Nachdem die Naturwissenschaften das Studium der materiellen Welt mit den einfachsten materiellen Objekten begonnen haben, die der Mensch direkt wahrnimmt, gehen sie weiter zum Studium der komplexesten Objekte der Tiefenstrukturen der Materie, die die Grenzen der menschlichen Wahrnehmung überschreiten und inkommensurabel sind mit Gegenständen der alltäglichen Erfahrung. Mit einem systematischen Ansatz hebt die Naturwissenschaft nicht nur die Typen materieller Systeme hervor, sondern zeigt ihre Verbindung und Korrelation auf.

In der Wissenschaft werden drei Ebenen der Struktur der Materie unterschieden:

Der Mikrokosmos (Elementarteilchen, Kerne, Atome, Moleküle) ist die Welt der kleinsten, nicht direkt beobachtbaren Mikroobjekte, deren räumliche Vielfalt von zehn hoch minus acht bis zehn hoch minus sechzehn berechnet wird, und die lebensdauer reicht von unendlich bis zehn bis minus vierundzwanzig potenzen sek.

Makrowelt (Makromoleküle, lebende Organismen, Menschen, technische Objekte usw.) - die Welt der Makroobjekte, deren Dimension mit der Skala der menschlichen Erfahrung vergleichbar ist: Räumliche Größen werden in Millimetern, Zentimetern und Kilometern und Zeit - in Sekunden - ausgedrückt , Minuten, Stunden, Jahre .

Megaworld (Planeten, Sterne, Galaxie) ist eine Welt mit riesigen kosmischen Maßstäben und Geschwindigkeiten, deren Entfernung in Lichtjahren gemessen wird und deren Existenzzeit Weltraumobjekte Millionen und Milliarden von Jahren betragen.

Und obwohl diese Ebenen ihre ganz eigenen Gesetzmäßigkeiten haben, sind Mikro-, Makro- und Megawelten eng miteinander verbunden. Grundlegende Weltkonstanten bestimmen den Maßstab der hierarchischen Struktur der Materie unserer Welt. Offensichtlich sollte ihre relativ geringe Änderung zur Bildung einer qualitativ anderen Welt führen, in der die Bildung der derzeit existierenden Mikro-, Makro- und Megastrukturen und im Allgemeinen hochorganisierter Formen lebender Materie unmöglich würde. Ihre bestimmten Bedeutungen und Beziehungen zwischen ihnen gewährleisten im Wesentlichen die strukturelle Stabilität unseres Universums. Daher hat das Problem der scheinbar abstrakten Weltkonstanten eine globale ideologische Bedeutung.

Angelegenheit

Materie ist eine unendliche Menge aller in der Welt existierenden Objekte und Systeme, das Substrat aller Eigenschaften, Verbindungen, Beziehungen und Bewegungsformen. Materie umfasst nicht nur alle direkt beobachtbaren Objekte und Körper der Natur, sondern auch all jene, die aufgrund verbesserter Beobachtungs- und Experimentiermittel in Zukunft prinzipiell bekannt werden können. Die Vorstellungen über den Aufbau der materiellen Welt basieren auf einem systematischen Ansatz, nach dem jedes Objekt der materiellen Welt, sei es ein Atom, ein Planet, ein Organismus oder eine Galaxie, als ein komplexes Gebilde betrachtet werden kann Komponenten in Integrität organisiert. Um die Integrität von Objekten in der Wissenschaft zu bezeichnen, wurde der Begriff eines Systems entwickelt.

Materie als objektive Realität umfasst nicht nur Materie in ihren vier Aggregatzuständen (fest, flüssig, gasförmig, Plasma), sondern auch physikalische Felder (elektromagnetisch, gravitativ, nuklear etc.) sowie deren Eigenschaften, Beziehungen, Produktwechselwirkungen . Es enthält auch Antimaterie (ein Satz von Antiteilchen: Positron oder Antielektron, Antiproton, Antineutron), die kürzlich von der Wissenschaft entdeckt wurde. Antimaterie ist keineswegs Antimaterie. Es kann überhaupt keine Antimaterie geben. Bewegung und Materie sind organisch und unauflöslich miteinander verbunden: Es gibt keine Bewegung ohne Materie, genauso wie es keine Materie ohne Bewegung gibt. Mit anderen Worten, es gibt keine unveränderlichen Dinge, Eigenschaften und Beziehungen auf der Welt. Einige Formen oder Typen werden durch andere ersetzt, gehen in andere über - die Bewegung ist konstant. Frieden ist ein dialektisch verschwindendes Moment im kontinuierlichen Prozess der Veränderung, des Werdens. Absoluter Frieden ist gleichbedeutend mit dem Tod, oder vielmehr Nichtexistenz. Sowohl Bewegung als auch Ruhe sind nur in Bezug auf einen bestimmten Bezugsrahmen mit Sicherheit festgelegt.

Bewegte Materie existiert in zwei Grundformen – im Raum und in der Zeit. Der Raumbegriff dient dazu, die Ausdehnungseigenschaft und die Koexistenzordnung materieller Systeme und ihrer Zustände auszudrücken. Sie ist objektiv, universell und notwendig. Der Zeitbegriff legt Dauer und Abfolge von Zustandsänderungen materieller Systeme fest. Zeit ist objektiv, unvermeidlich und unumkehrbar.

Der Begründer der Ansicht, dass Materie aus diskreten Teilchen besteht, war Demokrit. Demokrit leugnete die unendliche Teilbarkeit der Materie. Atome unterscheiden sich nur in Form, Reihenfolge der gegenseitigen Aneinanderreihung und Position im leeren Raum sowie je nach Größe in Größe und Schwerkraft. Sie haben eine unendliche Formenvielfalt mit Vertiefungen oder Ausbuchtungen. In der modernen Wissenschaft wurde viel darüber diskutiert, ob die Atome von Demokrit physikalische oder geometrische Körper sind, aber Demokrit selbst hat die Unterscheidung zwischen Physik und Geometrie noch nicht erreicht. Aus diesen Atomen, die sich in verschiedene Richtungen bewegen, aus ihrem "Wirbelwind", werden durch natürliche Notwendigkeit durch die Annäherung einander ähnlicher Atome sowohl getrennte ganze Körper als auch die ganze Welt gebildet; die Bewegung der Atome ist ewig, und die Zahl der entstehenden Welten ist unendlich. Die dem Menschen zugängliche Welt der objektiven Realität erweitert sich ständig. Begriffliche Ausdrucksformen der Vorstellung von Strukturebenen der Materie sind vielfältig. Die moderne Wissenschaft identifiziert drei strukturelle Ebenen in der Welt.

Strukturelle Ebenen der Materieorganisation

Die Mikrowelt sind Moleküle, Atome, Elementarteilchen - die Welt extrem kleiner, nicht direkt beobachtbarer Mikroobjekte, deren räumliche Vielfalt von 10-8 bis 10-16 cm berechnet wird und deren Lebensdauer von unendlich bis 10-24 reicht s. Der Makrokosmos ist die Welt stabiler Formen und Werte, die einer Person entsprechen, sowie kristalline Komplexe von Molekülen, Organismen, Gemeinschaften von Organismen; die Welt der Makroobjekte, deren Dimension mit der Skala der menschlichen Erfahrung vergleichbar ist: räumliche Größen werden in Millimetern, Zentimetern und Kilometern ausgedrückt, und Zeit - in Sekunden, Minuten, Stunden, Jahren.

Megaworld sind Planeten, Sternkomplexe, Galaxien, Metagalaxien - eine Welt mit riesigen kosmischen Maßstäben und Geschwindigkeiten, deren Entfernung in Lichtjahren gemessen wird und deren Existenzzeit Weltraumobjekte Millionen und Milliarden von Jahren betragen.

Und obwohl diese Ebenen ihre ganz eigenen Gesetzmäßigkeiten haben, sind Mikro-, Makro- und Megawelten eng miteinander verbunden.

Es ist klar, dass die Grenzen der Mikro- und Makrowelt fließend sind und es keine getrennte Mikrowelt und getrennte Makrowelt gibt. Makro-Objekte und Mega-Objekte werden natürlich aus Mikro-Objekten aufgebaut, und Mikro-Phänomene liegen Makro- und Mega-Phänomenen zugrunde. Deutlich wird dies am Beispiel des Aufbaus des Universums aus wechselwirkenden Elementarteilchen im Rahmen der kosmischen Mikrophysik. Tatsächlich müssen wir verstehen, dass wir nur über verschiedene Ebenen der Betrachtung der Materie sprechen. Mikro-, Makro- und Mega-Größen von Objekten korrelieren miteinander als Makro/Mikro - Mega/Makro.

In der klassischen Physik gab es kein objektives Kriterium, um ein Makro- von einem Mikroobjekt zu unterscheiden. Dieser Unterschied wurde von M. Planck eingeführt: Wenn für das betrachtete Objekt die minimale Auswirkung auf es vernachlässigt werden kann, dann handelt es sich um Makroobjekte, wenn nicht, handelt es sich um Mikroobjekte. Die Atomkerne werden aus Protonen und Neutronen gebildet. Atome verbinden sich zu Molekülen. Bewegen wir uns weiter auf der Skala der Körpergrößen, dann folgen die üblichen Makrokörper, Planeten und ihre Systeme, Sterne, Galaxienhaufen und Metagalaxien, das heißt, man kann sich den Übergang von Mikro-, Makro- und Mega-Beidem vorstellen in Größen und Modellen physikalischer Prozesse.

Mikrowelt

Demokrit in der Antike stellte später im 18. Jahrhundert die atomistische Hypothese der Struktur der Materie auf. wurde durch den Chemiker J. Dalton wiederbelebt, der das Atomgewicht von Wasserstoff als Einheit nahm und die Atomgewichte anderer Gase damit verglich. Dank der Arbeiten von J. Dalton begann man, die physikalisch-chemischen Eigenschaften des Atoms zu untersuchen. Im 19. Jahrhundert wurde D.I. Mendelejew baute ein System chemischer Elemente auf der Grundlage ihres Atomgewichts auf. Die Geschichte der Untersuchung der Struktur des Atoms begann 1895 dank der Entdeckung des Elektrons durch J. Thomson - eines negativ geladenen Teilchens, das Teil aller Atome ist. Da die Elektronen negativ geladen sind und das Atom insgesamt elektrisch neutral ist, wurde angenommen, dass es neben dem Elektron auch ein positiv geladenes Teilchen gibt. Die Masse eines Elektrons wurde mit 1/1836 der Masse eines positiv geladenen Teilchens berechnet.

Der Kern hat eine positive Ladung und die Elektronen haben eine negative Ladung. Statt der im Sonnensystem wirkenden Gravitationskräfte wirken im Atom elektrische Kräfte. Die elektrische Ladung des Atomkerns, numerisch gleich der Seriennummer im Periodensystem von Mendeleev, wird durch die Summe der Ladungen der Elektronen ausgeglichen - das Atom ist elektrisch neutral. Beide Modelle erwiesen sich als widersprüchlich.

