlikovati takve sisteme koji uključuju elemente i žive i nežive prirode - biogeocenoze.

Prirodne nauke, otpočevši proučavanje materijalnog svijeta s najjednostavnijim materijalnim objektima koje čovjek direktno opaža, nastavljaju dalje sa proučavanjem najsloženijih objekata dubokih struktura materije koji nadilaze ljudsku percepciju i neuporedivi su s objektima svakodnevno iskustvo Primenom sistematskog pristupa prirodna nauka ne izdvaja samo tipove materijalnih sistema, već otkriva njihovu povezanost i korelaciju. U nauci postoje tri nivoa strukture materije - makrosvet, mikrosvet i megasvet.

1. Strukturni nivoi organizacije materije

U samom opšti pogled materija je beskonačan skup svih objekata i sistema koji koegzistiraju u svijetu, ukupnost njihovih svojstava, veza, odnosa i oblika kretanja. Istovremeno, uključuje ne samo sve direktno vidljive objekte i tijela prirode, već i sve ono što nam nije dato u osjetima. Čitav svijet oko nas je pokretna materija u svojim beskonačno raznovrsnim oblicima i manifestacijama, sa svim svojstvima, vezama i odnosima. U ovom svijetu svi objekti imaju unutrašnji red i sistemsku organizaciju. Uređenost se manifestuje u pravilnom kretanju i interakciji svih elemenata materije, zbog čega se oni kombinuju u sisteme. Čitav svijet se, dakle, pojavljuje kao hijerarhijski organiziran skup sistema, gdje je bilo koji objekt i samostalan sistem i element drugog, složenijeg sistema.

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

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

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

Makrokosmos je svijet materijalnih objekata, srazmjernih mjerila s čovjekom i njegovim fizičkim parametrima. Na ovom nivou prostorne veličine se izražavaju u milimetrima, centimetrima, metrima i kilometrima, a vrijeme u sekundama, minutama, satima, danima i godinama. U praktičnoj stvarnosti, makrokosmos predstavljaju makromolekule, supstance u različitim agregatnim stanjima, živi organizmi, čovek i proizvodi njegovog delovanja, tj. makrotela.

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

Svaki od ovih nivoa ima svoje specifične obrasce, nesvodive jedan na drugi. Iako su sve ove tri sfere svijeta usko povezane.

Struktura megasveta

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

Planete su nesvetleća nebeska tela, po obliku bliska lopti, koja se okreću oko zvezda i reflektuju njihovu svetlost. Zbog svoje blizine Zemlji, najviše proučavane su planete Sunčevog sistema koje se kreću oko Sunca po eliptičnim orbitama. U ovu grupu planeta spada i naša Zemlja, koja se nalazi na udaljenosti od 150 miliona km od Sunca.

Zvijezde su svijetleći (plinoviti) svemirski objekti nastali od plinovito-prašnog medija (uglavnom vodonika i helijuma) kao rezultat gravitacijske kondenzacije. Zvijezde su odvojene jedna od druge velikim udaljenostima i tako izolovane jedna od druge. To znači da se zvijezde praktički ne sudaraju jedna s drugom, iako je kretanje svake od njih određeno gravitacijskom silom koju stvaraju sve zvijezde u Galaksiji. Broj zvijezda u galaksiji je oko trilion. Najbrojniji od njih su patuljci, čija je masa oko 10 puta manja od mase Sunca. Ovisno o masi zvijezde, u procesu evolucije postaju ili bijeli patuljci, ili neutronske zvijezde, ili crne rupe.

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

Neutronske zvijezde nastaju u završnoj fazi evolucije zvijezda s masom od 1,2 do 2 solarne mase. Visoka temperatura i pritisak u njima stvaraju uslove za stvaranje velikog broja neutrona. U tom slučaju dolazi do vrlo brzog sabijanja zvijezde, pri čemu počinje brzi tok nuklearnih reakcija u njenim vanjskim slojevima. U tom slučaju se oslobađa toliko energije da dolazi do eksplozije sa rasipanjem vanjskog sloja zvijezde. Njegovi unutrašnji dijelovi se brzo smanjuju. Preostali objekt naziva se neutronska zvijezda jer se sastoji od protona i neutrona. Neutronske zvijezde se također nazivaju pulsari.

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

Zvjezdani sistemi (zvjezdana jata) - grupe zvijezda međusobno povezane gravitacijskim silama, zajedničkog porijekla, sličnog hemijskog sastava i uključujući do stotine hiljada pojedinačnih zvijezda. Postoje rasuti zvjezdani sistemi, kao što su Plejade u sazviježđu Bika. Takvi sistemi nemaju ispravan oblik. Poznato je preko hiljadu

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

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

Uobičajeno, prema svom izgledu, galaksije se mogu podijeliti u tri tipa. Prva grupa (oko 80%) uključuje spiralne galaksije. Ova vrsta ima izrazito jezgro i spiralne "rukave". Drugi tip (oko 17%) uključuje eliptične galaksije, tj. one koje imaju oblik elipse. Treći tip (otprilike 3%) uključuje galaksije nepravilnog oblika koje nemaju jasno jezgro. Osim toga, galaksije se razlikuju po veličini, broju zvijezda i sjaju. Sve galaksije su u stanju kretanja, a udaljenost između njih se stalno povećava, tj. dolazi do međusobnog udaljavanja (povlačenja) galaksija jedna od druge.

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

Metagalaksija - sistem galaksija, uključujući sve poznate svemirske objekte.

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

svjetlosna godina - udaljenost koju zraka svjetlosti prijeđe u jednoj godini brzinom od 300.000 km/s, tj. svjetlosna godina je 10 triliona km;

astronomska jedinica je prosječna udaljenost od Zemlje do Sunca, 1 AJ. jednako 8,3 svjetlosne minute. To znači da sunčevi zraci, odvajajući se od Sunca, stignu do Zemlje za 8,3 minuta;

parsec - jedinica mjerenja kosmičkih udaljenosti unutar i između zvjezdanih sistema. 1pk - 206 265 a.u., tj. otprilike jednako 30 triliona km, ili 3,3 svjetlosne godine.

Struktura makrokosmosa

Svaki strukturni nivo materije u svom razvoju podleže određenim zakonima, ali u isto vreme ne postoje stroge i krute granice između ovih nivoa, svi su međusobno usko povezani. Granice mikro- i makro-svijeta su pokretne; ne postoje odvojeni mikro-svijet i odvojeni makro-svijet. Naravno, makro- i mega-objekti se grade od mikro-objekata. Ipak, izdvojimo najvažnije objekte makrosvijeta.

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

Struktura mikrosvijeta

Na prijelazu XIX-XX vijeka. dogodile su se korenite promene u prirodno-naučnoj slici sveta, izazvane najnovijim naučnim otkrićima u oblasti fizike i koje su uticale na njene temeljne ideje i stavove. Kao rezultat naučnih otkrića, opovrgnute su tradicionalne ideje klasične fizike o atomskoj strukturi materije. Otkriće elektrona značilo je gubitak atoma statusa strukturno nedjeljivog elementa materije i time radikalnu transformaciju klasičnih ideja o objektivna stvarnost. Nova otkrića su omogućila:

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

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

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

Koncept elementarnih čestica. Prelazak prirodnonaučnog znanja sa nivoa atoma na nivo elementarnih čestica doveo je naučnike do zaključka da su koncepti i principi klasične fizike neprimenljivi na proučavanje fizičkih svojstava najmanjih čestica materije (mikro-objekata), kao što su elektroni, protoni, neutroni, atomi, koji formiraju nevidljivi mikrokosmos. Zbog posebnih fizičkih pokazatelja, svojstva objekata mikrosvijeta potpuno se razlikuju od svojstava nama poznatih objekata makrosvijeta i dalekog megasvijeta. Otuda se javila potreba da napustimo uobičajene ideje koje nam nameću predmeti i fenomeni makrokosmosa. Potraga za novim načinima opisivanja mikro-objekata doprinijela je stvaranju koncepta elementarnih čestica.

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

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

Prva faza pada na 30-50-e godine. 20ti vijek Do početka 1930-ih. otkriveni su proton i foton, 1932. - neutron, a četiri godine kasnije - prva antičestica - pozitron, koji je po masi jednak elektronu, ali ima pozitivan naboj. Do kraja ovog perioda postale su poznate 32 elementarne čestice, a svaka nova čestica bila je povezana sa otkrićem fundamentalno novog spektra fizičkih pojava.

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

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

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

Još jedno važno svojstvo elementarnih čestica je njihova univerzalna međukonvertibilnost. Ovo svojstvo nije prisutno ni u makro niti u mega svijetu.

2. Razvoj strukturne hemije

Brojni eksperimenti za proučavanje svojstava hemijskih elemenata u prvoj polovini XIX veka. doveo je naučnike do uvjerenja da svojstva supstanci i njihova kvalitativna raznolikost određuju ne samo sastav elemenata, već i struktura njihovih molekula. Do tada je manufakturnu proizvodnju zamenila fabrička proizvodnja, zasnovana na mašinskoj tehnologiji i širokoj sirovinskoj bazi. U hemijskoj proizvodnji počela je prevladavati prerada ogromnih masa tvari biljnog i životinjskog porijekla. Kvalitativna raznolikost ovih supstanci je nevjerojatno velika - stotine hiljada kemijskih spojeva, čiji je sastav, međutim, izuzetno ujednačen, jer se sastoje od nekoliko organogenih elemenata. To su ugljenik, vodonik, kiseonik, sumpor, azot, fosfor. Objašnjenje za neobično široku raznolikost organskih spojeva sa tako lošim elementarnim sastavom pronađeno je u pojavama koje su dobile nazive izomerizam i polimerizam. To je bio početak drugog nivoa razvoja hemijskog znanja, koji je tzv strukturna hemija.

