Эволюционно-синергетическая парадигма

Герман Хакен, немецкий физик, (род. 1927 г)-основатель синергетики-науки, изучающей самоорганизацию в сложных, сильнонеравновесных системах любой природы. Эволюционно-синергетическая парадигма: социальные, физико химические и биологические объекты подчиняются в своем развитии одним и тем же фундаментальным законам. Любой объект проходит три стадии: 1.Рождение (самоорганизация). 2.Развитие (смена упорядоченных форм). 3.Распад (переход к неупорядоченному равновесному состоянию).

Последовательность стадий развития системы задает стрелу времени.

25)Классическая наука о Вселенной. Модель Вселенной А.Эйнштейна. Космологические парадоксы. Возраст и размеры Вселенной. Закон Хаббла.

1. Классическая модель: стационарная бесконечная Вселенная. Ж. Шезо, швейцарский астроном (XVIII век)-фотометрический парадокс: в бесконечной Вселенной должна быть бесконечная светимость неба. X. Зелигер, немецкий астроном, конец XIX века-гравитационный парадокс: в бесконечной Вселенной сила тяготения бесконечно велика и должен произойти коллапс. 2.Модель Эйнштейна: Вселенная стационарна, безгранична, но не бесконечна. Эдвин Хаббл, американский астроном (1889-1953 г.) - «красное смещение» спектральных линий в излучениях галактик. Закон Хаббла: удаляющиеся друг от друга галактики движутся со скоростями, пропорциональными расстоянию между ними: v=H*r Возраст Вселенной составляет~13,7 млрд. лет. Размеры видимого горизонта Вселенной~10²⁷м.

26)Возраст и размеры Вселенной. Современная космологическая модель вселенной.

Возраст Вселенной составляет~13,7 млрд. лет. Размеры видимого горизонта Вселенной~10²⁷м.

Космологическая модель: Вселенная безгранична и расширяется. Эволюция вселенной включает в себя: -«Инфляционную» модель (от 10^-43 до 10^-35 секунд от начала возникновения Вселенной); -модель «Большого взрыва» (начиная с 10^-35 секунды). Создатель этой модели: Георгий Гамов, американский физик (1946-1948 г.) А.А. Фридман, российский математик, 1923 г.: Вселенная расширяется, она не стационарна!

27)Эволюция звёзд. Образование планетных систем. Гипотезы дальнейшего развития Вселенной. Первичные звезды Звезда - гигантский плазменный шар, длительно находящийся в устойчивом состоянии. После выгорания водорода звезда начинает снова сжиматься, возрастает температура звезды и образуются ядра более тяжелых элементов. Для звезд с достаточно большой массой эволюция завершается взрывом (взрыв сверхновой) и выбросом ядер тяжелых элементов в космос в виде газовой сферы с пылью из твердых частиц. 1.Вращательный момент газовой сферы равен нулю. Образуется единый объект - Солнце без планетной системы. 2.Вращательный момент газовой сферы небольшой. Образуется Солнце, допланетный диск, затем-планеты. 3.Вращательный момент газовой сферы велик. Образуются две бинарные звезды - Солнца.

Эволюция вторичных звезд Звезда-Солнце горит до завершения термоядерных реакций. В зависимости от массы звезды, она станет: 1.Белым карликом (плотность р~10¹⁰кг/м³) 2.Нейтронной звездой (плотность р~10¹⁸ кг/м³) 3.Черной дырой с огромным гравитационным полем. Два сценария развития Вселенной: а)Модель открытой Вселенной-бесконечное расширение. б)Модель закрытой или пульсирующей Вселенной-расширение сменяется сжатием. Затем возможен новый цикл расширения.

28)Эволюция Земли: три этапа эволюции. Атмосфера Земли. 1.Фаза аккреции (рождения) ~ 17 млн. лет. Интенсивное выпадение на ядро космических тел. Земля- холодное космическое тело. 2.Фаза расплавления внешней сферы земного шара. Формируются ядро и мантия Земли. 3.Лунная фаза. Это фаза остывания поверхности Земли из-за излучения энергии в Космос. Формируется верхний слой коры Земли, затем водоемы (из атмосферы выпала вода). Первичная атмосфера - в основном углекислый газ, результат дегазации твердого и жидкого материала. Около 2 млрд лет назад за счет растений атмосфера обогатилась кислородом и стабилизировалась. Масса атмосферы ~5*10¹⁸ кг. Слои атмосферы: 1.Тропосфера до - 15 км - обеспечивает круговорот воды в природе. 2.Стратосфера до - 55 км – большая концентрация озона, защищающего живое от излучения. 3.Ионосфера до ~ 300 км – граница влияния магнитного поля Земли. 4.Экзосфера от 300 км - зона, из которой атомы водорода могут покидать Землю.

29) Эволюция Земли: три этапа эволюции. Земные недра.

1.Фаза аккреции (рождения) ~ 17 млн. лет. Интенсивное выпадение на ядро космических тел. Земля- холодное космическое тело. 2.Фаза расплавления внешней сферы земного шара. Формируются ядро и мантия Земли. 3.Лунная фаза. Это фаза остывания поверхности Земли из-за излучения энергии в Космос. Формируется верхний слой коры Земли, затем водоемы (из атмосферы выпала вода). Недра Земли 1.Ядро Земли. Внутреннее ядро начинается с глубины~5000 км состоит из сплава Fe-Ni в соотношении 4:1, при температуре 4500°С. Внешнее ядро с глубины ~ 2900 км-жидкость, расплавленное железо с примесью никеля и серы (Fe,S,Ni.). 2.Мантия с глубины~35 км. Состав силикаты, в основном оливин (MgFe)SiO₄ в кристаллическом состоянии. В верхней части жидкий слой - астеносфера (от 100 до 300 км). 3.Земная кора. С подстилающим слоем мантии образует литосферу (до 100 км). Она как бы «плавает» на астеносфере.

30)Эволюционные идеи в Химии. Три основных направления исследований. Эволюционная химия зародилась в 1950 -1960 гг. И. Берцелиус, шведский химик (1779-1848 г.): основа химии живого - каталитические химические реакции, т.е. биокатализ. А. Е. Арбузов, русский химик, (1877-1968 г.): «Подражание живой природе есть химизм будущего!» Основная цель эволюционной химии: использование принципов, заложенных эволюцией в химизм живой природы, для развития химической науки и технологии. Одна из задач эволюционной химии: понять, как из неорганической материи возникает жизнь. Основные направления эволюционной химии 1.Исследование ферментов и раскрытие тонких механизмов их действия. Луи Пастер XIX век - идея о ведущей роли ферментов в процессе жизнедеятельности. Ферменты — это белковые молекулы, синтезируемые живыми клетками, биологические катализаторы. 2.Функциональный подход. Детальное изучение химической эволюции, т.е. самопроизвольного, без участия человека, синтеза новых химических соединений. В 1960 г. открыто явление самосовершенствования катализаторов в ходе реакции. 3. Субстратный подход. Исследование химического естественного отбора веществ: К участию в живой материи природа отобрала ограниченный набор элементов и соединений. В основе живых систем (97,4%) только 6 из 112 химических элементов - органогены: углерод (С), водород (Н), кислород (О), азот (N), фосфор (Р), сера (S). Признаки «естественного отбора» элементов: а)способность образовывать прочные, энергоемкие химические связи, б)связи должны быть лабильными, т.е. перестраиваемыми, изменчивыми. Из более 170 аминокислот в составе белка 20.