1913 wandte der große dänische Physiker N. Bohr das Prinzip der Quantisierung an, um das Problem der Atomstruktur und der Eigenschaften von Atomspektren zu lösen. Das Atommodell von N. Bohr basierte auf dem Planetenmodell von E. Rutherford und der von ihm entwickelten Quantentheorie des Atomaufbaus. N. Bohr stellte eine Hypothese über die Struktur des Atoms auf, basierend auf zwei Postulaten, die mit der klassischen Physik völlig unvereinbar sind:

1) in jedem Atom gibt es mehrere stationäre Zustände (in der Sprache des Planetenmodells mehrere stationäre Umlaufbahnen) von Elektronen, entlang denen sich das Elektron bewegen kann, ohne zu strahlen;

2) Beim Übergang eines Elektrons von einem stationären Zustand in einen anderen gibt das Atom einen Teil der Energie ab oder absorbiert es.

Letztlich ist es grundsätzlich unmöglich, den Aufbau eines Atoms anhand der Vorstellung der Bahnen von Punktelektronen genau zu beschreiben, da solche Bahnen eigentlich nicht existieren. N. Bohrs Theorie stellt sozusagen die Grenzlinie der ersten Stufe in der Entwicklung der modernen Physik dar. Dies ist der jüngste Versuch, die Struktur des Atoms auf der Grundlage der klassischen Physik zu beschreiben und sie nur um wenige neue Annahmen zu ergänzen.

Es schien, dass N. Bohrs Postulate einige neue, unbekannte Eigenschaften der Materie widerspiegeln, aber nur teilweise. Die Antworten auf diese Fragen wurden als Ergebnis der Entwicklung der Quantenmechanik erhalten. Es stellte sich heraus, dass das Atommodell von N. Bohr nicht wörtlich genommen werden sollte, wie es anfangs der Fall war. Vorgänge im Atom lassen sich prinzipiell nicht in Form von mechanischen Modellen in Analogie zu Ereignissen im Makrokosmos visualisieren. Auch die im Makrokosmos vorhandenen Raum- und Zeitkonzepte erwiesen sich als ungeeignet zur Beschreibung mikrophysikalischer Phänomene. Das Atom der theoretischen Physiker wurde immer mehr zu einer abstrakt unbeobachtbaren Summe von Gleichungen.

Makrowelt

In der Geschichte der Naturkunde lassen sich zwei Stufen unterscheiden: die vorwissenschaftliche und die wissenschaftliche. Vorwissenschaftlich oder naturphilosophisch umfasst den Zeitraum von der Antike bis zur Entstehung der experimentellen Naturwissenschaft im 16.-17. Jahrhundert. Beobachtete Naturphänomene wurden auf der Grundlage spekulativer philosophischer Prinzipien erklärt. Am bedeutsamsten für die spätere Entwicklung der Naturwissenschaften war das Konzept der diskreten Struktur des Materieatomismus, wonach alle Körper aus Atomen bestehen - den kleinsten Teilchen der Welt.

Mit der Ausbildung der klassischen Mechanik beginnt die wissenschaftliche Stufe der Naturkunde. Da moderne wissenschaftliche Vorstellungen über die strukturellen Ebenen der Organisation von Materie im Zuge eines kritischen Überdenkens der Ideen der klassischen Wissenschaft entwickelt wurden, die nur auf Objekte auf der Makroebene anwendbar sind, müssen wir mit den Konzepten der klassischen Physik beginnen.

Die Bildung wissenschaftlicher Ansichten über die Struktur der Materie geht auf das 16. Jahrhundert zurück, als G. Galileo den Grundstein für das erste physikalische Bild der Welt in der Geschichte der Wissenschaft legte - ein mechanisches. Er entdeckte das Trägheitsgesetz und entwickelte eine Methodik für eine neue Art der Naturbeschreibung - wissenschaftlich und theoretisch. Sein Wesen bestand darin, dass nur einige physikalische und geometrische Merkmale unterschieden wurden, die Gegenstand wissenschaftlicher Forschung wurden.

I. Newton, der sich auf die Arbeiten von Galileo stützte, entwickelte eine strenge wissenschaftliche Theorie der Mechanik, die sowohl die Bewegung von Himmelskörpern als auch die Bewegung von terrestrischen Objekten nach denselben Gesetzen beschreibt. Die Natur wurde als komplexes mechanisches System betrachtet. Im Rahmen des von I. Newton und seinen Nachfolgern entwickelten mechanischen Weltbildes hat sich ein diskretes (korpuskuläres) Modell der Realität herausgebildet. Materie wurde als materielle Substanz betrachtet, die aus einzelnen Teilchen - Atomen oder Korpuskeln - besteht. Atome sind absolut stark, unteilbar, undurchdringlich, gekennzeichnet durch das Vorhandensein von Masse und Gewicht.

Das wesentliche Merkmal der Newtonschen Welt war der dreidimensionale Raum der euklidischen Geometrie, der absolut konstant und immer in Ruhe ist. Zeit wurde als eine von Raum oder Materie unabhängige Größe dargestellt. Bewegung wurde als Bewegung im Raum entlang kontinuierlicher Bahnen gemäß den Gesetzen der Mechanik betrachtet. Das Ergebnis des Newtonschen Weltbildes war das Bild des Universums als eines gigantischen und vollständig determinierten Mechanismus, in dem Ereignisse und Prozesse eine Kette voneinander abhängiger Ursachen und Wirkungen sind.

Der mechanistische Zugang zur Naturbeschreibung erwies sich als außerordentlich fruchtbar. In Anlehnung an die Newtonsche Mechanik wurden die Hydrodynamik, die Elastizitätstheorie, die mechanische Wärmetheorie, die molekularkinetische Theorie und eine Reihe anderer entwickelt, in deren Rahmen die Physik enorme Erfolge erzielte. Allerdings gab es zwei Bereiche – optische und elektromagnetische Phänomene – die im Rahmen eines mechanistischen Weltbildes nicht vollständig erklärt werden konnten.

Neben der mechanischen Korpuskulartheorie wurde versucht, optische Phänomene auf grundlegend andere Weise zu erklären, nämlich auf der Grundlage der Wellentheorie. Die Wellentheorie stellte eine Analogie zwischen der Ausbreitung von Licht und der Bewegung von Wellen auf der Wasseroberfläche oder Schallwellen in der Luft her. Es ging von der Anwesenheit eines elastischen Mediums aus, das den gesamten Raum ausfüllt - dem leuchtenden Äther. Basierend auf der Wellentheorie erklärte X. Huygens erfolgreich die Reflexion und Brechung von Licht.

Ein weiterer Bereich der Physik, in dem sich mechanische Modelle als unzureichend erwiesen, war der Bereich elektromagnetischer Phänomene. Die Experimente des englischen Naturforschers M. Faraday und die theoretischen Arbeiten des englischen Physikers J. K. Maxwell zerstörten die Vorstellungen der Newtonschen Physik von diskreter Materie als der einzigen Art von Materie vollständig und legten den Grundstein für das elektromagnetische Weltbild. Das Phänomen des Elektromagnetismus wurde vom dänischen Naturforscher H.K. Oersted, der als erster die magnetische Wirkung elektrischer Ströme bemerkte. M. Faraday setzte seine Forschungen in dieser Richtung fort und entdeckte, dass eine vorübergehende Änderung der Magnetfelder einen elektrischen Strom erzeugt.

M. Faraday kam zu dem Schluss, dass die Lehre von Elektrizität und Optik miteinander verbunden sind und einen einzigen Bereich bilden. Maxwell „übersetzte“ Faradays Modell der Feldlinien in eine mathematische Formel. Der Begriff „Kräftefeld“ ist ursprünglich als mathematischer Hilfsbegriff entstanden. J.K. Maxwell gab ihm eine physikalische Bedeutung und begann, das Feld als eine unabhängige physikalische Realität zu betrachten: „Ein elektromagnetisches Feld ist der Teil des Raums, der Körper enthält und umgibt, die sich in einem elektrischen oder magnetischen Zustand befinden.“

Basierend auf seinen Forschungen konnte Maxwell schlussfolgern, dass Lichtwellen elektromagnetische Wellen sind. Die einzige Essenz von Licht und Elektrizität, die M. Faraday 1845 und J.K. Maxwell 1862 theoretisch begründet, wurde 1888 von dem deutschen Physiker G. Hertz experimentell bestätigt. Nach den Experimenten von G. Hertz in der Physik wurde der Feldbegriff schließlich nicht als mathematische Hilfskonstruktion, sondern als objektiv existierende Physik etabliert Wirklichkeit. Eine qualitativ neue, einzigartige Art von Materie wurde entdeckt. Also bis zum Ende des 19. Jahrhunderts. Die Physik kam zu dem Schluss, dass Materie in zwei Formen existiert: diskrete Materie und kontinuierliches Feld. Durch nachfolgende revolutionäre Entdeckungen in der Physik am Ende des letzten und Anfang dieses Jahrhunderts wurden die Vorstellungen der klassischen Physik über Materie und Feld als zwei qualitativ einzigartige Arten von Materie zerstört.

Megawelt

Megaworld oder Weltraum, die moderne Wissenschaft betrachtet ein interagierendes und sich entwickelndes System aller Himmelskörper. Alle existierenden Galaxien sind im System der höchsten Ordnung – der Metagalaxie – enthalten. Die Dimensionen der Metagalaxie sind sehr groß: Der Radius des kosmologischen Horizonts beträgt 15 - 20 Milliarden Lichtjahre. Die Begriffe "Universum" und "Metagalaxie" sind sehr nahe Begriffe: Sie charakterisieren dasselbe Objekt, aber in unterschiedlichen Aspekten. Der Begriff „Universum“ bezeichnet die gesamte existierende materielle Welt; Konzept "Metagalaktik" - dieselbe Welt, aber vom Standpunkt ihrer Struktur - als ein geordnetes System von Galaxien. Der Aufbau und die Entwicklung des Universums werden von der Kosmologie untersucht. Die Kosmologie ist als Teilgebiet der Naturwissenschaften an der Schnittstelle von Wissenschaft, Religion und Philosophie angesiedelt. Kosmologische Modelle des Universums basieren auf bestimmten ideologischen Voraussetzungen, und diese Modelle selbst sind von großer ideologischer Bedeutung.

In der klassischen Wissenschaft gab es die sogenannte Steady-State-Theorie des Universums, nach der das Universum schon immer fast so war wie heute. Die Astronomie war statisch: Die Bewegungen von Planeten und Kometen wurden untersucht, Sterne wurden beschrieben, ihre Klassifikationen erstellt, was natürlich sehr wichtig war. Aber die Frage nach der Evolution des Universums wurde nicht gestellt. Moderne kosmologische Modelle des Universums basieren auf der Allgemeinen Relativitätstheorie von A. Einstein, wonach die Metrik von Raum und Zeit durch die Verteilung der Gravitationsmassen im Universum bestimmt wird. Seine Eigenschaften als Ganzes werden durch die durchschnittliche Dichte der Materie und andere spezifische physikalische Faktoren bestimmt.