Strukturna hemija je postala viši nivo u odnosu na doktrinu o sastavu materije. Istovremeno, hemija se iz pretežno analitičke nauke pretvorila u sintetičku nauku. Glavno dostignuće ove faze u razvoju hemije bilo je uspostavljanje veze između strukture molekula i reaktivnosti supstanci.

Sam pojam "strukturna hemija" je uslovni pojam. Prije svega, podrazumijeva takav nivo kemijskog znanja na kojem je, kombiniranjem atoma različitih kemijskih elemenata, moguće stvoriti strukturne formule bilo kojeg kemijskog spoja. Pojava strukturne hemije značila je da je postojala prilika za svrsishodnu kvalitativnu transformaciju supstanci, stvarajući šemu za sintezu bilo kojih hemijskih jedinjenja, uključujući i one ranije nepoznate.

Osnove strukturne hemije postavio je J. Dalton, koji je pokazao da je svaka hemijska supstanca skup molekula koji se sastoji od određenog broja atoma jednog, dva ili tri hemijska elementa. Zatim je I. Berzelius iznio ideju da molekul nije obična gomila atoma, već određena uređena struktura atoma međusobno povezanih elektrostatičkim silama. Kao što je kasnije pokazao hemičar C. Gerard, ova izjava nije uvek bila tačna, dakle, sredinom 19. veka. struktura molekula ostala je zagonetna.

Godine 1857. njemački hemičar A. Kekule objavio je svoja zapažanja o svojstvima određenih elemenata koji mogu zamijeniti atome vodika u brojnim jedinjenjima i uveo novi termin - afinitet. Počeo je označavati broj atoma vodika koje određeni kemijski element može zamijeniti. Kekule je nazvao broj jedinica afiniteta svojstvenih datom hemijskom elementu vagennostyo. Kada su atomi spojeni u molekul, slobodne jedinice afiniteta su zatvorene. Dakle, koncept "molekularne strukture" sveden je na konstrukciju šema vizuelnih formula koje su hemičarima služile kao vodič u njihovom praktičan rad, pokazao koje početne supstance treba uzeti da bi se dobio konačni proizvod.

Strukturna hemija omogućava vizuelno demonstriranje valencije hemijskih elemenata kao broja jedinica afiniteta svojstvenih atomu: =C=; -O-; N-. Kombinacijom atoma različitih hemijskih elemenata sa njihovim jedinicama afiniteta, mogu se stvoriti strukturne formule bilo kojeg hemijskog jedinjenja. A to znači da hemičar u principu može napraviti plan za sintezu bilo kojeg kemijskog spoja - i već poznatog i još neotkrivenog. To jest, hemičar može predvidjeti proizvodnju nepoznatog spoja i provjeriti svoje predviđanje sintezom.

Nažalost, Kekuleove šeme nisu se uvijek mogle primijeniti u praksi. Često se nije dogodila reakcija koju su izmislili hemičari, a koja je trebala dovesti do proizvodnje tvari sa željenom strukturnom formulom. To je bilo zbog činjenice da takve formalne sheme nisu uzimale u obzir reaktivnost supstanci uključenih u kemijsku reakciju.

Stoga je najvažniji korak u razvoju strukturne hemije bilo stvaranje teorije hemijske strukture organskih jedinjenja Ruski hemičar A.M. Butlerov. Butlerov je, slijedeći Kekulea, prepoznao da do stvaranja molekula iz atoma dolazi zbog zatvaranja slobodnih jedinica afiniteta, ali je istovremeno ukazao s kojom energijom (većom ili manjom) ovaj afinitet povezuje tvari. Drugim rečima, Butlerov je prvi put u istoriji hemije skrenuo pažnju na energetski disparitet različitih hemijskih veza. Ova teorija je omogućila izgradnju strukturnih formula bilo kog hemijskog jedinjenja, jer je pokazala međusobni uticaj atoma u strukturi molekula, i kroz to objasnila hemijsku aktivnost jednih supstanci i pasivnost drugih. Osim toga, to je ukazivalo na prisustvo aktivnih centara i aktivnih grupa u strukturi molekula.

U XX veku. primljena strukturna hemija dalji razvoj. Posebno je razjašnjen koncept strukture, čime su počeli da shvataju stabilnu sređenost kvalitativno nepromenjenog sistema. Koncept je također predstavljen atomska struktura- stabilna kombinacija jezgra i elektrona koji ga okružuju, koji su međusobno u elektromagnetskoj interakciji, i krtica kularne strukture- kombinacije ograničenog broja atoma koji imaju pravilan raspored u prostoru i međusobno su povezani hemijskom vezom pomoću valentnih elektrona.

Na osnovu dostignuća strukturne hemije, istraživači su stekli poverenje u pozitivan ishod eksperimenata u oblasti organske sinteze. Sam izraz "organska sinteza" pojavio se 1860-1880-ih. i počeo da označava čitavo polje nauke, tako nazvano za razliku od opšte strasti za analizom prirodnih supstanci. Ovaj period u hemiji je nazvan trijumfalnim procesom organske sinteze. Hemičari su ponosno izjavljivali svoje neobuzdane sposobnosti, obećavajući da će iz uglja, vode i vazduha sintetizovati sva najsloženija tela, uključujući proteine, hormone, itd. A stvarnost kao da je potvrdila ove izjave: u drugoj polovini 19. veka. broj organskih jedinjenja zbog novosintetizovanih porastao je sa pola miliona na dva miliona.

U to vrijeme pojavljuju se razne azo boje za tekstilnu industriju, razni preparati za farmaciju, rajona itd. Prije toga, takvi materijali su se kopali u ograničenim količinama i uz ogromne troškove niske produktivnosti, uglavnom poljoprivredne, radne snage.

Moderna strukturna hemija je postigla sjajne rezultate. Sinteza novih organskih tvari omogućuje dobivanje korisnih i vrijednih materijala koji se ne nalaze u prirodi. Tako se godišnje u svijetu sintetizira hiljade kilograma askorbinske kiseline (vitamina C), mnogih novih lijekova, uključujući bezopasne antibiotike, lijekove protiv hipertenzije, peptičkog ulkusa itd.

Najnovije dostignuće u strukturnoj hemiji je otkriće potpuno nove klase organometalnih spojeva, koji se zbog svoje dvoslojne strukture nazivaju "sendvič" spojevi. Molekul ove tvari su dvije ploče spojeva vodika i ugljika, između kojih se nalazi atom metala.

Istraživanja u oblasti moderne strukturne hemije idu u dva obećavajuća pravca:

sinteza kristala sa maksimalnom aproksimacijom idealnoj rešetki za dobijanje materijala sa visokim tehničkim performansama: maksimalna čvrstoća, termička stabilnost, izdržljivost u radu itd.;

stvaranje kristala sa unapred programiranim defektima kristalna rešetka za proizvodnju materijala sa određenim električnim, magnetskim i drugim svojstvima.

Svaki od ovih problema ima svoje izazove. Dakle, da bi se riješio prvi problem, potrebno je poštovati takve uslove za uzgoj kristala koji bi isključili utjecaj svih vanjskih faktora na proces, uključujući i gravitacijsko polje (zemljino privlačenje). Stoga se kristali sa željenim svojstvima uzgajaju na orbitalnim stanicama u svemiru. Rješenje drugog problema je komplicirano činjenicom da se, uz programirane nedostatke, gotovo uvijek formiraju neželjena kršenja.

Ipak, klasična strukturna hemija bila je ograničena obimom informacija samo o molekulima supstance u predreakcionom stanju. Ova informacija nije dovoljna za kontrolu procesa transformacije materije. Dakle, prema strukturnim teorijama, mnogi hemijske reakcije koji se ne dešavaju u praksi. Veliki broj reakcija organske sinteze zasnovane samo na principima strukturne hemije ima tako male prinose proizvoda i tako velike otpadne proizvode da se ne mogu koristiti u industriji. Osim toga, za takvu sintezu su bili potrebni oskudni aktivni reagensi i poljoprivredni proizvodi, uključujući prehrambene proizvode, kao sirovine, što je u ekonomskom smislu izuzetno neisplativo.

Stoga je zaprepaštenje uspjesima strukturne hemije bilo kratkog vijeka. Intenzivan razvoj automobilske industrije, vazduhoplovstva, energetike, instrumentacije u prvoj polovini 20. veka. postavili nove zahtjeve za proizvodnju materijala. Bilo je potrebno nabaviti visokooktansko motorno gorivo, specijalne sintetičke gume, plastiku, visokootporne izolatore, organske i anorganske polimere otporne na toplinu i poluvodiče. Da bi se dobili ovi materijali, metoda rješavanja osnovnog problema hemije, zasnovana na doktrini kompozicije i teorijama strukture, bila je očito nedovoljna. Nije uzeo u obzir nagle promjene u svojstvima tvari kao rezultat utjecaja temperature, pritiska, otapala i mnogih drugih faktora koji utječu na smjer i brzinu kemijskih procesa. Uzimanje u obzir i korištenje ovih faktora dovelo je hemiju na novi kvalitativni nivo njenog razvoja.

Makromolekularna jedinjenja

(polimere) karakteriziraju molekuli težine od nekoliko hiljada do nekoliko (ponekad i mnogo) miliona. Sastav molekula makromolekularnih jedinjenja (makromolekula) uključuje hiljade atoma povezanih hemijskim putem. veze. Bilo koji atom ili grupa atoma koji čine lanac polimera ili oligomera, tzv. komponentna veza. Najmanja složena karika, čije ponavljanje m. b. opisuje strukturu običnog (vidi dolje) polimera, tzv. složena ponavljajuća veza. Spojena veza koja se formira od jedne molekule monomera tokom polimerizacije naziva se monomerna veza (ranije se ponekad zvala elementarna veza). Na primjer, u polietilenu [-CH 2 CH 2 -] n, komponenta koja se ponavlja je CH 2, monomer je CH 2 CH 2.