Einsteins Gravitationsgleichung hat nicht eine, sondern viele Lösungen, was der Grund für die Existenz vieler kosmologischer Modelle des Universums ist. Das erste Modell wurde 1917 von A. Einstein selbst entwickelt. Er lehnte die Postulate der Newtonschen Kosmologie über die Absolutheit und Unendlichkeit von Raum und Zeit ab. Gemäß dem kosmologischen Modell des Universums von A. Einstein ist der Weltraum homogen und isotrop, die Materie ist darin im Durchschnitt gleichmäßig verteilt, die gravitative Anziehungskraft von Massen wird durch die universelle kosmologische Abstoßung kompensiert. Die Existenzzeit des Universums ist unendlich, d.h. hat weder Anfang noch Ende, und der Raum ist grenzenlos, aber endlich.

Das Universum in A. Einsteins kosmologischem Modell ist stationär, zeitlich unendlich und räumlich unbegrenzt. 1922 Der russische Mathematiker und Geophysiker A. A. Fridman lehnte das Postulat der klassischen Kosmologie über die Stationarität des Universums ab und erhielt eine Lösung für die Einstein-Gleichung, die das Universum mit „expandierendem“ Raum beschreibt. Da die durchschnittliche Materiedichte im Universum unbekannt ist, wissen wir heute nicht, in welchem ​​dieser Räume des Universums wir leben.

1927 verband der belgische Abt und Wissenschaftler J. Lemaitre die „Ausdehnung“ des Weltraums mit den Daten astronomischer Beobachtungen. Lemaitre führte das Konzept des Beginns des Universums als Singularität (dh superdichten Zustand) und der Geburt des Universums als Urknall ein. Die Expansion des Universums gilt als wissenschaftlich gesicherte Tatsache. Nach den theoretischen Berechnungen von J. Lemaitre betrug der Radius des Universums im Anfangszustand 10-12 cm, was in der Größe dem Elektronenradius nahe kommt, und seine Dichte betrug 1096 g/cm 3 . Im singulären Zustand war das Universum ein Mikroobjekt von vernachlässigbarer Größe. Vom ursprünglichen singulären Zustand ging das Universum als Ergebnis des Urknalls zur Expansion über.

Rückblickende Berechnungen bestimmen das Alter des Universums mit 13-20 Milliarden Jahren. In der modernen Kosmologie wird das Anfangsstadium der Evolution des Universums zur Verdeutlichung in „Epochen“ eingeteilt.

Das Zeitalter der Hadronen. Schwere Teilchen, die starke Wechselwirkungen eingehen.

Die Ära der Leptonen. Lichtteilchen, die in elektromagnetische Wechselwirkung treten.

Photonenzeit. Dauer 1 Million Jahre. Der Großteil der Masse – die Energie des Universums – fällt auf Photonen.

Star-Ära. Es kommt 1 Million Jahre nach der Geburt des Universums. In der Sternzeit beginnt der Prozess der Bildung von Protosternen und Protogalaxien. Dann entfaltet sich ein grandioses Bild der Entstehung der Struktur der Metagalaxie.

In der modernen Kosmologie ist neben der Urknallhypothese das inflationäre Modell des Universums, das die Entstehung des Universums berücksichtigt, sehr beliebt. Anhänger des inflationären Modells sehen eine Entsprechung zwischen den Stadien der kosmischen Evolution und den Stadien der Erschaffung der Welt, die im Buch Genesis in der Bibel beschrieben werden. In Übereinstimmung mit der Inflationshypothese durchläuft die kosmische Evolution im frühen Universum eine Reihe von Stadien.

Stadium der Inflation. Infolge des Quantensprungs gelangte das Universum in einen Zustand angeregten Vakuums und expandierte in Abwesenheit von Materie und Strahlung nach einem Exponentialgesetz intensiv. Während dieser Zeit wurde der eigentliche Raum und die Zeit des Universums geschaffen. Das Universum schwoll von einer unvorstellbar kleinen Quantengröße von 10-33 auf unvorstellbar große 101.000.000 cm an, was viele Größenordnungen größer ist als die Größe des beobachtbaren Universums – 1028 cm. Während dieser Anfangsphase gab es weder Materie noch Strahlung das Weltall. Übergang vom Inflationsstadium zum Photonenstadium. Der Zustand des falschen Vakuums löste sich auf, die freigesetzte Energie ging an die Geburt schwerer Teilchen und Antiteilchen, die nach ihrer Vernichtung einen starken Strahlungsblitz (Licht) abgaben, der den Kosmos erleuchtete.

In der Zukunft ging die Entwicklung des Universums in die Richtung vom einfachsten homogenen Zustand zur Schaffung immer komplexerer Strukturen - Atome (ursprünglich Wasserstoffatome), Galaxien, Sterne, Planeten, die Synthese schwerer Elemente im Inneren von Sternen, einschließlich derjenigen, die für die Erschaffung des Lebens, die Entstehung des Lebens und als Krone der Schöpfung notwendig sind - der Mensch. Der Unterschied zwischen den Stadien der Evolution des Universums im Inflationsmodell und dem Urknallmodell betrifft nur die Anfangsphase in der Größenordnung von 10-30 s, dann gibt es keine grundlegenden Unterschiede zwischen diesen Modellen beim Verständnis der Stadien der kosmischen Evolution . Das Universum ist auf verschiedenen Ebenen, von bedingten Elementarteilchen bis hin zu riesigen Superhaufen von Galaxien, durch Struktur gekennzeichnet. Die moderne Struktur des Universums ist das Ergebnis der kosmischen Evolution, während der Galaxien aus Protogalaxien, Sterne aus Protosternen und Planeten aus einer protoplanetaren Wolke entstanden sind.

Metagalaxie - ist eine Sammlung von Sternensystemen - Galaxien, und ihre Struktur wird durch ihre Verteilung im Raum bestimmt, die mit extrem verdünntem intergalaktischem Gas gefüllt und von intergalaktischen Strahlen durchdrungen ist. Nach modernen Vorstellungen ist eine Metagalaxie durch eine zellulare (Netzwerk, poröse) Struktur gekennzeichnet. Es gibt riesige Raumvolumen (in der Größenordnung von einer Million Kubikmegaparsec), in denen Galaxien noch nicht entdeckt wurden. Das Alter der Metagalaxie kommt dem Alter des Universums nahe, da die Bildung der Struktur in die Zeit nach der Trennung von Materie und Strahlung fällt. Nach modernen Daten wird das Alter der Metagalaxie auf 15 Milliarden Jahre geschätzt.

Eine Galaxie ist ein riesiges System, das aus Sternhaufen und Nebelflecken besteht, die im Weltraum eine ziemlich komplexe Konfiguration bilden. Entsprechend ihrer Form werden Galaxien bedingt in drei Typen eingeteilt: elliptisch, spiralförmig und unregelmäßig. Elliptische Galaxien - haben eine räumliche Form eines Ellipsoids mit unterschiedlichem Kompressionsgrad; sie sind die einfachste Struktur: Die Verteilung der Sterne nimmt vom Zentrum aus gleichmäßig ab. Spiralgalaxien - dargestellt in Form einer Spirale, einschließlich Spiralarme. Dies ist die zahlreichste Art von Galaxien, zu denen unsere Galaxie gehört - die Milchstraße. Unregelmäßige Galaxien - haben keine ausgeprägte Form, ihnen fehlt ein zentraler Kern. Die ältesten Sterne konzentrieren sich im Kern der Galaxie, deren Alter sich dem Alter der Galaxie nähert. Die Sterne mittleren und jungen Alters befinden sich in der Scheibe der Galaxie. Sterne und Nebel innerhalb der Galaxie bewegen sich auf ziemlich komplexe Weise, zusammen mit der Galaxie nehmen sie an der Expansion des Universums teil, außerdem sind sie an der Rotation der Galaxie um ihre Achse beteiligt.

Sterne. Im gegenwärtigen Stadium der Entwicklung des Universums befindet sich die darin enthaltene Materie überwiegend in einem stellaren Zustand. 97 % der Materie in unserer Galaxie ist in Sternen konzentriert, die riesige Plasmaformationen unterschiedlicher Größe, Temperatur und unterschiedlicher Bewegung sind Eigenschaften. In vielen anderen Galaxien, wenn nicht sogar in den meisten, macht „stellare Substanz“ mehr als 99,9 % ihrer Masse aus. Das Alter der Sterne variiert über einen ziemlich großen Wertebereich: von 15 Milliarden Jahren, die dem Alter des Universums entsprechen, bis zu Hunderttausenden - dem jüngsten. Die Geburt von Sternen erfolgt in Gasstaubnebeln unter Einwirkung von Gravitations-, Magnet- und anderen Kräften, wodurch sich instabile Gleichmäßigkeiten bilden und diffuse Materie in eine Reihe von Kondensationen zerfällt. Wenn solche Klumpen lange genug bestehen, werden sie mit der Zeit zu Sternen. In der Endphase der Evolution werden Sterne zu trägen ("toten") Sternen.

Sterne existieren nicht isoliert, sondern bilden Systeme. Die einfachsten Sternsysteme – die sogenannten Mehrfachsysteme – bestehen aus zwei, drei, vier, fünf oder mehr Sternen, die um einen gemeinsamen Schwerpunkt kreisen. Sterne werden auch zu noch größeren Gruppen zusammengefasst - Sternhaufen, die eine "verstreute" oder "kugelförmige" Struktur haben können. Offene Sternhaufen haben mehrere hundert Einzelsterne, Kugelhaufen - viele hunderttausend. Das Sonnensystem ist eine Gruppe von Himmelskörpern, die sich in Größe und physikalischer Struktur sehr unterscheiden. Zu dieser Gruppe gehören: die Sonne, neun große Planeten, Dutzende von Satelliten von Planeten, Tausende von kleinen Planeten (Asteroiden), Hunderte von Kometen und unzählige Meteoritenkörper, die sich sowohl in Schwärmen als auch in Form einzelner Teilchen bewegen.

Bis 1979 waren 34 Satelliten und 2000 Asteroiden bekannt. Alle diese Körper sind aufgrund der Anziehungskraft des zentralen Körpers - der Sonne - zu einem System vereint. Das Sonnensystem ist ein geordnetes System, das seine eigenen Strukturmuster hat. Der einheitliche Charakter des Sonnensystems zeigt sich darin, dass alle Planeten in der gleichen Richtung und fast in der gleichen Ebene um die Sonne kreisen. Die meisten Satelliten von Planeten rotieren in die gleiche Richtung und in den meisten Fällen in der Äquatorebene ihres Planeten. Die Sonne, Planeten, Satelliten von Planeten drehen sich um ihre Achsen in der gleichen Richtung, in der sie sich entlang ihrer Bahnen bewegen. Auch der Aufbau des Sonnensystems ist natürlich: Jeder nächste Planet ist etwa doppelt so weit von der Sonne entfernt wie der vorherige.

Das Sonnensystem entstand vor etwa 5 Milliarden Jahren, und die Sonne ist ein Stern der zweiten Generation. So entstand das Sonnensystem aus den Abfallprodukten von Sternen früherer Generationen, die sich in Gas- und Staubwolken ansammelten. Dieser Umstand gibt Anlass, das Sonnensystem als einen kleinen Teil des Sternenstaubs zu bezeichnen. Die Wissenschaft weiß weniger über den Ursprung des Sonnensystems und seine historische Entwicklung, als für die Konstruktion einer Theorie der Planetenentstehung notwendig ist.