Naziv linearnog polimera se formira dodavanjem prefiksa "poli" (u slučaju neorganskih polimera, "catena-poly"): a) nazivu jedinjenja koja se ponavlja u zagradama (sistematski nazivi); b) na naziv monomera od kojeg se polimer dobija (polusistematski nazivi koje IUPAC preporučuje da se koriste za označavanje najčešće korišćenih polimera). Naziv jedinice koja se ponavlja formira se prema pravilima hemijske nomenklature. Na primjer: (polusistematski nazivi su prvi navedeni):

3. Strukturni nivoi organizacije života

Život karakteriše dijalektičko jedinstvo suprotnosti: on je i integralan i diskretan. Organski svijet je jedinstvena cjelina, jer je sistem međusobno povezanih dijelova (postojanje jednih organizama zavisi od drugih), a istovremeno je i diskretan, budući da se sastoji od zasebnih jedinica – organizama, odnosno pojedinaca. Svaki živi organizam je, zauzvrat, također diskretan, jer se sastoji od pojedinačnih organa, tkiva, ćelija, ali u isto vrijeme svaki od organa, koji ima određenu autonomiju, djeluje kao dio cjeline. Svaka ćelija se sastoji od organela, ali funkcioniše kao jedna jedinica. Nasljednu informaciju provode geni, ali ni jedan od gena izvan totaliteta ne određuje razvoj osobine itd.

Diskretnost života povezana je sa različitim nivoima organizacije organskog sveta, koji se mogu definisati kao diskretna stanja bioloških sistema koje karakteriše podređenost, međusobna povezanost i specifični obrasci. Istovremeno, svaki novi nivo ima posebna svojstva i obrasce prethodnog, nižeg nivoa, budući da se svaki organizam, s jedne strane, sastoji od elemenata koji su mu podređeni, as druge strane, on je i sam element koji je dio nekog makrobiološkog sistema.

Na svim nivoima života manifestuju se njegovi atributi kao što su diskretnost i integritet, strukturna organizacija, razmena materije, energije i informacija. Postojanje života na višim nivoima organizacije pripremljeno je i određeno strukturom nižeg nivoa; posebno, priroda ćelijskog nivoa je određena molekularnim i subćelijskim nivoima, priroda organizma - ćelijskim, tkivnim nivoima itd.

Strukturni nivoi organizacije života su izuzetno raznoliki, ali glavni su molekularni, ćelijski, ontogenetski, populacijsko-specifični, biocenotički, biogeocenotski i biosferski.

Molekularno genetski nivo

Molekularno genetski standard života je nivo funkcionisanja biopolimera (proteina, nukleinskih kiselina, polisaharida) i drugih važnih organskih jedinjenja koji su u osnovi životnih procesa organizama. Na ovom nivou, elementarna strukturna jedinica je gen, a nosilac nasljedne informacije u svim živim organizmima je molekul DNK. Implementacija nasljednih informacija provodi se uz sudjelovanje RNA molekula. Zbog činjenice da su procesi skladištenja, promjene i implementacije nasljednih informacija povezani s molekularnim strukturama, ovaj nivo se naziva molekularno-genetički.

Najvažniji zadaci biologije na ovom nivou su proučavanje mehanizama prenosa genetskih informacija, nasljednosti i varijabilnosti, proučavanje evolucijskih procesa, porijekla i suštine života.

Svi živi organizmi sadrže jednostavne neorganske molekule: dušik, vodu, ugljični dioksid. Od njih su se, u toku hemijske evolucije, pojavila jednostavna organska jedinjenja, koja su zauzvrat postala građevinski materijal za veće molekule. Tako su se pojavile makromolekule - gigantske polimerne molekule izgrađene od mnogih monomera. Postoje tri vrste polimera: polisaharidi, proteini i nukleinske kiseline. Monomeri za njih su monosaharidi, aminokiseline i nukleotidi.

Proteini i nukleinske kiseline su "informacioni" molekuli, jer redosled monomera, koji može biti veoma raznolik, igra važnu ulogu u njihovoj strukturi. Polisaharidi (škrob, glikogen, celuloza) imaju ulogu izvora energije i građevnog materijala za sintezu većih molekula.

Proteini su makromolekule koje su vrlo dugi lanci aminokiselina - organskih (karboksilnih) kiselina, koje obično sadrže jednu ili dvije amino grupe (-NH 2).

U rastvorima, aminokiseline mogu pokazati svojstva i kiselina i baza. To ih čini svojevrsnim tamponom na putu opasnih fizičkih i kemijskih promjena. U živim ćelijama i tkivima nalazi se više od 170 aminokiselina, ali samo njih 20 je uključeno u proteine.To je slijed aminokiselina međusobno povezanih peptidnim vezama 1 koji čini primarnu strukturu proteina. Proteini čine preko 50% ukupne suhe mase ćelija.

Većina proteina djeluje kao katalizatori (enzimi). U njihovoj prostornoj strukturi postoje aktivni centri u obliku udubljenja određenog oblika. U takve centre ulaze molekule, čiju transformaciju katalizira ovaj protein. Osim toga, proteini igraju ulogu nosača; na primjer, hemoglobin prenosi kisik iz pluća u tkiva. Kontrakcije mišića i unutarćelijski pokreti rezultat su interakcije proteinskih molekula, čija je funkcija koordinacija pokreta. Funkcija proteina antitijela je zaštita tijela od virusa, bakterija itd. Aktivnost nervnog sistema zavisi od proteina koji prikupljaju i pohranjuju informacije iz okoline. Proteini koji se nazivaju hormoni kontrolišu rast i aktivnost ćelija.

Nukleinske kiseline. Životni procesi živih organizama određeni su interakcijom dvije vrste makromolekula - proteina i DNK. Genetske informacije organizma pohranjene su u molekulama DNK, koje služe kao nosilac nasljednih informacija za sljedeću generaciju i određuju biosintezu proteina koji kontroliraju gotovo sve biološke procese. Stoga nukleinske kiseline imaju isto važno mjesto u tijelu kao i proteini.

I proteini i nukleinske kiseline imaju jedno vrlo važno svojstvo - molekularnu disimetriju (asimetriju) ili molekularnu kiralnost. Ovo svojstvo života otkriveno je 1940-ih i 1950-ih godina. 19. vijek L. Pasteur u toku proučavanja strukture kristala supstanci biološkog porijekla - soli vinske kiseline. Pasteur je u svojim eksperimentima otkrio da ne samo kristali, već i njihove vodene otopine mogu odbiti polarizirani svjetlosni snop, tj. optički su aktivni. Kasnije su dobili imena optički izomeri. Otopine supstanci nebiološkog porijekla nemaju ovo svojstvo, struktura njihovih molekula je simetrična.

Danas su Pasteurove ideje potvrđene, a smatra se dokazanim da je molekularna kiralnost (od grčkog cheir - ruka) svojstvena samo živoj materiji i njeno integralno svojstvo. Supstanca neživog porijekla je simetrična u smislu da su molekuli koji polariziraju svjetlost lijevo i desno u njoj uvijek jednako podijeljeni. A u supstanci biološkog porijekla uvijek postoji odstupanje od ove ravnoteže. Proteini su građeni od aminokiselina koje polariziraju svjetlost samo lijevo (L-konfiguracija). Nukleinske kiseline se sastoje od šećera koji polariziraju svjetlost samo udesno (D-konfiguracija). Dakle, kiralnost leži u asimetriji molekula, njihovoj nespojivosti sa njihovom ogledalom, kao u desnoj i lijevoj ruci, što je dalo moderno ime ovom svojstvu. Zanimljivo je napomenuti da kada bi se osoba iznenada pretvorila u svoju sliku u ogledalu, onda bi sve bilo u redu s njegovim tijelom dok ne bi počeo jesti hranu biljnog ili životinjskog porijekla, koju jednostavno nije mogao probaviti.

Nukleinske kiseline su složena organska jedinjenja koja su biopolimeri (polinukleotidi) koji sadrže fosfor.

Postoje dvije vrste nukleinskih kiselina - deoksiribonukleinska kiselina (DNK) i ribonukleinska kiselina (RNA). Nukleinske kiseline su dobile ime (od latinskog nucleus - jezgro) zbog činjenice da su prvi put izolovane iz jezgara leukocita u drugoj polovini 19. veka. Švicarski biohemičar F. Miescher. Kasnije je otkriveno da se nukleinske kiseline mogu naći ne samo u jezgru, već iu citoplazmi i njenim organelama. Molekuli DNK zajedno sa histonskim proteinima čine supstancu hromozoma.

Sredinom XX veka. američki biohemičar J. Watson i engleski biofizičar F. Crick otkrili su strukturu molekule DNK. Studije difrakcije rendgenskih zraka pokazale su da se DNK sastoji od dva lanca uvijena u dvostruku spiralu. Ulogu okosnica lanaca imaju šećerno-fosfatne grupe, a baze purina i pirimidina služe kao skakači. Svaki džemper se sastoji od dvije baze pričvršćene na dva suprotna lanca, a ako jedna baza ima jedan prsten, onda druga ima dva. Tako se formiraju komplementarni parovi: A-T i G-C. To znači da slijed baza u jednom lancu jedinstveno određuje slijed baza u drugom, komplementarnom lancu molekula.

Gen je dio molekule DNK ili RNK (kod nekih virusa). RNK sadrži 4-6 hiljada pojedinačnih nukleotida, DNK - 10-25 hiljada. Kada bi bilo moguće razvući DNK jedne ljudske ćelije u neprekidnu nit, tada bi njena dužina bila 91 cm.