Moderne Konzepte zur Entstehung der Planeten des Sonnensystems basieren darauf, dass nicht nur mechanische Kräfte, sondern auch andere, insbesondere elektromagnetische, berücksichtigt werden müssen. Diese Idee wurde von dem schwedischen Physiker und Astrophysiker H. Alfven und dem englischen Astrophysiker F. Hoyle vorgebracht. Nach modernen Vorstellungen bestand die ursprüngliche Gaswolke, aus der sowohl die Sonne als auch die Planeten entstanden, aus ionisiertem Gas, das dem Einfluss elektromagnetischer Kräfte ausgesetzt war. Nachdem die Sonne durch Konzentration aus einer riesigen Gaswolke entstanden war, blieben kleine Teile dieser Wolke in sehr großem Abstand von ihr. Die Gravitationskraft begann, das verbleibende Gas zum gebildeten Stern – der Sonne – anzuziehen, aber ihr Magnetfeld stoppte das fallende Gas in verschiedenen Entfernungen – genau dort, wo sich die Planeten befinden. Gravitations- und Magnetkräfte beeinflussten die Konzentration und Verdickung des herabfallenden Gases, wodurch die Planeten entstanden. Als die größten Planeten entstanden, wurde der gleiche Vorgang in kleinerem Maßstab wiederholt, wodurch Satellitensysteme entstanden.

Theorien über den Ursprung des Sonnensystems sind hypothetischer Natur, und es ist unmöglich, die Frage ihrer Zuverlässigkeit im gegenwärtigen Stadium der Entwicklung der Wissenschaft eindeutig zu lösen. In allen bestehenden Theorien gibt es Widersprüche und unklare Stellen. Derzeit werden im Bereich der theoretischen Grundlagenphysik Konzepte entwickelt, nach denen die objektiv existierende Welt nicht auf die von unseren Sinnesorganen oder physikalischen Geräten wahrgenommene materielle Welt beschränkt ist. Die Autoren dieser Konzepte kamen zu folgendem Schluss: Neben der materiellen Welt gibt es eine Realität höherer Ordnung, die von grundlegend anderer Natur ist als die Realität der materiellen Welt.

Seit der Antike versuchen Menschen, eine Erklärung für die Vielfalt und Skurrilität der Welt zu finden. Das Studium der Materie und ihrer Strukturebenen ist eine notwendige Bedingung für die Bildung eines Weltbildes, unabhängig davon, ob es sich letztlich als materialistisch oder idealistisch herausstellt. Es ist ganz offensichtlich, dass die Rolle, den Begriff der Materie zu definieren, letzteres als unerschöpflich für den Aufbau eines wissenschaftlichen Bildes der Welt zu verstehen, das Problem der Realität und Erkennbarkeit von Objekten und Phänomenen der Mikro-, Makro- und Megawelt zu lösen, sehr wichtig ist .

Alle oben genannten revolutionären Entdeckungen in der Physik stellten das bisherige Weltbild auf den Kopf. Der Glaube an die Universalität der Gesetze der klassischen Mechanik verschwand, weil die bisherigen Vorstellungen von der Unteilbarkeit des Atoms, von der Massenkonstanz, von der Unveränderlichkeit chemischer Elemente usw. zerstört wurden. Nun ist kaum noch ein Physiker zu finden, der glauben würde, dass alle Probleme seiner Wissenschaft mit Hilfe mechanischer Konzepte und Gleichungen gelöst werden können.

Die Geburt und Entwicklung der Atomphysik hat also das einstige mechanistische Weltbild endgültig erschüttert. Aber Newtons klassische Mechanik verschwand nicht. Bis heute nimmt sie einen Ehrenplatz unter den anderen Naturwissenschaften ein. Mit seiner Hilfe wird beispielsweise die Bewegung künstlicher Satelliten der Erde, anderer Weltraumobjekte usw. berechnet. Aber es wird jetzt als Sonderfall der Quantenmechanik behandelt, der auf langsame Bewegungen und große Massen von Objekten im Makrokosmos anwendbar ist.



1. Strukturelle Ebenen der Materieorganisation

In ihrer allgemeinsten Form ist Materie eine unendliche Menge aller Objekte und Systeme, die in der Welt koexistieren, die Gesamtheit ihrer Eigenschaften, Verbindungen, Beziehungen und Bewegungsformen. Dabei umfasst es nicht nur alle direkt beobachtbaren Objekte und Körper der Natur, sondern auch alles, was uns nicht in Empfindungen gegeben ist. Die ganze Welt um uns herum ist eine bewegte Materie in ihren unendlich vielfältigen Formen und Erscheinungsformen, mit allen Eigenschaften, Verbindungen und Beziehungen. In dieser Welt haben alle Objekte eine innere Ordnung und systemische Organisation. Ordnung manifestiert sich in der regelmäßigen Bewegung und Interaktion aller Elemente der Materie, wodurch sie zu Systemen kombiniert werden. Die ganze Welt erscheint daher als eine hierarchisch organisierte Menge von Systemen, in denen jedes Objekt sowohl ein unabhängiges System als auch ein Element eines anderen, komplexeren Systems ist.

Nach dem modernen naturwissenschaftlichen Weltbild sind auch alle Naturobjekte geordnete, strukturierte, hierarchisch organisierte Systeme. Basierend auf einem systematischen Zugang zur Natur wird alle Materie in zwei große Klassen von Materialsystemen unterteilt - unbelebte und belebte Natur. Im System der unbelebten Natur sind die Strukturelemente: Elementarteilchen, Atome, Moleküle, Felder, makroskopische Körper, Planeten und Planetensysteme, Sterne und Sternensysteme, Galaxien, Metagalaxien und das Universum als Ganzes. Dementsprechend sind die Hauptelemente in Wildtieren Proteine ​​​​und Nukleinsäuren, Zellen, einzellige und mehrzellige Organismen, Organe und Gewebe, Populationen, Biozönosen und lebende Materie des Planeten.

Gleichzeitig umfassen sowohl unbelebte als auch lebende Materie eine Reihe miteinander verbundener Strukturebenen. Struktur ist eine Reihe von Verknüpfungen zwischen den Elementen des Systems. Daher besteht jedes System nicht nur aus Subsystemen und Elementen, sondern auch aus verschiedenen Verbindungen zwischen ihnen. Innerhalb dieser Ebenen sind die horizontalen (Koordinierungs-)Verbindungen die wichtigsten und zwischen den Ebenen die vertikalen (Unterordnung). Die Kombination horizontaler und vertikaler Verbindungen ermöglicht die Schaffung einer hierarchischen Struktur des Universums, bei der das Hauptqualifikationsmerkmal die Größe eines Objekts und seine Masse sowie seine Beziehung zu einer Person ist. Anhand dieses Kriteriums werden folgende Materieebenen unterschieden: Mikrokosmos, Makrokosmos und Megawelt.

Der Mikrokosmos ist der Bereich extrem kleiner, direkt nicht beobachtbarer materieller Mikroobjekte, deren räumliche Ausdehnung im Bereich von 10 -8 bis 10 -16 cm und die Lebensdauer - von unendlich bis 10-24 s - berechnet wird. Dazu gehören Felder, Elementarteilchen, Kerne, Atome und Moleküle.

Der Makrokosmos ist die Welt der materiellen Objekte, die im Maßstab einer Person und ihren physischen Parametern entsprechen. Auf dieser Ebene werden räumliche Größen in Millimetern, Zentimetern, Metern und Kilometern und Zeit in Sekunden, Minuten, Stunden, Tagen und Jahren ausgedrückt. In der praktischen Realität wird der Makrokosmos repräsentiert durch Makromoleküle, Substanzen in verschiedenen Aggregatzuständen, lebende Organismen, den Menschen und die Produkte seiner Tätigkeit, d.h. Makrokörper.

Megaworld ist eine Sphäre mit riesigen kosmischen Skalen und Geschwindigkeiten, deren Entfernung in astronomischen Einheiten, Lichtjahren und Parsec gemessen wird, und die Existenzzeit von Weltraumobjekten beträgt Millionen und Milliarden von Jahren. Diese Materieebene umfasst die größten materiellen Objekte: Sterne, Galaxien und ihre Haufen.

Jede dieser Ebenen hat ihre eigenen spezifischen Muster, die nicht aufeinander reduzierbar sind. Obwohl alle diese drei Sphären der Welt eng miteinander verbunden sind.

Die Struktur der Megawelt

Die Hauptstrukturelemente der Megawelt sind die Planeten und Planetensysteme; Sterne und Sternensysteme, die Galaxien bilden; Galaxiensysteme, die Metagalaxien bilden.

Planeten sind nicht leuchtende Himmelskörper, die die Form einer Kugel haben, sich um Sterne drehen und ihr Licht reflektieren. Aufgrund ihrer Nähe zur Erde sind die am besten untersuchten Planeten des Sonnensystems, die sich auf elliptischen Bahnen um die Sonne bewegen. Zu dieser Gruppe von Planeten gehört auch unsere Erde, die sich in einer Entfernung von 150 Millionen km von der Sonne befindet.

Sterne sind leuchtende (Gas-)Raumobjekte, die aus einem Gas-Staub-Medium (hauptsächlich Wasserstoff und Helium) als Ergebnis der Gravitationskondensation gebildet werden. Die Sterne sind durch große Entfernungen voneinander getrennt und somit voneinander isoliert. Dies bedeutet, dass die Sterne praktisch nicht miteinander kollidieren, obwohl die Bewegung jedes einzelnen von der Gravitationskraft bestimmt wird, die von allen Sternen in der Galaxie erzeugt wird. Die Anzahl der Sterne in der Galaxie beträgt etwa eine Billion. Die zahlreichsten von ihnen sind Zwerge, deren Masse etwa zehnmal geringer ist als die Masse der Sonne. Je nach Masse des Sterns werden sie im Laufe der Evolution entweder zu Weißen Zwergen, zu Neutronensternen oder zu Schwarzen Löchern.

Ein Weißer Zwerg ist ein Elektronenpoststern, der entsteht, wenn ein Stern im letzten Stadium seiner Entwicklung eine Masse von weniger als 1,2 Sonnenmassen hat. Der Durchmesser eines Weißen Zwergs entspricht dem Durchmesser unserer Erde, die Temperatur erreicht etwa eine Milliarde Grad und die Dichte beträgt 10 t / cm 3, d.h. die hundertfache Dichte der Erde.

Neutronensterne entstehen im Endstadium der Entwicklung von Sternen mit einer Masse von 1,2 bis 2 Sonnenmassen. Hohe Temperatur und Druck in ihnen schaffen Bedingungen für die Bildung einer großen Anzahl von Neutronen. Dabei findet eine sehr schnelle Kompression des Sterns statt, bei der in seinen äußeren Schichten ein schneller Ablauf von Kernreaktionen beginnt. In diesem Fall wird so viel Energie freigesetzt, dass es zu einer Explosion mit Streuung der äußeren Schicht des Sterns kommt. Seine inneren Regionen schrumpfen rapide. Das verbleibende Objekt wird Neutronenstern genannt, weil es aus Protonen und Neutronen besteht. Neutronensterne werden auch Pulsare genannt.