Pa ipak, rođenje molekularne genetike dogodilo se nešto ranije, kada su Amerikanci J. Beadle i E. Tatum uspostavili direktnu vezu između stanja gena (DNK) i sinteze enzima (proteina). Tada se pojavila poznata izreka: "jedan gen - jedan protein". Kasnije je otkriveno da je glavna funkcija gena kodiranje za sintezu proteina. Nakon toga, naučnici su svoju pažnju usmjerili na pitanje kako je genetski program napisan i kako se implementira u ćeliji. Da bi se to postiglo, bilo je potrebno otkriti kako samo četiri baze mogu kodirati redoslijed u proteinskim molekulima od čak dvadeset aminokiselina. Glavni doprinos rješavanju ovog problema dao je poznati teorijski fizičar G. Gamow sredinom 1950-ih.

Prema njegovim riječima, kombinacija tri nukleotida DNK koristi se za kodiranje jedne aminokiseline. Ova elementarna jedinica nasljeđa, koja kodira jednu aminokiselinu, zove se kodon. Godine 1961. Gamowovu hipotezu potvrdilo je istraživanje F. Cricka. Tako je dešifrovan molekularni mehanizam za čitanje genetskih informacija iz molekula DNK tokom sinteze proteina.

U živoj ćeliji postoje organele - ribozomi koji "čitaju" primarnu strukturu DNK i sintetiziraju protein u skladu s informacijama zabilježenim u DNK. Svakom tripletu nukleotida dodijeljena je jedna od 20 mogućih aminokiselina. Tako primarna struktura DNK određuje redoslijed aminokiselina sintetiziranog proteina, fiksira genetski kod organizma (ćelije).

Genetski kod svih živih bića, bilo da se radi o biljci, životinji ili bakteriji, je isti. Takva karakteristika genetski kod Zajedno sa sličnošću aminokiselinskog sastava svih proteina, svjedoči o biohemijskom jedinstvu života, porijeklu svih živih bića na Zemlji od jednog pretka.

Dešifrovan je i mehanizam reprodukcije DNK. Sastoji se od tri dijela: replikacija, transkripcija i prijevod.

replikacija je umnožavanje molekula DNK. Osnova replikacije je jedinstveno svojstvo DNK da se samokopira, što omogućava da se ćelija podijeli na dvije identične. Tokom replikacije, DNK, koja se sastoji od dva upletena molekularna lanca, se odmotava. Formiraju se dvije molekularne niti, od kojih svaka služi kao matrica za sintezu nove niti, komplementarne originalnoj. Nakon toga, ćelija se dijeli i u svakoj ćeliji jedan lanac DNK će biti star, a drugi novi. Kršenje slijeda nukleotida u lancu DNK dovodi do nasljednih promjena u tijelu - mutacija.

Transkripcija- ovo je prijenos DNK koda formiranjem jednolančane glasničke RNK molekule (i-RNA) na jednom od lanaca DNK. i-RNA je kopija dijela molekule DNK, koja se sastoji od jednog ili grupe susjednih gena koji nose informacije o strukturi proteina.

Emitiranje - ovo je sinteza proteina zasnovana na genetskom kodu i-RNA u posebnim ćelijskim organelama - ribosomima, gdje transfer RNA (t-RNA) dostavlja aminokiseline.

U kasnim 1950-im Ruski i francuski naučnici istovremeno su izneli hipotezu da su razlike u učestalosti pojavljivanja i redosledu nukleotida u DNK u različitim organizmima specifične za vrstu. Ova hipoteza omogućila je proučavanje evolucije živih bića i prirode specijacije na molekularnom nivou.

Postoji nekoliko mehanizama varijabilnosti na molekularnom nivou. Najvažniji od njih je već spomenuti mehanizam mutacije gena - direktnu transformaciju samih gena novo, koji se nalaze u hromozomu, pod uticajem spoljnih faktora. Faktori koji uzrokuju mutacije (mutageni) su zračenje, toksične hemikalije i virusi. Sa ovim mehanizmom varijabilnosti, redosled gena u hromozomu se ne menja.

Drugi mehanizam promjene je rekombinacija gena. Ovo je stvaranje novih kombinacija gena koji se nalaze na određenom hromozomu. Pri tome se sama molekularna osnova gena ne mijenja, već se kreće s jednog dijela hromozoma na drugi ili dolazi do izmjene gena između dva hromozoma. Rekombinacija gena se dešava tokom seksualne reprodukcije u višim organizmima. U ovom slučaju nema promjene u ukupnoj količini genetskih informacija, ona ostaje nepromijenjena. Ovaj mehanizam objašnjava zašto su djeca samo djelimično slična svojim roditeljima – nasljeđuju osobine oba roditeljska organizma koje se kombinuju na slučajan način.

Drugi mehanizam promjene je neklasična rekombinacija novo- Otvoren je tek 1950-ih godina. Kod neklasične rekombinacije gena, dolazi do generalnog povećanja količine genetskih informacija zbog uključivanja novih genetskih elemenata u genom ćelije. Najčešće virusi unose nove elemente u ćeliju. Danas je otkriveno nekoliko tipova prenosivih gena. Među njima su i plazmidi, koji su dvolančana kružna DNK. Zbog njih, nakon dužeg uzimanja bilo kakvih lijekova, nastaje ovisnost, nakon čega oni prestaju imati ljekovito djelovanje. Patogene bakterije, protiv kojih djeluje naš lijek, vežu se za plazmide, zbog čega bakterije postaju otporne na lijek i one to prestaju primjećivati.

Migrirajući genetski elementi mogu uzrokovati kako strukturne preustroj hromozoma tako i mutacije gena. Mogućnost korištenja takvih elemenata od strane ljudi dovela je do pojave nove nauke – genetskog inženjeringa, čija je svrha stvaranje novih oblika organizama sa željenim svojstvima. Tako se uz pomoć genetskih i biohemijskih metoda konstruišu nove kombinacije gena koje ne postoje u prirodi. Za to se modificira DNK koja kodira proizvodnju proteina sa željenim svojstvima. Ovaj mehanizam je u osnovi svih modernih biotehnologija.

Rekombinantna DNK se može koristiti za sintezu različitih gena i njihovo uvođenje u klonove (kolonije identičnih organizama) za usmjerenu sintezu proteina. Tako je 1978. sintetiziran inzulin - protein za liječenje dijabetesa. Željeni gen je uveden u plazmid i uveden u normalnu bakteriju.

Genetičari rade na stvaranju sigurnih vakcina protiv virusne infekcije, budući da su tradicionalne vakcine oslabljen virus koji mora izazvati proizvodnju antitijela, pa je njihova primjena povezana s određenim rizikom. Genetski inženjering omogućava dobijanje DNK koji kodira površinski sloj virusa. U tom slučaju se stvara imunitet, ali je infekcija tijela isključena.

Danas se u genetskom inženjeringu razmatra pitanje produženja životnog vijeka i mogućnosti besmrtnosti promjenom ljudskog genetskog programa. To se može postići povećanjem funkcija zaštitnih enzima ćelije, štiteći molekule DNK od raznih oštećenja povezanih kako s metaboličkim poremećajima tako i s utjecajima okoline. Osim toga, naučnici su uspjeli otkriti pigment koji stari i stvoriti poseban lijek koji oslobađa ćelije od njega. U eksperimentima sa nama

shami je dobio produženje svog životnog vijeka. Također, naučnici su uspjeli ustanoviti da se u vrijeme diobe ćelije smanjuju telomeri - posebne hromozomske strukture smještene na krajevima ćelijskih hromozoma. Činjenica je da tokom replikacije DNK posebna tvar - polimeraza - ide duž spirale DNK, praveći kopiju od nje. Ali DNK polimeraza ne počinje kopirati od samog početka, već svaki put ostavlja nekopiran vrh. Stoga se sa svakim sljedećim kopiranjem spirala DNK skraćuje zbog krajnjih dijelova koji ne nose nikakve informacije, odnosno telomera. Čim se telomeri iscrpe, naredne kopije počinju da smanjuju dio DNK koji nosi genetske informacije. Ovo je proces starenja ćelija. 1997. godine u SAD-u i Kanadi je izveden eksperiment na umjetnom produžavanju telomera. Za to je korišten novootkriveni stanični enzim, telomeraza, koji potiče rast telomera. Tako dobivene ćelije stekle su sposobnost višestruke podjele, u potpunosti zadržavajući svoja normalna funkcionalna svojstva i ne pretvarajući se u ćelije raka.

Nedavno su nadaleko poznati uspjesi genetskih inženjera u području kloniranja - tačna reprodukcija jednog ili drugog živog objekta u određenom broju kopija iz somatskih stanica. Istovremeno, odrasla jedinka se genetski ne razlikuje od roditeljskog organizma.

Dobivanje klonova od organizama koji se razmnožavaju partenogenezom, bez prethodne oplodnje, nije nešto posebno i genetičari ga dugo koriste. Kod viših organizama poznati su i slučajevi prirodnog kloniranja - rađanje jednojajčanih blizanaca. Ali umjetna proizvodnja klonova viših organizama povezana je s ozbiljnim poteškoćama. Međutim, u februaru 1997. godine u laboratoriji Jana Wilmuta u Edinburghu razvijena je metoda za kloniranje sisara, a ovca Dolly je uzgajana s njom. Da bi se to postiglo, jaja su izvađena iz škotske crne ovce, stavljena u umjetni hranjivi medij, a jezgre su uklonjene iz njih. Zatim su uzeli ćelije mliječne žlijezde odrasle gravidne ovce finske pasmine Dorset, koja je nosila kompletan genetski set. Nakon nekog vremena, ove ćelije su spojene sa nenuklearnim jajima i aktiviraju njihov razvoj pomoću električnog pražnjenja. Potom je embrion u razvoju rastao u vještačkom okruženju šest dana, nakon čega su embrioni presađeni u matericu usvojiteljice, gdje su se razvijali do rođenja. Ali od 236 eksperimenata, samo se jedan pokazao uspješnim - ovca Doli je odrasla.