Schwarze Löcher sind Sterne im Endstadium ihrer Entwicklung, deren Masse 2 Sonnenmassen übersteigt und die einen Durchmesser von 10 bis 20 km haben. Theoretische Berechnungen haben gezeigt, dass sie eine gigantische Masse (10 15 g) und ein ungewöhnlich starkes Gravitationsfeld haben. Sie haben ihren Namen, weil sie kein Leuchten haben, aber aufgrund ihres Gravitationsfeldes fangen sie alle kosmischen Körper und Strahlungen aus dem Weltraum ein, die nicht aus ihnen zurückkommen können, sie scheinen in sie hineinzufallen (werden wie ein Loch eingezogen) . Aufgrund der starken Schwerkraft kann kein eingefangener materieller Körper den Gravitationsradius des Objekts überschreiten, und daher erscheinen sie dem Beobachter "schwarz".

Sternsysteme (Sternhaufen) - Gruppen von Sternen, die durch Gravitationskräfte miteinander verbunden sind, einen gemeinsamen Ursprung haben, eine ähnliche chemische Zusammensetzung haben und bis zu Hunderttausende einzelner Sterne umfassen. Es gibt verstreute Sternensysteme, wie die Plejaden im Sternbild Stier. Solche Systeme haben nicht die richtige Form. Es sind über tausend bekannt

Sternensysteme. Darüber hinaus umfassen Sternsysteme Kugelsternhaufen, die Hunderttausende von Sternen umfassen. Gravitationskräfte halten Sterne Milliarden von Jahren in solchen Haufen. Wissenschaftler kennen derzeit etwa 150 Kugelsternhaufen.

Galaxien sind Ansammlungen von Sternhaufen. Der Begriff "Galaxie" bedeutet in moderner Interpretation riesige Sternensysteme. Dieser Begriff (von griechisch „Milch, milchig“) wurde eingeführt, um unser Sternensystem zu bezeichnen, das ein heller Streifen mit einer milchigen Tönung ist, der sich über den gesamten Himmel erstreckt und daher Milchstraße genannt wird.

Herkömmlicherweise können Galaxien nach ihrem Aussehen in drei Typen eingeteilt werden. Die erste Gruppe (etwa 80%) umfasst Spiralgalaxien. Diese Art hat einen ausgeprägten Kern und spiralförmige "Ärmel". Der zweite Typ (ca. 17%) umfasst elliptische Galaxien, d.h. solche, die die Form einer Ellipse haben. Der dritte Typ (ungefähr 3%) umfasst unregelmäßig geformte Galaxien, die keinen ausgeprägten Kern haben. Außerdem unterscheiden sich Galaxien in Größe, Anzahl der Sterne und Leuchtkraft. Alle Galaxien befinden sich in Bewegung, und der Abstand zwischen ihnen nimmt ständig zu, d.h. es gibt eine gegenseitige Entfernung (Rückzug) von Galaxien voneinander.

Unser Sonnensystem gehört zur Milchstraße, die mindestens 100 Milliarden Sterne umfasst und damit zur Kategorie der Riesengalaxien gehört. Es hat eine abgeflachte Form, in deren Mitte sich ein Kern befindet, von dem sich spiralförmige "Hülsen" erstrecken. Der Durchmesser unserer Galaxie beträgt etwa 100.000 und die Dicke 10.000 Lichtjahre. Unser Nachbar ist der Andromeda-Nebel.

Metagalaxie - ein System von Galaxien, einschließlich aller bekannten Weltraumobjekte.

Da es in der Megawelt um große Entfernungen geht, wurden folgende Spezialeinheiten entwickelt, um diese Entfernungen zu messen:

Lichtjahr - die Entfernung, die ein Lichtstrahl in einem Jahr mit einer Geschwindigkeit von 300.000 km / s zurücklegt, d. H. ein Lichtjahr sind 10 Billionen km;

Eine astronomische Einheit ist die durchschnittliche Entfernung von der Erde zur Sonne, 1 AE. gleich 8,3 Lichtminuten. Das bedeutet, dass die Sonnenstrahlen, die sich von der Sonne lösen, die Erde in 8,3 Minuten erreichen;

Parsec - eine Maßeinheit für kosmische Entfernungen innerhalb und zwischen Sternensystemen. 1pk - 206 265 a.u., d.h. entspricht ungefähr 30 Billionen km oder 3,3 Lichtjahren.

Die Struktur des Makrokosmos

Jede strukturelle Ebene der Materie unterliegt in ihrer Entwicklung spezifischen Gesetzmäßigkeiten, gleichzeitig gibt es aber keine strengen und starren Grenzen zwischen diesen Ebenen, sie sind alle eng miteinander verbunden. Die Grenzen der Mikro- und Makrowelten sind beweglich, es gibt keine getrennte Mikrowelt und getrennte Makrowelt. Makro-Objekte und Mega-Objekte werden natürlich aus Mikro-Objekten aufgebaut. Lassen Sie uns dennoch die wichtigsten Objekte der Makrowelt herausgreifen.

Der zentrale Begriff der Makrowelt ist der Begriff der Materie, der in der klassischen Physik, der Physik des Makrokosmos, vom Feld getrennt ist. Materie ist eine Art von Materie, die eine Ruhemasse hat. Es existiert für uns in Form von physischen Körpern, die einige gemeinsame Parameter haben - spezifisches Gewicht, Temperatur, Wärmekapazität, mechanische Festigkeit oder Elastizität, thermische und elektrische Leitfähigkeit, magnetische Eigenschaften usw. Alle diese Parameter können sowohl von Stoff zu Stoff als auch für denselben Stoff je nach äußeren Bedingungen in einem weiten Bereich variieren.

Die Struktur der Mikrowelt

An der Wende des XIX-XX Jahrhunderts. Im naturwissenschaftlichen Weltbild vollzogen sich radikale Veränderungen, die durch die neuesten wissenschaftlichen Erkenntnisse auf dem Gebiet der Physik verursacht wurden und ihre grundlegenden Ideen und Einstellungen berührten. Als Ergebnis wissenschaftlicher Entdeckungen wurden die traditionellen Vorstellungen der klassischen Physik über die atomare Struktur der Materie widerlegt. Die Entdeckung des Elektrons bedeutete den Verlust des Atoms als strukturell unteilbares Element der Materie und damit eine radikale Transformation der klassischen Vorstellungen von der objektiven Realität. Neue Entdeckungen haben Folgendes ermöglicht:

offenbaren die Existenz nicht nur der Makro-, sondern auch der Mikrowelt in der objektiven Realität;

die Idee der Relativität der Wahrheit bestätigen, die nur ein Schritt auf dem Weg zur Kenntnis der grundlegenden Eigenschaften der Natur ist;

zu beweisen, dass Materie nicht aus einem "unteilbaren Urelement" (Atom) besteht, sondern aus einer unendlichen Vielfalt von Erscheinungen, Arten und Formen von Materie und deren Wechselbeziehungen.

Der Begriff der Elementarteilchen. Der Übergang naturwissenschaftlicher Erkenntnisse von der atomaren Ebene auf die Ebene der Elementarteilchen führte die Wissenschaftler zu dem Schluss, dass die Konzepte und Prinzipien der klassischen Physik auf die Untersuchung der physikalischen Eigenschaften der kleinsten Materieteilchen (Mikroobjekte) nicht anwendbar sind. wie Elektronen, Protonen, Neutronen, Atome, die einen unsichtbaren Mikrokosmos bilden. Aufgrund der besonderen physikalischen Indikatoren unterscheiden sich die Eigenschaften der Objekte der Mikrowelt völlig von den Eigenschaften der uns bekannten Objekte der Makrowelt und der fernen Megawelt. Daraus entstand die Notwendigkeit, die üblichen Vorstellungen aufzugeben, die uns von Objekten und Phänomenen des Makrokosmos auferlegt werden. Die Suche nach neuen Wegen zur Beschreibung von Mikroobjekten trug zur Entstehung des Konzepts der Elementarteilchen bei.

Nach diesem Konzept sind die Hauptelemente der Struktur des Mikrokosmos die Mikroteilchen der Materie, die weder Atome noch Atomkerne sind, keine anderen Elemente enthalten und die einfachsten Eigenschaften haben. Solche Teilchen wurden Elementarteilchen genannt, d.h. die einfachste, ohne Bestandteile.

Nachdem festgestellt wurde, dass das Atom nicht der letzte „Baustein“ des Universums ist, sondern aus einfacheren Elementarteilchen aufgebaut ist, nahm ihre Suche den Hauptplatz in der Forschung der Physiker ein. Die Geschichte der Entdeckung der Elementarteilchen begann Ende des 19. Jahrhunderts, als der englische Physiker J. Thomson 1897 das erste Elementarteilchen, das Elektron, entdeckte. Die Entdeckungsgeschichte aller heute bekannten Elementarteilchen umfasst zwei Etappen.

Die erste Stufe fällt auf die 30-50er Jahre. 20. Jahrhundert Bis Anfang der 1930er Jahre. 1932 wurden das Proton und das Photon entdeckt - das Neutron und vier Jahre später - das erste Antiteilchen - das Positron, das die gleiche Masse wie das Elektron hat, aber eine positive Ladung hat. Am Ende dieses Zeitraums wurden 32 Elementarteilchen bekannt, und jedes neue Teilchen war mit der Entdeckung einer grundlegend neuen Reihe physikalischer Phänomene verbunden.

Die zweite Phase fand in den 1960er Jahren statt, als die Gesamtzahl der bekannten Teilchen 200 überstieg. In dieser Phase wurden Beschleuniger für geladene Teilchen zum wichtigsten Mittel zur Entdeckung und Untersuchung von Elementarteilchen. In den 1970-80er Jahren. Der Fluss der Entdeckungen neuer Elementarteilchen verstärkte sich, und die Wissenschaftler begannen, über Familien von Elementarteilchen zu sprechen. Derzeit sind der Wissenschaft mehr als 350 Elementarteilchen bekannt, die sich in Masse, Ladung, Spin, Lebensdauer und einer Reihe weiterer physikalischer Eigenschaften unterscheiden.

Alle Elementarteilchen haben einige gemeinsame Eigenschaften. Eine davon ist die Eigenschaft des Welle-Teilchen-Dualismus, d.h. das Vorhandensein sowohl der Eigenschaften einer Welle als auch der Eigenschaften einer Substanz in allen Mikroobjekten.

Eine weitere gemeinsame Eigenschaft ist, dass fast alle Teilchen (außer einem Photon und zwei Mesonen) ihre eigenen Antiteilchen haben. Antiteilchen sind Elementarteilchen, die Teilchen in jeder Hinsicht ähnlich sind, sich aber durch entgegengesetzte Vorzeichen von elektrischer Ladung und magnetischem Moment unterscheiden. Nach der Entdeckung einer großen Anzahl von Antiteilchen begannen Wissenschaftler über die Möglichkeit der Existenz von Antimaterie und sogar Antiwelt zu sprechen. Wenn Materie mit Antimaterie in Kontakt kommt, kommt es zur Vernichtung - die Umwandlung von Teilchen und Antiteilchen in Photonen und Mesonen hoher Energie (Materie wird zu Strahlung).