Nakon toga, Wilmut je najavio fundamentalnu mogućnost kloniranja čovjeka, što je izazvalo najživlje rasprave.

ne samo u naučnoj literaturi, već iu parlamentima mnogih zemalja, jer je takva prilika povezana sa vrlo ozbiljnim moralnim, etičkim i pravnim problemima. Nije slučajno da su neke zemlje već usvojile zakone koji zabranjuju kloniranje ljudi. Na kraju krajeva, većina kloniranih embriona umire. Osim toga, velika je vjerovatnoća rođenja nakaza. Dakle, eksperimenti kloniranja nisu samo nemoralni, već i jednostavno opasni sa stajališta održavanja čistoće vrste Homo sapiensa. Da je rizik prevelik potvrđuju informacije koje su se pojavile početkom 2002. godine, u kojima se navodi da ovca Doli boluje od artritisa, bolesti koja nije uobičajena kod ovaca, nakon čega je ubrzo morala biti eutanazirana.

Stoga je mnogo obećavajuće područje istraživanja proučavanje ljudskog genoma (skupa gena). Godine 1988. na inicijativu J. Watsona stvorena je međunarodna organizacija "Ljudski genom" koja je okupila mnoge naučnike iz cijelog svijeta i postavila zadatak dešifriranja cjelokupnog ljudskog genoma. Ovo je zastrašujući zadatak, budući da je broj gena u ljudskom tijelu od 50 do 100 hiljada, a cijeli genom ima više od 3 milijarde parova nukleotida.

Vjeruje se da će prva faza ovog programa, povezana sa dešifriranjem niza nukleotidnih parova, biti završena do kraja 2005. Već je urađeno na stvaranju "atlasa" gena, skupa njihovih mapa. Prvu takvu kartu sastavili su 1992. D. Cohen i J. Dosset. U konačnoj verziji, predstavio ga je 1996. J. Weissenbach, koji je proučavajući hromozom pod mikroskopom, posebnim markerima označio DNK njegovih različitih regija. Zatim je klonirao ove dijelove, uzgajajući ih na mikroorganizmima, i dobio fragmente DNK - nukleotidnu sekvencu jednog lanca DNK koji je sačinjavao hromozome. Tako je Weissenbach lokalizirao 223 gena i identificirao oko 30 mutacija koje su dovele do 200 bolesti, uključujući hipertenziju, dijabetes, gluvoću, sljepoću i maligne tumore.

Jedan od rezultata ovog programa, iako nije završen, je sposobnost da se identifikuju genetske patologije ranim fazama trudnoća i stvaranje genske terapije – metode liječenja nasljednih bolesti uz pomoć gena. Prije postupka genske terapije otkrivaju koji se gen pokazao neispravnim, dobijaju normalan gen i uvode ga u sve oboljele stanice. Istovremeno, veoma je važno osigurati da uvedeni gen radi pod kontrolom ćelijskih mehanizama, inače će se dobiti ćelija raka. Već postoje prvi pacijenti izliječeni na ovaj način. Istina, još nije jasno koliko su radikalno izliječeni i

da li će se bolest vratiti u budućnosti. Također, dugoročne posljedice takvog tretmana još nisu jasne.

Naravno, upotreba biotehnologije i genetskog inženjeringa ima i pozitivne i negativne strane. O tome svjedoči memorandum koji je 1996. godine objavila Federacija evropskih mikrobioloških društava. To je zbog činjenice da je javnost sumnjičava i neprijateljski nastrojena prema genskim tehnologijama. Strah je uzrokovan mogućnošću stvaranja genetske bombe koja može iskriviti ljudski genom i dovesti do rađanja nakaza; pojava nepoznatih bolesti i proizvodnja biološkog oružja.

I, konačno, nedavno se naveliko raspravlja o problemu široke distribucije transgenih prehrambenih proizvoda nastalih uvođenjem gena koji blokiraju razvoj virusnih ili gljivičnih bolesti. Transgeni paradajz i kukuruz su već stvoreni i prodaju se. Na tržište se isporučuju kruh, sir i pivo napravljeni uz pomoć transgenih mikroba. Takvi proizvodi su otporni na štetne bakterije, imaju poboljšane kvalitete - okus, nutritivnu vrijednost, snagu itd. Na primjer, u Kini se uzgajaju duhan otporan na viruse, paradajz i slatka paprika. Poznati transgeni paradajz otporan na bakterijska infekcija, krompir i kukuruz otporni na gljivice. No, dugoročne posljedice upotrebe ovakvih proizvoda su još uvijek nepoznate, prije svega mehanizam njihovog djelovanja na organizam i ljudski genom.

Naravno, za dvadeset godina korištenja biotehnologije nije se dogodilo ništa čega se ljudi boje. Svi novi mikroorganizmi koje su stvorili naučnici manje su patogeni od svojih originalnih oblika. Nikada nije bilo štetnog ili opasnog širenja rekombinantnih organizama. Međutim, naučnici vode računa da transgenični sojevi ne sadrže gene koji, kada se prenesu na druge bakterije, mogu imati opasan efekat. Postoji teorijska opasnost od stvaranja novih vrsta bakteriološkog oružja zasnovanog na genskim tehnologijama. Stoga naučnici moraju uzeti u obzir ovaj rizik i doprinijeti razvoju sistema pouzdane međunarodne kontrole koji bi mogao fiksirati i obustaviti takav rad.

Uzimajući u obzir moguću opasnost od upotrebe genetskih tehnologija, izrađeni su dokumenti koji regulišu njihovu upotrebu, sigurnosna pravila za laboratorijska istraživanja i industrijski razvoj, kao i pravila za unošenje genetski modifikovanih organizama u životnu sredinu.

Stoga se danas vjeruje da, uz odgovarajuće mjere opreza, koristi genskih tehnologija nadmašuju rizik od mogućih negativnih posljedica.

4. Koncept razvoja civilizacije (N.N. Moiseeva, V. Zubakova,

L. Brown)

Najradikalniju verziju depopulacije predložio je V. Zubakov, koji je formulisao ideje o ekogeju (Gaia - boginja Zemlje) - budućnosti biosfere sa depopulacijom do 1,5 milijardi ljudi tokom 50 godina. Njegov scenario kao glavne elemente sadrži takve sumnjive (po najblažoj ocjeni!) odredbe kao što su uvođenje matrijarhata, stvaranje vanklasne i nenacionalne svjetske zajednice, formiranje ekološke vojske na račun oružanih snaga. NATO-a i Rusije, uništavanje kriminalaca i kriminala u jednoj generaciji itd.
Dakle, uprkos ekološkoj privlačnosti konzervatorskog scenarija, teško ga je implementirati iz društvenih razloga. Velike porodice čuvaju nacionalne tradicije i gotovo sve religije koje zabranjuju regulaciju rađanja.
"Centristički" su dokumenti usvojeni na "Rio-92". Stavove centrizma podržava američki WorldWatch Institute, čiji je osnivač L. Brown. Institut svake godine objavljuje posebne preglede stanja ekoloških problema u svijetu (godišnjaci za 1992, 1993. i 2000. prevedeni su na ruski jezik). Posebnu ulogu imao je godišnjak za 1994. koji je sadržao dva teorijska poglavlja (njihovi autori su Sandra Postel i Lester Brown), u kojima su formulisani koncepti nosivosti planete i sigurnosti hrane (sigurnosti hrane), koji su izuzetno važno za razvoj modela društva održivog razvoja.sigurnost).
Prvi koncept označava određeno maksimalno opterećenje biosfere, pri kojem se ona može oporaviti zahvaljujući mehanizmima samoorganizacije, a drugi odražava omjer gustine naseljenosti i sposobnosti biosfere da je održivo opskrbljuje hranom iz prirodnih izvora. ekosistema (prvenstveno okeanskih) i od vještačkih – poljoprivrednih.
U istom broju L. Brown je dao optimističku ocjenu i povoljnu prognozu izgleda za izgradnju društva održivog razvoja. On je smatrao da je prekretnica u odnosu na problem održivog razvoja već ocrtana, a od 1990. godine čovječanstvo je ušlo u novu „ekološku eru“ koja je zamijenila eru ekonomskog rasta. Braun je kao ključnu karakteristiku "ekološke ere" nazvao prebacivanje sistema nacionalne bezbednosti sa rešavanja vojnih problema (period "hladnog rata") na snabdevanje stanovništva hranom, regulisanje rasta stanovništva i zaštitu životne sredine. Međutim, danas, 10 godina nakon Rija 92, jasno je da će put do društva održivog razvoja biti dug i trnovit...
Centristički scenario uključuje niz elemenata strategije koje mora prihvatiti svjetska zajednica. Opći obrisi društva održivog razvoja danas su već uvelike određeni, iako „tehnološki“ aspekti ozelenjavanja načina života čovječanstva još nisu jasni, već se tek raspravlja. Za izgradnju globalne zajednice održivog razvoja potrebno je:
humanim metodama postići regulaciju rasta stanovništva na nivou koji neće premašiti kapacitete planete (8-12 milijardi ljudi);
osigurati prehrambenu sigurnost čovječanstva, odnosno zaštititi ga od prijetnje gladi u sadašnjosti i budućnosti (zbog kompromisnog sistema poljoprivrede uz umjerenu upotrebu đubriva, herbicida, transgenih biljaka i maksimalnog otkrivanja agroresursa i biološkog potencijala agroekosistema, kao i promjene u ishrani većeg dijela čovječanstva zamjenom značajnog udjela životinjskih proteina biljnim proteinima);
obezbijediti čovječanstvu energiju bez iscrpljivanja energetskih resursa i zagađenja okoliša koje prati proizvodnju i transport energenata i energije (mješoviti tip energije: 30% iz netradicionalnih izvora, ostatak - iz tradicionalnih izvora uz povećanje udjela nuklearnih energija korištenjem sigurnih nuklearnih reaktora i zatvorenog gorivnog ciklusa, prelazak na tehnologije za uštedu energije u svim područjima djelatnosti);
osigurati održivo korištenje sirovina za industriju (široko uvođenje reciklaže);
zaustaviti smanjenje biološke raznovrsnosti (udio zaštićenih prirodnih područja treba da bude najmanje 30%);
naglo smanjiti nivo zagađenja životne sredine zbog „ozelenjavanja” industrije i poljoprivrede;
prevladati potrošački pristup (prvenstveno u zemljama „zlatne milijarde“) i time smanjiti pritisak čovjeka na prirodu;
naglo povećati nivo međunarodne saradnje u oblasti zaštite životne sredine.
Sve ove ekonomske mjere po svojoj prirodi treba kombinovati sa ekološkim obrazovanjem i odgojem, formiranjem ekološkog pogleda na svijet i društvenom aktivnošću u rješavanju ekoloških problema kod svakog stanovnika planete.
U zaključku ostaje da se pridružimo mišljenju O.K. Dreyer i V.A. Elk da do sada koncept društva održivog razvoja liči na "kamen filozofa" i "vječni motor". Međutim, to ni na koji način ne umanjuje njegov značaj za čovječanstvo: kamen filozofa nije pronađen, ali je u procesu traženja za njim alkemija prerasla u hemiju, a pokušaji izuma vječnog motora potaknuli su razvoj mehanike. Može se pretpostaviti da će čovječanstvo konkretiziranjem puteva ka društvu održivog razvoja naučiti ekološki način života, a alternativa je globalna ekološka kriza.