Eine weitere wichtige Eigenschaft von Elementarteilchen ist ihre universelle Konvertierbarkeit. Diese Eigenschaft ist weder in der Makro- noch in der Megawelt vorhanden.

2. Entwicklung der Strukturchemie

Zahlreiche Experimente zur Untersuchung der Eigenschaften chemischer Elemente in der ersten Hälfte des 19. Jahrhunderts. führte Wissenschaftler zu der Überzeugung, dass die Eigenschaften von Stoffen und ihre qualitative Vielfalt nicht nur durch die Zusammensetzung der Elemente, sondern auch durch die Struktur ihrer Moleküle bestimmt werden. Zu diesem Zeitpunkt wurde die Manufakturproduktion durch eine Fabrikproduktion ersetzt, die auf Maschinentechnologie und einer breiten Rohstoffbasis basiert. In der chemischen Produktion begann sich die Verarbeitung riesiger Massen von Stoffen pflanzlichen und tierischen Ursprungs durchzusetzen. Die qualitative Vielfalt dieser Substanzen ist erstaunlich groß – Hunderttausende chemischer Verbindungen, deren Zusammensetzung jedoch äußerst einheitlich ist, da sie aus mehreren organogenen Elementen bestehen. Dies sind Kohlenstoff, Wasserstoff, Sauerstoff, Schwefel, Stickstoff, Phosphor. Eine Erklärung für die ungewöhnlich große Vielfalt organischer Verbindungen mit einer so schlechten elementaren Zusammensetzung wurde in den Phänomenen gefunden, die die Namen Isomerie und Polymerismus erhielten. Dies war der Beginn der zweiten Entwicklungsstufe des chemischen Wissens, die als Strukturchemie.

Die Strukturchemie ist gegenüber der Lehre vom Aufbau der Materie eine höhere Stufe geworden. Gleichzeitig wandelte sich die Chemie von einer überwiegend analytischen Wissenschaft zu einer synthetischen Wissenschaft. Die Hauptleistung dieser Stufe in der Entwicklung der Chemie war die Herstellung eines Zusammenhangs zwischen der Struktur von Molekülen und der Reaktivität von Substanzen.

Schon der Begriff „Strukturchemie“ ist ein konditionaler Begriff. Erstens setzt es ein solches Niveau an chemischem Wissen voraus, auf dem es möglich ist, durch die Kombination von Atomen verschiedener chemischer Elemente Strukturformeln für jede chemische Verbindung zu erstellen. Mit dem Aufkommen der Strukturchemie ergab sich die Möglichkeit zur gezielten qualitativen Stoffumwandlung, zur Erstellung eines Schemas zur Synthese beliebiger chemischer Verbindungen, auch bisher unbekannter.

Die Grundlagen der Strukturchemie wurden von J. Dalton gelegt, der zeigte, dass jede chemische Substanz eine Ansammlung von Molekülen ist, die aus einer bestimmten Anzahl von Atomen von einem, zwei oder drei chemischen Elementen bestehen. Dann brachte I. Berzelius die Idee vor, dass ein Molekül kein einfacher Haufen von Atomen ist, sondern eine bestimmte geordnete Struktur von Atomen, die durch elektrostatische Kräfte miteinander verbunden sind. Wie der Chemiker C. Gerard später zeigte, war diese Aussage also Mitte des 19. Jahrhunderts nicht immer richtig. die Struktur der Moleküle blieb rätselhaft.

1857 veröffentlichte der deutsche Chemiker A. Kekule seine Beobachtungen über die Eigenschaften bestimmter Elemente, die Wasserstoffatome in einer Reihe von Verbindungen ersetzen können, und führte einen neuen Begriff ein - Affinität. Es begann, die Anzahl der Wasserstoffatome zu bezeichnen, die ein bestimmtes chemisches Element ersetzen kann. Die Anzahl der Affinitätseinheiten, die einem bestimmten chemischen Element innewohnen, wurde von Kekule genannt vagennosti. Beim Zusammenfügen von Atomen zu einem Molekül wurden freie Affinitätseinheiten geschlossen. So reduzierte sich der Begriff „Molekülstruktur“ auf die Konstruktion von visuellen Formelschemata, die den Chemikern bei ihrer praktischen Arbeit als Leitfaden dienten und zeigten, welche Ausgangsstoffe genommen werden sollten, um das Endprodukt zu erhalten.

Die Strukturchemie ermöglicht es, die Wertigkeit chemischer Elemente als Anzahl der einem Atom innewohnenden Affinitätseinheiten visuell darzustellen: =C=; -Ö-; N-. Durch Kombinieren von Atomen verschiedener chemischer Elemente mit ihren Affinitätseinheiten kann man die Strukturformeln jeder chemischen Verbindung erstellen. Und das bedeutet, dass ein Chemiker im Prinzip einen Syntheseplan für jede chemische Verbindung erstellen kann – sowohl bereits bekannte als auch noch nicht entdeckte. Das heißt, ein Chemiker kann die Produktion einer unbekannten Verbindung vorhersagen und seine Vorhersage durch Synthese überprüfen.

Leider konnten Kekules Pläne nicht immer in die Praxis umgesetzt werden. Die von Chemikern oft erfundene Reaktion, die zur Herstellung einer Substanz mit der gewünschten Strukturformel hätte führen sollen, kam nicht zustande. Dies lag daran, dass solche formalen Schemata die Reaktivität der an der chemischen Reaktion beteiligten Substanzen nicht berücksichtigten.

Daher war der wichtigste Schritt in der Entwicklung der Strukturchemie die Schaffung Theorien der chemischen Struktur organischer Verbindungen Der russische Chemiker A.M. Butlerow. Butlerov erkannte im Anschluss an Kekule, dass die Bildung von Molekülen aus Atomen durch die Schließung freier Affinitätseinheiten erfolgt, gab aber gleichzeitig an, mit welcher Energie (mehr oder weniger) diese Affinität Substanzen aneinander bindet. Mit anderen Worten, Butlerov machte zum ersten Mal in der Geschichte der Chemie auf die energetische Ungleichheit verschiedener chemischer Bindungen aufmerksam. Diese Theorie ermöglichte es, die Strukturformeln jeder chemischen Verbindung zu erstellen, da sie die gegenseitige Beeinflussung von Atomen in der Struktur des Moleküls zeigte und dadurch die chemische Aktivität einiger Substanzen und die Passivität anderer erklärte. Darüber hinaus zeigte es das Vorhandensein aktiver Zentren und aktiver Gruppen in der Struktur von Molekülen an.

Im XX Jahrhundert. Die Strukturchemie wurde weiterentwickelt. Insbesondere wurde der Strukturbegriff geklärt, worunter sie die stabile Ordnung eines qualitativ unveränderten Systems zu verstehen begannen. Auch das Konzept wurde vorgestellt atomare Struktur- eine stabile Kombination des Kerns und der ihn umgebenden Elektronen, die in elektromagnetischer Wechselwirkung miteinander stehen, und Maulwurf kulare Struktur- Verbindungen einer begrenzten Anzahl von Atomen, die eine regelmäßige Anordnung im Raum haben und durch eine chemische Bindung mit Valenzelektronen miteinander verbunden sind.

Basierend auf den Errungenschaften der Strukturchemie haben Forscher Vertrauen in die positiven Ergebnisse von Experimenten auf dem Gebiet der organischen Synthese gewonnen. Der Begriff „organische Synthese“ selbst tauchte in den 1860er bis 1880er Jahren auf. und begann, ein ganzes Wissenschaftsgebiet zu bezeichnen, das im Gegensatz zur allgemeinen Leidenschaft für die Analyse von Naturstoffen so benannt wurde. Diese Periode in der Chemie wird als Siegeszug der organischen Synthese bezeichnet. Die Chemiker erklärten stolz ihre grenzenlosen Fähigkeiten und versprachen, aus Kohle, Wasser und Luft die komplexesten Körper zu synthetisieren, einschließlich Proteine, Hormone usw. Und die Realität schien diese Aussagen zu bestätigen: in der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts. die Zahl der organischen Verbindungen aufgrund der neu synthetisierten stieg von einer halben Million auf zwei Millionen.

Zu dieser Zeit erschienen verschiedene Azofarbstoffe für die Textilindustrie, verschiedene Präparate für die Pharmazie, Kunstseide usw. Zuvor wurden solche Materialien in begrenzten Mengen und zu enormen Kosten für wenig produktive, hauptsächlich landwirtschaftliche, Arbeitskräfte abgebaut.

Die moderne Strukturchemie hat großartige Ergebnisse erzielt. Die Synthese neuer organischer Substanzen ermöglicht es, nützliche und wertvolle Materialien zu gewinnen, die in der Natur nicht vorkommen. So werden weltweit jährlich Tausende Kilogramm Ascorbinsäure (Vitamin C), viele neue Medikamente synthetisiert, darunter harmlose Antibiotika, Medikamente gegen Bluthochdruck, Magengeschwüre usw.

Die neueste Errungenschaft der Strukturchemie ist die Entdeckung einer völlig neuen Klasse metallorganischer Verbindungen, die aufgrund ihrer zweischichtigen Struktur „Sandwich“-Verbindungen genannt werden. Das Molekül dieser Substanz besteht aus zwei Platten aus Wasserstoff- und Kohlenstoffverbindungen, zwischen denen sich ein Metallatom befindet.

Die Forschung auf dem Gebiet der modernen Strukturchemie geht in zwei vielversprechende Richtungen:

Synthese von Kristallen mit maximaler Annäherung an das ideale Gitter, um Materialien mit hohen technischen Indikatoren zu erhalten: maximale Festigkeit, thermische Stabilität, Haltbarkeit im Betrieb usw.;

Herstellung von Kristallen mit vorprogrammierten Kristallgitterfehlern zur Herstellung von Materialien mit bestimmten elektrischen, magnetischen und anderen Eigenschaften.

Jedes dieser Probleme hat seine eigenen Herausforderungen. Um also das erste Problem zu lösen, ist es notwendig, solche Bedingungen für das Züchten von Kristallen einzuhalten, die den Einfluss aller äußeren Faktoren auf den Prozess ausschließen, einschließlich des Gravitationsfeldes (Anziehungskraft der Erde). Daher werden Kristalle mit gewünschten Eigenschaften an Orbitalstationen im Weltraum gezüchtet. Die Lösung des zweiten Problems wird durch die Tatsache erschwert, dass zusammen mit programmierten Fehlern fast immer unerwünschte Verletzungen gebildet werden.

Dennoch war die klassische Strukturchemie durch den Informationsumfang nur über die Moleküle einer Substanz im Zustand vor der Reaktion begrenzt. Diese Information reicht nicht aus, um die Transformationsprozesse der Materie zu kontrollieren. Daher sollten nach Strukturtheorien viele chemische Reaktionen, die in der Praxis nicht vorkommen, durchaus durchführbar sein. Eine große Anzahl organischer Synthesereaktionen, die nur auf den Prinzipien der Strukturchemie beruhen, haben so geringe Ausbeuten und so große Abfallprodukte, dass sie nicht in der Industrie verwendet werden können. Außerdem erfordert eine solche Synthese knappe aktive Reagenzien und landwirtschaftliche Produkte, einschließlich Nahrungsmittel, als Rohstoffe, was wirtschaftlich äußerst unrentabel ist.

Daher war das Erstaunen über die Erfolge der Strukturchemie nur von kurzer Dauer. Die intensive Entwicklung der Automobilindustrie, Luftfahrt, Energie, Instrumentierung in der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts. stellen neue Anforderungen an die Herstellung von Materialien. Es war notwendig, hochoktanigen Motorkraftstoff, spezielle synthetische Kautschuke, Kunststoffe, hochbeständige Isolatoren, hitzebeständige organische und anorganische Polymere und Halbleiter zu gewinnen. Um diese Materialien zu erhalten, war die auf der Zusammensetzungs- und Strukturtheorie basierende Methode zur Lösung des Grundproblems der Chemie eindeutig unzureichend. Er berücksichtigte keine starken Änderungen der Eigenschaften eines Stoffes infolge des Einflusses von Temperatur, Druck, Lösungsmitteln und vielen anderen Faktoren, die die Richtung und Geschwindigkeit chemischer Prozesse beeinflussen. Die Berücksichtigung und Nutzung dieser Faktoren brachte die Chemie auf eine neue qualitative Stufe ihrer Entwicklung.

Makromolekulare Verbindungen

(Polymere) sind durch Moleküle gekennzeichnet, die mehrere tausend bis mehrere (manchmal viele) Millionen wiegen. Die Zusammensetzung von Molekülen makromolekularer Verbindungen (Makromoleküle) umfasst Tausende von Atomen, die chemisch verbunden sind. Verbindungen. Jedes Atom oder jede Gruppe von Atomen, die die Kette eines Polymers oder Oligomers bilden, genannt. Komponentenlink. Das kleinste zusammengesetzte Glied, dessen Wiederholung m. b. beschreibt die Struktur eines regulären (siehe unten) Polymers, genannt. zusammengesetzter sich wiederholender Link. Eine zusammengesetzte Verknüpfung, die während der Polymerisation aus einem Monomermolekül gebildet wird, wird als monomere Verknüpfung bezeichnet (früher manchmal auch als elementare Verknüpfung bezeichnet). Beispielsweise ist in Polyethylen [-CH 2 CH 2 -] n die sich wiederholende Komponente CH 2 und das Monomer CH 2 CH 2 .

Der Name eines linearen Polymers wird gebildet, indem das Präfix „poly“ (bei anorganischen Polymeren „catena-poly“) angehängt wird: a) an den Namen der in Klammern eingeschlossenen zusammengesetzten Wiederholungseinheit (systematische Namen); b) dem Namen des Monomers, aus dem das Polymer gewonnen wird (halbsystematische Namen, deren Verwendung IUPAC empfiehlt, um die am häufigsten verwendeten Polymere zu bezeichnen). Der Name einer zusammengesetzten Wiederholungseinheit wird nach den Regeln der chemischen Nomenklatur gebildet. Zum Beispiel: (halbsystematische Namen werden zuerst aufgeführt):

3. Strukturelle Ebenen der Lebensorganisation

Das Leben zeichnet sich durch die dialektische Einheit der Gegensätze aus: Es ist sowohl integral als auch diskret. Die organische Welt ist ein einziges Ganzes, da sie ein System miteinander verbundener Teile ist (die Existenz einiger Organismen hängt von anderen ab), und gleichzeitig diskret ist, da sie aus getrennten Einheiten besteht - Organismen oder Individuen. Jeder lebende Organismus wiederum ist auch diskret, da er aus einzelnen Organen, Geweben und Zellen besteht, aber gleichzeitig fungiert jedes der Organe mit einer gewissen Autonomie als Teil des Ganzen. Jede Zelle besteht aus Organellen, funktioniert aber als eine Einheit. Erbinformationen werden von Genen übertragen, aber kein einziges der Gene außerhalb der Gesamtheit bestimmt die Entwicklung eines Merkmals, und so weiter.

Die Diskretion des Lebens ist mit verschiedenen Organisationsebenen der organischen Welt verbunden, die als diskrete Zustände biologischer Systeme definiert werden können, die durch Unterordnung, Vernetzung und spezifische Muster gekennzeichnet sind. Gleichzeitig hat jede neue Ebene besondere Eigenschaften und Muster der vorherigen, niedrigeren Ebene, da jeder Organismus einerseits aus ihm untergeordneten Elementen besteht und andererseits selbst ein Teilelement ist einer Art makrobiologischem System.

Auf allen Ebenen des Lebens manifestieren sich seine Attribute wie Diskretion und Integrität, strukturelle Organisation, Stoff-, Energie- und Informationsaustausch. Die Existenz des Lebens auf höheren Organisationsebenen wird durch die Struktur der unteren Ebene vorbereitet und bestimmt; insbesondere wird die Natur der Zellebene durch die molekularen und subzellulären Ebenen, die Natur des Organismus - durch die Zell-, Gewebeebene usw. bestimmt.

Die strukturellen Ebenen der Lebensorganisation sind äußerst vielfältig, aber die wichtigsten sind molekular, zellulär, ontogenetisch, Populationsart, biozönotisch, biogeozänotisch und biosphärisch.

Molekulargenetische Ebene

Die molekulargenetische Ebene des Lebens ist die Funktionsebene von Biopolymeren (Proteinen, Nukleinsäuren, Polysacchariden) und anderen wichtigen organischen Verbindungen, die den Lebensvorgängen von Organismen zugrunde liegen. Die elementare Struktureinheit auf dieser Ebene ist das Gen, und der Träger der Erbinformation in allen lebenden Organismen ist das DNA-Molekül. Die Umsetzung der Erbinformation erfolgt unter Beteiligung von RNA-Molekülen. Da die Prozesse der Speicherung, Veränderung und Umsetzung von Erbinformationen mit molekularen Strukturen verbunden sind, wird diese Ebene als molekulargenetisch bezeichnet.

Die wichtigsten Aufgaben der Biologie auf dieser Stufe sind das Studium der Mechanismen der Übertragung genetischer Informationen, Vererbung und Variabilität, das Studium evolutionärer Prozesse, des Ursprungs und der Essenz des Lebens.

Alle lebenden Organismen enthalten einfache anorganische Moleküle: Stickstoff, Wasser, Kohlendioxid. Aus ihnen entstanden im Laufe der chemischen Evolution einfache organische Verbindungen, die wiederum zum Baustoff größerer Moleküle wurden. So entstanden Makromoleküle – riesige Polymermoleküle, die aus vielen Monomeren aufgebaut sind. Es gibt drei Arten von Polymeren: Polysaccharide, Proteine ​​und Nukleinsäuren. Die Monomere für sie sind jeweils Monosaccharide, Aminosäuren und Nukleotide.

Proteine ​​und Nukleinsäuren sind „Informations“-Moleküle, da die Abfolge der Monomere, die sehr unterschiedlich sein können, eine wichtige Rolle in ihrer Struktur spielt. Polysaccharide (Stärke, Glykogen, Zellulose) spielen die Rolle als Energiequelle und Baustoff für die Synthese größerer Moleküle.

Proteine ​​sind Makromoleküle, die sehr lange Ketten von Aminosäuren sind - organische (Carbon-) Säuren, die normalerweise eine oder zwei Aminogruppen (-NH 2) enthalten.

In Lösungen können Aminosäuren sowohl die Eigenschaften von Säuren als auch von Basen aufweisen. Das macht sie zu einer Art Puffer auf dem Weg gefährlicher physikalischer und chemischer Veränderungen. Mehr als 170 Aminosäuren kommen in lebenden Zellen und Geweben vor, aber nur 20 davon sind in Proteinen enthalten Es ist die Abfolge von Aminosäuren, die durch Peptidbindungen 1 miteinander verbunden sind, die die Primärstruktur von Proteinen bilden. Proteine ​​machen über 50 % der gesamten Trockenmasse von Zellen aus.

Die meisten Proteine ​​wirken als Katalysatoren (Enzyme). In ihrer räumlichen Struktur gibt es aktive Zentren in Form von Aussparungen einer bestimmten Form. In solche Zentren dringen Moleküle ein, deren Umwandlung durch dieses Protein katalysiert wird. Darüber hinaus spielen Proteine ​​die Rolle von Trägern; Beispielsweise transportiert Hämoglobin Sauerstoff von der Lunge zu den Geweben. Muskelkontraktionen und intrazelluläre Bewegungen sind das Ergebnis der Interaktion von Proteinmolekülen, deren Funktion darin besteht, Bewegungen zu koordinieren. Die Funktion von Antikörperproteinen besteht darin, den Körper vor Viren, Bakterien usw. zu schützen. Die Aktivität des Nervensystems hängt von Proteinen ab, die Informationen aus der Umwelt sammeln und speichern. Proteine, die als Hormone bezeichnet werden, steuern das Zellwachstum und die Aktivität.

Nukleinsäuren. Die Lebensprozesse lebender Organismen werden durch das Zusammenspiel zweier Arten von Makromolekülen - Proteinen und DNA - bestimmt. Die Erbinformation eines Organismus ist in DNA-Molekülen gespeichert, die als Träger von Erbinformationen für die nächste Generation dienen und die Biosynthese von Proteinen bestimmen, die nahezu alle biologischen Prozesse steuern. Daher haben Nukleinsäuren im Körper den gleichen wichtigen Platz wie Proteine.

Sowohl Proteine ​​als auch Nukleinsäuren haben eine sehr wichtige Eigenschaft – molekulare Dissymmetrie (Asymmetrie) oder molekulare Chiralität. Diese Eigenschaft des Lebens wurde in den 1940er und 1950er Jahren entdeckt. 19. Jahrhundert L. Pasteur im Zuge der Untersuchung der Struktur von Kristallen von Substanzen biologischen Ursprungs - Salze der Weinsäure. Pasteur entdeckte bei seinen Experimenten, dass nicht nur Kristalle, sondern auch ihre wässrigen Lösungen in der Lage sind, einen polarisierten Lichtstrahl abzulenken, d.h. sind optisch aktiv. Später wurden sie benannt optische Isomere. Lösungen von Substanzen nicht biologischen Ursprungs haben diese Eigenschaft nicht, die Struktur ihrer Moleküle ist symmetrisch.

Heute wurden Pasteurs Ideen bestätigt, und es gilt als bewiesen, dass molekulare Chiralität (vom griechischen Cheir - Hand) nur lebender Materie innewohnt und ihre integrale Eigenschaft ist. Die Substanz unbelebten Ursprungs ist in dem Sinne symmetrisch, dass die Moleküle, die das Licht nach links und nach rechts polarisieren, in ihr immer gleich verteilt sind. Und in der Substanz biologischen Ursprungs gibt es immer eine Abweichung von diesem Gleichgewicht. Proteine ​​sind aus Aminosäuren aufgebaut, die Licht nur nach links polarisieren (L-Konfiguration). Nukleinsäuren bestehen aus Zuckern, die Licht nur nach rechts polarisieren (D-Konfiguration). Chiralität liegt also in der Asymmetrie von Molekülen, ihrer Unverträglichkeit mit ihrem Spiegelbild, wie in der rechten und linken Hand, die dieser Eigenschaft den modernen Namen gegeben hat. Es ist interessant festzustellen, dass, wenn sich eine Person plötzlich in sein Spiegelbild verwandelt, mit seinem Körper alles in Ordnung wäre, bis er anfing, Lebensmittel pflanzlichen oder tierischen Ursprungs zu essen, die er einfach nicht verdauen konnte.