V. A. Zubakov

REZULTATI XX I PERSPEKTIVE XXI VEKA OČIMA GEOEKOLOGA:

HIPOSTAZA GLOBALIZACIJE I IMPERATIVI OPSTANKA

G. G. Malinetsky i drugi naučnici donose tri važna zaključka:

1. Svijet se približio sistemskoj krizi; 2. U Rusiji, na državnom nivou, ne postoji prognoza dinamike biotehnosfere i ne postoji praćenje procesa tehnosfere; 3. Analiza dugoročnih ciljeva sa kojima se suočava čovječanstvo i država sada postaje glavni zadatak nauke (Malinecki et al. 2003). Pošto autori pišu da Rio de Žaneiro nije bio iskorak, već korak nazad, onda, zapravo, postavljaju i četvrto pitanje – zašto 30-godišnji napori UN-a da razviju strategiju održivog razvoja – SD (mi imaju „održivi razvoj“ – UR) nisu doveli do uspjeha? Ovo pitanje proizilazi i iz pregleda izvještaja Amsterdamske međunarodne konferencije „Izazov Zemlje koja se mijenja“ (Kondratiev, Losev 2002), kao i iz mog osvrta na rezultate samita UN u Johanesburgu (Zubakov 2003). Autor se približio prva tri pitanja (Malinetsky et al. 2003) prije 15 godina (Zubakov 1990), a zatim odlučio promijeniti svoju specijalizaciju kao stratigraf-paleoklimat.

tolog za proučavanje problema istorijske geoekologije, naučne discipline koja još nije bila formirana. U narednih 50-ak članaka (spomenut ću samo jedan: Zubakov 1998–2001) i u tri brošure (Zubakov 1995; 2000a; 2002), došao sam 104 do obrisa alternative trenutno postojećoj paradigmi konzumiranja prirode. Zvao sam je ekogeozofski(od grčkog "mudrost kuće Zemlje"). Nije prošla nezapaženo. Bilo je kritika (i „za“ i „protiv“), i diploma, pa čak i – za jednu od njih (Zubakov 2002) – medalje Ruske akademije prirodnih nauka. Međutim, moji pokušaji da temu za fundamentalna istraživanja stavim u plan Ruske akademije nauka, čak ni u vidu granta RFBR, nisu prošli. Da li su aplikacije shvaćene kao "horor priče", ili su bile u suprotnosti sa tržišnom ideologijom koja se sada usađuje, ne znam. Zato sam članak naučnika (Malinetsky et al. 2003), koji predstavljaju mladu elitu Ruske akademije nauka, uzeo kao orijentir koji najavljuje promjenu vremena, a možda i same klime u Ruskoj akademiji nauka u vezi sa graničnim pitanjima ekologije,

sociologije i ekonomije. Želim da nastavim diskusiju o postavljenim pitanjima, dovodeći ih u određenom pravcu oikogeonomska sintagma. Pod novim mandatom sintagma(grčki „zajedno izgrađeni”) A. I. Rakitov (2003) je predložio da se razume sistem znanja, pravila i principa razvijenih u drugačije nauke, ali okupio rešiti važno praktično probleme. Upravo takav problem na raskrsnici geoekologije, geoekonomije, sociologije, politike i sinergije je, po mom mišljenju, stvaranje još ne postojećeg, ali akutno

neophodna za opstanak čovečanstva "nauka-strategija" o upravljanju homeostazom ujedinjenog čovečanstva sa biosferom koju On podržava uz pomoć Kolektivnog razuma. Zovem je oikogeonomija(grčki "čuvanje zemlje").

Slažem se sa formulacijom (Malinetsky et al. 2003; Kondratiev, Losev 2002) programa diskusije. I takođe mislim da ciljevi čovečanstva, ne „trenutni“, za 3-4 godine, već daleki, za stotinu i više godina, sada postaju (već su postali!) glavni zadatak nauke i naučnika. Ali da bi ih ispravno odabrali, potrebno je, očigledno, razumjeti - Gdje smo? i Zašto? Stoga, raspravu o četiri postavljena pitanja dijelim na dva dijela – analizu rezultata dvadesetog vijeka i

razumijevanje ciljeva i strategija čovječanstva za 21. vijek. S obzirom na složenost i značaj problema, to se očito može učiniti samo u velikom članku. A u isto vrijeme, rasprava je prisiljena da bude sažeta, gotovo apstraktna. Pregled rezultata 20. veka obično počinje ili sa naslovima kao što su "Epilog", "Epitaf" (Azroyants 2002), "Kraj istorije", "Requiem" (Neklessa 2002), ili rečima "Kriza", "Katastrofa", "Apokalipsa". Autori prvog smatraju globalizaciju glavnim rezultatom 20. vijeka, a autori drugog globalnu ekološku krizu (GEC). Ima li razlike? Zaista, u oba slučaja opisuju, u stvari, isto

isti događaji. Ali pitanje je sa kojih metodoloških pozicija. Govoreći o globalizaciji, istraživači, a najčešće istoričari i ekonomisti, analiziraju savremene procese. O krizi (HEC) govore oni koji savremene geoekološke procese upoređuju sa nekadašnjim, odnosno proširuju temu analize na rezultati civilizacije. Odnosno, razlika u intervalima shvatio. I ovdje je prikladno navesti zaključak stručnjaka za probleme upravljanja na čelu sa I. V. Prangishvilijem (Prangishvili et al. 2001) da razumijevanje rezultata društvenih procesa uvijek zaostaje za napretkom samih procesa najmanje 15 godina. Kada se analizira sistemska geoekološka kriza, ovo zaostajanje je, naravno, mnogo značajnije.

Članak ima dva cilja: 1) dati geoekologov odgovor na pitanja formulisana sinergetikom (Malinetsky et al. 2003; Prangishvili et al. 2001; Inozemtsev 2003; i drugi); 2) raspravljati o specifičnim razlikama u ocjeni događaja u 20. stoljeću (prvenstveno procesa globalizacije) koje su nastale između ekonomista i istoričara (Azroyants 2002; Neklessa 2002; Subetto 2003), s jedne strane, i geoekologa, s jedne strane. drugi. dve reči o metodologija analiza. U knjizi E. A. Azroyanca (Azroyants 2002), zadivljujuća svojom cjelovitošću, globalizacija se naizmenično razmatra kao problem, kao stvarnost i kao proces. Čini mi se da je ispravnije ne razbiti ova tri aspekta globalizacije, već pronaći drugu, smislenu klasifikaciju iste. U tome sam bliži logici A.S. Panarina (2002) i A.I. Neklessa (2002). A u nastavku ću globalizaciju klasificirati kao problem, stvarnost i proces u isto vrijeme, ističući njena četiri glavna inkarnacije(bitne varijacije), sa indikatorima karakterističnim za svaki (vidi tabelu 1, str. 106). Naravno, može biti još hipostaza, ali ću se ograničiti na glavne. Postoji još jedna bitna razlika u opisima globalizacije – oni se mogu podijeliti prema stepenu korelacije između empirizma i teorije. Na primjer, upravo je objavljen dvotomni rad zbornika sa konferencije koju je održala javna Petrovska akademija nauka i umjetnosti pod vodstvom AI Subeta (Subetto 2003). Sadrži 48 članaka na 750 stranica 44 istaknuta ekonomista, filozofa i istoričara,

pridržavajući se ili simpatizirajući socijalističku ideologiju. Njegovi autori globalizaciju tumače kao završnu fazu razvoja imperijalizma i kapitalizma. I kako se zove određujuća sila "kapitalokratija" .

Istovremeno, proces globalizacije je suprotstavljen antiglobalističkom pokretu, koji AI Subetto uzima kao početak „drugog talasa globalne socijalističke civilizacijske revolucije“ (Subetto 2003: 39–41).

ideološki tumačenje globalizacije je suprotstavljeno pragmatičan tumačenje koje je tipično za većinu stranih monografija i recenzija, a kod nas ga je razvio V. L. Inozemcev u časopisu Svobodnaya Mysl-XXI (Inozemtsev 2003). Potpuno naglašava objektivna i prirodna realnost globalizacije kakva jeste i ne smatra za ispravno da joj daje bilo kakvu emocionalnu procenu. Međutim, karakteriše

antiglobalistički pokret kao ćorsokak i degradacija. Oni de, antiglobalisti, „nemaju šta da ponude svetu“ (Inozemcev 2003). Postoji i treće tumačenje globalizacije kao neke vrste pogled na svet. Prvi dio vrlo informativne kolektivne monografije "Globalna zajednica", koju je prikupio A. I. Neklessa (2002), nosi naziv "Globalizam kao fenomen i kao svjetonazor". Ovo tumačenje je najzanimljivije, iako kontroverzno.

Ne pridržavajući se nijednog od ovih tumačenja, poduzeću vlastitu nezavisnu analizu u nastavku, slijedeći Tabelu 1 (str. 106). Ekološka i demografska hipostaza globalizacije Njeni indikatori su dva prekogranična procesa

nos - zagađenje životne sredine toksičnim otpadom od industrijskih aktivnosti i etničkog mešanja stanovništva. Jacques Attali (1990) ovo drugo naziva "rastom nomada". Zaista, otprilike svaki peti radnik u Njemačkoj je Turčin, u Francuskoj je Arap, au SAD-u je Meksikanac. Da naša tržišta napola vode ljudi sa Kavkaza i sa Kavkaza Centralna Azija vidimo sami. Prema N. F. Mineevu (Subetto 2003: 79), stranci među stanovnicima Njemačke čine 9%, u SAD-u - 9,8%, u Kanadi - 17,1%, u Švedskoj - 19,4%, u Austriji - 21,1%, a u Luksemburgu čak 34,9%. Odakle dolaze ti tokovi migranata? Od zemalja juga, koje su najsiromašnije. Šta prekogranični transport zagađenja, pogledajmo primjer kiselih kiša i prijenosa radioaktivnih izotopa - najkarakterističnije manifestacije tehnosferskih procesa. Mehanizam kiselih kiša je oksidacija sumpor-dioksida i dušikovih oksida u kapljicama oblaka i magli.Asimetrija "populacione eksplozije" dovodi do biosocijalne nestabilnosti ljudske populacije (Koptyug et al. 1996).

do sedam dana, a vjetrovi ih nose na stotine i hiljade kilometara od područja emisije. Padajući iznad šuma, kisela kiša spaljuje lišće, a iznad jezera ubija plankton i ribu. Nakon kiše s pH koncentracijom ispod tri, tlo gubi sposobnost da proizvodi bilo šta. Već sada, sa prosječnim intenzitetom kiselih kiša od 400 jedinica po hektaru, ogromne površine šuma i hiljade jezera su mrtve. Međutim, prema proračunima R. Ayresa, do 2040. intenzitet kiselih kiša može porasti do 2400–

3600 jedinica, odnosno 6–9 puta (Kondratiev 1999). Prijenos radioaktivnih padavina "radi" na još većim udaljenostima. Tako je tokom nesreće u Černobilju na teritoriju od Švedske do Turske ispalo oko 280 različitih radionuklida. Izotopi stroncijuma i cezijuma, oslobođeni tokom testiranja u Novoj zemlji, zatrovali su lišajeve širom severa Evroazije, a samim tim i jelene sve do Čukotke. A među Čukčima, koji su jeli divljač, ispostavilo se da je koncentracija ovih izotopa uporediva s onom uočenom među stanovnicima černobilske okoline (Feshbakh, Frendy 1992). I još nešto: u mlijeku grenlandskih Eskima i u tijelima pingvina sa Antarktika, koji jedu ribu, i dalje se nalaze visoke koncentracije pesticida, milione puta veće od vodene pozadine, iako su odavno zabranjeni u poljoprivredi. dakle, prekogranični transferi su najočigledniji i neosporni pokazatelji globalizacije kao proces punjenja Zemljine ekosfere ljudima i otpadom od njihovih tehnogenih aktivnosti i globalne ekološke krize! Vidi se da je populaciona eksplozija - naglo skoro četverostruko (!) povećanje stanovništva Zemlje tokom 20. stoljeća, za 4,5 milijardi (sa 1,6 na 6,1 milijardu) - vodeća, ali ne i jedina karakteristika globalne eko -kriza. Ovdje nije moguće opisati parametre HEC-a, to je učinjeno ranije (Zubakov 2000a). Ograničiću se samo na zapanjujuće dimenzije zagađenja okolo

životno okruženje na teritoriji bivšeg SSSR-a. Oni su dati u monografiji M. Feshbakha i A. Frendi (1992), iz koje saznajemo da je Norilsk „najviše“ ekološki grad na svijetu, Kaspijsko more, a regija blizina Kyshtyma na Uralu. Prema Dwi indeksu - Indeks opasnog otpada - odnos količine toksičnog otpada prema ukupnoj zapremini otpada - naša ruska proizvodnja (Dwi - 4,53) je, prema E. S. Ivlevoj, u

20 puta (!) opasniji od njemačkog (Dwi - 0,26) i tri puta opasniji od američkog (Dwi - 1,49) (Zubakov 2000a). Zato je naš vodeći ekolog A. V. Yablokov nazvao SSSR „mutantskom zemljom“. Indikatorski procesi globalne ekokrize (GEC) Najvažnije nam je sada da shvatimo da tehnogeno zagađenje biosfere i rast tehnogenog otpada (čiji je ukupni volumen, ako je raspoređen u ravnomjernom sloju po površini zemlje, pet puta veća od biomase žive materije) je direktna posledica populacione eksplozije u 20. veku. Ako je populacija Zemlje porasla u 20. vijeku

4 puta (tačnije 3,75 puta), obim tehnogenih emisija povećan je 18 puta (!).

Prema zakonima biosfere, viši potrošači (lat. “potrošači”), odnosno svi sisari, uključujući i rod Homo, mogu potrošiti samo 1% biomase Zemlje bez kršenja bioekoloških ciklusa. Prema proračunima V. G. Gorshkova (1995), a izvan Vitouseka, početkom 20. vijeka, čovječanstvo je prešlo ovu granicu i sada troši oko 10% ukupne biomase planete i oko 40% kopnene biomase ( !). Drugim riječima, tokom 20. stoljeća premašio je za red veličine svoje brojke koje su dozvoljavale bioekološke

zakoni. Eminentni ekonomisti pod vodstvom laureata samostalno su došli do ovog zaključka. nobelova nagrada R. Goodlanda i H. Dalyja (Goodland, Daly, Serafy 1991), iz čega su zaključili da su se iscrpile mogućnosti spontanog tržišta u prepunoj ekološkoj niši. Međutim, političari koji su se okupili u Rio de Janeiru ignorirali su njihove zaključke.

Prema zakonima biologije i ekologije, vrsta koja je prešla granice svoje ekonije gubi svoju populaciju. Zoolozi ga dobro proučavaju. Demografi ga delikatno zovu "demografska tranzicija". Njegov proces je matematički proučavao S.P. Kapitsa (1999). On smatra da će tranzicija trajati 90 godina i da se za to vrijeme ljudska populacija može slobodno udvostručiti, a rast proizvodnje hrane (koja će zahtijevati 2,5 puta više nego u cijeloj istoriji čovječanstva) navodno se može osigurati stvaranjem genetski modifikovane vrste.. Prema biolozima, resetovanje ljudske populacije će biti katastrofalnije. Daću ga opis od strane akademika Nacionalne akademije nauka Ukrajine V. A. Kordyuma. On piše: „Ako zanemarimo biosferu, otpišemo je kao teret, ako planetu pretvorimo u pomoćnu farmu, stvorimo vještačko stanište i živimo ne uskraćujući sebi ništa, onda će broj veći od 1 milijarde dovesti do toga da ne samo i to ne „jednostavno „do uništenja biosfere, već do uništenja čitave planete, čineći je suštinski neprikladnom za držanje prevelikog broja krune kreacije na njoj. Tako se postepeno formirala ideja koja je na kraju dobila ime "zlatna milijarda", odnosno broj ljudi koji bi eventualno trebali postojati na Zemlji. Mora, jer drugačije ne može... Ali šta to znači u stvarnosti života? Dinamička redundancija je osnova za postojanje svih živih bića. Ona je plaćanje za eliminaciju mutacionog opterećenja. Ali stacionarna redundancija je najveća biološka opasnost za sva živa bića. Takva redundantnost dovodi vrstu (populaciju) u stanje nemogućnosti dugoročnog postojanja. I čovječanstvo je prekoračilo ne samo sve dozvoljene, već sada i sve neprihvatljive granice brojki... i nastavlja dalje. Gdje? Da se broj resetuje na 1 milijardu. I pitanje se sada kreće u čisto praktičnu ravan - Kako? Kako će se to implementirati, ne želim ni da razmišljam. Vrijeme za meka rješenja je isteklo prije 50 godina. Sada se odlučuje (još "gravitacijom"), gde i ko treba nestati i gdje će i ko ostati” (Kordyum 2003: 51–53).

Izvinjavam se zbog dugačkog citata, ali morao sam pokazati da je koncept "zlatne milijarde" sada uložen u dva različita značenja: klasno-ideološko (vidi: Subetto 2003) i naučno dokumentovan pristup procjeni optimalnog broj čovječanstva (Gorshkov 1995; Goodland, Daly, Serafy 1991; Kordyum 2003).

Čitalac može mišljenje V. A. Kordyuma uzeti za „horor priču“. Stoga ću nastaviti raspravu pozivanjem na zaključak. major svjetski stručnjaci za hranu L. Brown i K. Flavin sa Instituta Worldwatch. Prema njima (Brown, Flavin et al. 1992), rast proizvodnje hrane po glavi stanovnika završio je 1984. godine. Tokom Zelene revolucije šezdesetih godina dostizao je 13% godišnje, osamdesetih je pao na 9%, a nakon 1988. pada, i to sve većim ubrzanjem, za sve vrste hrane. Tako je 2000. dostigao 7%, a 2002. već 13%. U skladu s tim, broj gladnih ljudi u svijetu porastao je do 2002. godine na 1,3 milijarde ljudi, što čini 23% stanovništva. Ali to nije sve... Paralelno, tu je i katastrofa odbiti obradivo zemljište po glavi stanovnika(od 0,18 do 0,12 ha), sve veća nestašica sveže vode erozija tla raste, prinosi usjeva opadaju, uprkos povećanju potrošnje mineralnih đubriva i pesticida, površina okeana je već prekrivena filmom nafte za četvrtinu površine, a njihova produktivnost, respektivno, smanjen za 20%. Dakle, naučna analiza ekološke i demografske situacije na Zemlji pokazuje da je teško ukoreni T. Malthus, u principu, bio u pravu - nekontrolisani rast broja ljudi

svet je najveća opasnost. Vjekovni spor između Maltuzijanaca i "kornukopaca", koji vjeruju da su resursi Zemlje neiscrpni, odlučeno je u korist prvih - to je mišljenje naučnika, kako stranih (Miller 1993–1996), tako i domaćih (Reimers 1992; Arsky et al. 1997; itd.).

Informaciona hipostaza globalizacije Razvoj radio komunikacione tehnologije od strane čovečanstva početkom dvadesetog veka, sredinom veka televizije i, konačno, sedamdesetih godina elektronske i kompjuterske tehnologije, bio je najveća prekretnica u istoriji civilizacije. Informacije su postale trenutne i neograničene u obimu. Ide informatička revolucija. Troškovi računara padaju, prema R. Kohaneu i I. Ney ( International Political 2001: 10), za 19% godišnje, njihova računarska snaga se udvostručuje za 18 mjeseci, a količina informacija sadržanih u njima - za 100 dana (!). Ovako ili onako, već smo se navikli na nove prilike informacioni svet. Razmislimo o značaju informatičke revolucije kao geohistorijske prekretnice u istoriji čovječanstva. Rang ove prekretnice je uporediv sa izgledom pisanja, pa čak i sa pojavom govora. Šta su društvene posledice informatička revolucija za razvoj kulture? Oni su radikalni, ako ne i katastrofalni... Zapravo, s pojavom pisanja, kultura se razvijala kroz čitanje, tj. individualne edukativne rad, i stoga je uvijek imao lični specifičnosti. Pojavom televizije i interneta sve se iz temelja promijenilo. TV ekran koji pruža vizuelne informacije koje štede rad i koje smo odabrali za nas drugi, je moćno oruđe za intelektualno i duhovno zombija. Rad za tržište i za mase gledalaca i korištenje intrigantnih i primitivno zabavnih priča za privlačenje pažnje na oglašavanje, uključujući seks i nasilje, televizija, htjeli mi to ili ne, mijenja samu kulturu. Pretvara se u masu („crna pop kultura“) koja služi tržištu i postaje instrument političkih zombija. Kako se ovdje ne sjetiti da nam je nedavno ekran stalno prenosio da se zamjena socijalnih davanja isplatom nekoliko stotina pojeftinjenih rubalja navodno radi u našim interesima. Dakle, uz nesumnjive prednosti informatičke revolucije, koja je nesumnjivo za red veličine povećala brzinu naučnog i tehnološkog napretka, ona istovremeno određuje i negativan trend u razvoju kulture i društva. Faktor telezombija, zapravo, predodređuje neminovnost transformacije građanskog demokratskog društva u društvo informaciono-tržišni totalitarizam!

Dva mala primjera. Moj unuk je, tokom prakse u SAD, morao da putuje iz Vermonta u Njujork na dva dana. Tako je njegov tata u Sankt Peterburgu, koristeći internet, sastavio rutu oko New Yorka sa planom metroa i svim transfer stanicama, a njegov unuk je to odmah dobio. Drugi primjer. Slučajno saznam da se moji pamfleti, koji se privatno izdaju u maloj tiraži, prodaju na internetu. Kako? Od koga? Bio sam ljut. Ali, nakon razmišljanja, smirio se: Internet je TRŽIŠTE informacija. I budite sretni što su vaše ideje i recenzije tražene. Pa ipak, informacijska revolucija podijelila je svijet na dvije polovine na fundamentalno nov način - informaciju razvijen i informacije stragglers zemlje. I ne radi se o broju računara po glavi stanovnika. Početkom devedesetih, 80,4% svih računara bilo je, prema V. L. Inozemtsev (2000), za sedam razvijenih zemalja. A ne u broju lokacija po glavi stanovnika. Prema R. O. Kohaneu, 2000. godine 40% stanovništva u Sjedinjenim Državama bilo je povezano na internet, 15% u Njemačkoj i samo 0,1% u Kini. Prema M. G. Delyaginu (2003), samo 6% zemljana sada posjeduje kompjutere, a 2,6% posjeduje internet stranice. Ali ovi brojevi se brzo mijenjaju. Slučaj oštro

povećani troškovi obrazovanja i nauke. Ako se nedavno cijena visokog obrazovanja u Sjedinjenim Državama procjenjivala na 190 hiljada dolara po studentu godišnje, sada je porasla na 250 hiljada. U Rusiji je obrazovanje također postalo (postalo) plaćeno, i to ne samo veće, već je već srednje. ! U isto vreme na zemlji

milijarda odraslih je nepismena (Global Environment Outlook). Obrazovanje je postalo privilegija bogatih, a istovremeno i prioritet u državnim budžetima naprednih zemalja. Karakteristično je da je Južna Koreja, koja je izbila na prvo mjesto po tempu razvoja u svijetu, to uspjela jer je svojim nastavnicima obezbijedila najveću platu u svijetu u odnosu na svoj BDP. Takav je paradoks, prema A. Makhidjaniju (2000), države Kerala u siromašnoj i polupismenoj Indiji, koja je postigla univerzalnu pismenost pod dugogodišnjim komunističkim rukovodstvom. Da bi se stanovništvu zemlje dalo srednje obrazovanje, napori su potrebne su najmanje dvije generacije, kao što je bio slučaj u SSSR-u. Ali da bi se nauka podigla na visok nivo, što znači da bi se osigurao razvoj naučne škole, potrebne su najmanje tri generacije. A moguće je uništiti nauku za samo 15-20 godina, što se sada dešava u Rusiji. Godine 1998., naša izdvajanja za nauku smanjena su za faktor pet u odnosu na 1991. godinu, prema vrlo alarmantnom pregledu S. G. Kara-Murza (2003), i iznosile su samo 0,28% BDP-a (u razvijenim zemljama kreću se od 1,5 do 4% BDP-a). To je dovelo do smanjenja broja naučnika za polovinu, a količine ažurirane naučne opreme za 20-25 puta. Shodno tome, broj prijava za pronalaske smanjen je, prema I. L. Andreevu (2003), za 6,6 puta, a broj patenata za 13 puta. Kao rezultat toga, naše naučne inovacije su pale na 0,84% u svijetu, a naša proizvodnja s intenzivnim znanjem sada čini samo 5% BDP-a, u poređenju sa njenim rastom u razvijenim zemljama na 90% BDP-a.

5. Dodajte nuklearnu reakciju i odredite serijski broj i maseni broj drugog jezgra. Opišite učinak izotopa ove reakcije na ljudski organizam.

90 Th 230 → 88 Ra 226 + 2 He 4

Alfa čestice se sastoje od dva protona i dva neutrona, čestica koje čine atomsko jezgro. Budući da su protoni pozitivno nabijene čestice, a neutroni nemaju naboj, alfa čestice imaju pozitivan naboj. Ima ih i u prirodi. Alfa čestice emituju hemijski elementi sa teškim jezgrima kao što su uranijum ili radijum, kao i sa onima koje je čovek dobio. Zbog svoje relativno velike veličine, alfa čestice se često sudaraju sa česticama u okolini i vrlo brzo gube energiju. Zbog toga imaju nisku sposobnost prodiranja i nisu u stanju prodrijeti čak ni u vanjski sloj kože ili list papira.

Međutim, ako izvor alfa zračenja uđe u tijelo (kroz respiratorni trakt ili u gastrointestinalni trakt udisanjem ili gutanjem radioaktivne prašine), takve čestice mogu uzrokovati mnogo ozbiljnija oštećenja biološkog tkiva od svih drugih vrsta radioaktivnog zračenja.

Bibliografija:

1. Gorelov A.A. „Koncepti savremene prirodne nauke“, M.: Viš

obrazovanje, 2006.

2. Kanke V.A. „Koncepti savremene prirodne nauke“, M.: „Logos“, 2001.

3. Khotuntsev Yu.M. Ekologija i ekološka sigurnost. - M.: ASADEMA,

4. Vashchekin N.P., Los V.A., Ursul A.D. "Koncepti moderne prirode -

znanje”, M.: MGUK, 2000.

Ruzavin G.I. "Koncepti moderne prirodne nauke", M.: "Jedinstvo",

6. Solopov E.F. "Koncepti savremene prirodne nauke", M.: "Vlados",