Nukleinsäuren sind komplexe organische Verbindungen, die phosphorhaltige Biopolymere (Polynukleotide) sind.

Es gibt zwei Arten von Nukleinsäuren – Desoxyribonukleinsäure (DNA) und Ribonukleinsäure (RNA). Nukleinsäuren erhielten ihren Namen (vom lateinischen Nucleus - Kern) aufgrund der Tatsache, dass sie erstmals in der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts aus den Kernen von Leukozyten isoliert wurden. Schweizer Biochemiker F. Miescher. Später wurde festgestellt, dass Nukleinsäuren nicht nur im Zellkern, sondern auch im Zytoplasma und seinen Organellen zu finden sind. DNA-Moleküle bilden zusammen mit Histonproteinen die Substanz der Chromosomen.

In der Mitte des 20. Jahrhunderts. der amerikanische Biochemiker J. Watson und der englische Biophysiker F. Crick enthüllten die Struktur des DNA-Moleküls. Röntgenbeugungsstudien haben gezeigt, dass DNA aus zwei Strängen besteht, die zu einer Doppelhelix verdreht sind. Die Rolle des Rückgrats der Ketten spielen Zuckerphosphatgruppen, und die Basen von Purinen und Pyrimidinen dienen als Überbrücker. Jeder Jumper besteht aus zwei Basen, die an zwei gegenüberliegenden Ketten befestigt sind, und wenn eine Basis einen Ring hat, hat die andere zwei. Somit werden komplementäre Paare gebildet: A-T und G-C. Das bedeutet, dass die Basensequenz in einer Kette eindeutig die Basensequenz in einer anderen, komplementären Kette des Moleküls bestimmt.

Ein Gen ist ein Abschnitt eines DNA- oder RNA-Moleküls (bei einigen Viren). RNA enthält 4-6 Tausend einzelne Nukleotide, DNA - 10-25 Tausend. Wenn es möglich wäre, die DNA einer menschlichen Zelle zu einem durchgehenden Faden zu spannen, dann wäre ihre Länge 91 cm.

Dabei liegt die Geburtsstunde der Molekulargenetik etwas früher, als die Amerikaner J. Beadle und E. Tatum einen direkten Zusammenhang zwischen dem Zustand der Gene (DNA) und der Synthese von Enzymen (Proteinen) herstellten. Damals tauchte das berühmte Sprichwort auf: „Ein Gen – ein Protein“. Später wurde festgestellt, dass die Hauptfunktion von Genen darin besteht, für die Proteinsynthese zu kodieren. Danach konzentrierten sich die Wissenschaftler auf die Frage, wie das genetische Programm geschrieben ist und wie es in der Zelle implementiert wird. Dazu musste herausgefunden werden, wie nur vier Basen die Anordnung von bis zu zwanzig Aminosäuren in den Proteinmolekülen kodieren können. Den Hauptbeitrag zur Lösung dieses Problems leistete Mitte der 1950er Jahre der berühmte theoretische Physiker G. Gamow.

Ihm zufolge wird eine Kombination aus drei DNA-Nukleotiden verwendet, um eine Aminosäure zu kodieren. Diese elementare Vererbungseinheit, die eine Aminosäure kodiert, wird genannt Kodon. 1961 wurde Gamows Hypothese durch die Forschung von F. Crick bestätigt. So wurde der molekulare Mechanismus zum Ablesen genetischer Informationen aus einem DNA-Molekül während der Proteinsynthese entschlüsselt.

In einer lebenden Zelle gibt es Organellen – Ribosomen, die die Primärstruktur der DNA „lesen“ und Proteine ​​gemäß den in der DNA aufgezeichneten Informationen synthetisieren. Jedem Nukleotidtriplett ist eine der 20 möglichen Aminosäuren zugeordnet. Auf diese Weise bestimmt die Primärstruktur der DNA die Aminosäuresequenz des synthetisierten Proteins und legt den genetischen Code des Organismus (der Zelle) fest.

Der genetische Code aller Lebewesen, sei es eine Pflanze, ein Tier oder ein Bakterium, ist gleich. Dieses Merkmal des genetischen Codes weist zusammen mit der Ähnlichkeit der Aminosäurezusammensetzung aller Proteine ​​auf die biochemische Einheit des Lebens hin, den Ursprung aller Lebewesen auf der Erde von einem einzigen Vorfahren.

Auch der Mechanismus der DNA-Reproduktion wurde entschlüsselt. Es besteht aus drei Teilen: Replikation, Transkription und Übersetzung.

Reproduzieren ist die Vervielfältigung von DNA-Molekülen. Die Grundlage der Replikation ist die einzigartige Eigenschaft der DNA, sich selbst zu kopieren, was es einer Zelle ermöglicht, sich in zwei identische zu teilen. Während der Replikation entwindet sich die DNA, die aus zwei verdrillten Molekülketten besteht. Es werden zwei molekulare Fäden gebildet, von denen jeder als Matrix für die Synthese eines neuen, zum ursprünglichen Faden komplementären Fadens dient. Danach teilt sich die Zelle, und in jeder Zelle ist ein DNA-Strang alt und der zweite neu. Eine Verletzung der Nukleotidsequenz in der DNA-Kette führt zu erblichen Veränderungen im Körper - Mutationen.

Transkription- dies ist die Übertragung des DNA-Codes durch die Bildung eines einzelsträngigen Boten-RNA-Moleküls (i-RNA) auf einem der DNA-Stränge. i-RNA ist eine Kopie eines Teils des DNA-Moleküls, bestehend aus einem oder einer Gruppe benachbarter Gene, die Informationen über die Struktur von Proteinen enthalten.

Übertragung - Dies ist eine Proteinsynthese, die auf dem genetischen Code der i-RNA in speziellen Zellorganellen - Ribosomen - basiert, wo Transfer-RNA (t-RNA) Aminosäuren liefert.

In den späten 1950er Jahren Russische und französische Wissenschaftler stellten gleichzeitig die Hypothese auf, dass Unterschiede in der Häufigkeit des Auftretens und der Reihenfolge der Nukleotide in der DNA in verschiedenen Organismen artspezifisch sind. Diese Hypothese ermöglichte es, die Evolution der Lebewesen und die Artbildung auf molekularer Ebene zu untersuchen.

Auf molekularer Ebene gibt es mehrere Variabilitätsmechanismen. Der wichtigste davon ist der bereits erwähnte Mechanismus der Genmutation - direkte Transformation der Gene selbst Neu, befindet sich im Chromosom, unter dem Einfluss äußerer Faktoren. Mutationsverursachende Faktoren (Mutagene) sind Strahlung, giftige Chemikalien und Viren. Bei diesem Variabilitätsmechanismus ändert sich die Reihenfolge der Gene im Chromosom nicht.

Ein weiterer Änderungsmechanismus ist Gen-Rekombination. Dies ist die Schaffung neuer Kombinationen von Genen, die sich auf einem bestimmten Chromosom befinden. Gleichzeitig ändert sich die molekulare Basis des Gens selbst nicht, sondern es wandert von einem Teil des Chromosoms zum anderen oder es findet ein Austausch von Genen zwischen zwei Chromosomen statt. Die Gen-Rekombination findet während der sexuellen Fortpflanzung in höheren Organismen statt. In diesem Fall ändert sich die Gesamtmenge der genetischen Information nicht, sie bleibt unverändert. Dieser Mechanismus erklärt, warum Kinder ihren Eltern nur teilweise ähnlich sind – sie erben Eigenschaften von beiden Elternorganismen, die auf zufällige Weise kombiniert werden.

Ein weiterer Änderungsmechanismus ist nichtklassische Rekombination Neu- Es wurde erst in den 1950er Jahren eröffnet. Bei der nicht-klassischen Genrekombination kommt es durch die Aufnahme neuer genetischer Elemente in das Zellgenom zu einer generellen Zunahme der genetischen Information. Meistens werden neue Elemente durch Viren in die Zelle eingeführt. Heute wurden mehrere Arten von übertragbaren Genen entdeckt. Darunter befinden sich Plasmide, bei denen es sich um doppelsträngige zirkuläre DNA handelt. Wegen ihnen tritt nach längerem Gebrauch von Drogen eine Sucht auf, nach der sie keine medizinische Wirkung mehr haben. Pathogene Bakterien, gegen die unser Medikament wirkt, binden sich an Plasmide, was die Bakterien resistent gegen das Medikament macht, und sie bemerken es nicht mehr.

Wandernde genetische Elemente können sowohl strukturelle Umlagerungen in Chromosomen als auch Genmutationen verursachen. Die Möglichkeit, solche Elemente durch den Menschen zu nutzen, hat zur Entstehung einer neuen Wissenschaft geführt – der Gentechnik, deren Zweck es ist, neue Formen von Organismen mit gewünschten Eigenschaften zu schaffen. So werden mit Hilfe genetischer und biochemischer Methoden neue Kombinationen von Genen konstruiert, die es in der Natur nicht gibt. Dazu wird die DNA modifiziert, die für die Produktion eines Proteins mit den gewünschten Eigenschaften kodiert. Dieser Mechanismus liegt allen modernen Biotechnologien zugrunde.

Rekombinante DNA kann verwendet werden, um eine Vielzahl von Genen zu synthetisieren und sie für die gezielte Proteinsynthese in Klone (Kolonien identischer Organismen) einzuführen. So wurde 1978 Insulin synthetisiert – ein Protein zur Behandlung von Diabetes. Das gewünschte Gen wurde in ein Plasmid eingeführt und in ein normales Bakterium eingeführt.

Genetiker arbeiten an der Entwicklung sicherer Impfstoffe gegen Virusinfektionen, da traditionelle Impfstoffe ein abgeschwächtes Virus sind, das die Produktion von Antikörpern hervorrufen muss, sodass ihre Verabreichung mit einem gewissen Risiko verbunden ist. Die Gentechnik ermöglicht es, DNA zu gewinnen, die die Oberflächenschicht des Virus codiert. In diesem Fall wird eine Immunität hergestellt, eine Infektion des Körpers ist jedoch ausgeschlossen.

Heute wird in der Gentechnik über die Erhöhung der Lebenserwartung und die Möglichkeit der Unsterblichkeit durch Veränderung des menschlichen genetischen Programms nachgedacht. Dies kann erreicht werden, indem die schützenden Enzymfunktionen der Zelle erhöht werden, wodurch DNA-Moleküle vor verschiedenen Schäden geschützt werden, die sowohl mit Stoffwechselstörungen als auch mit Umwelteinflüssen verbunden sind. Darüber hinaus ist es Wissenschaftlern gelungen, das alternde Pigment zu entdecken und ein spezielles Medikament zu entwickeln, das Zellen davon befreit. In Experimenten mit wir

Shami erhielten eine Verlängerung ihrer Lebenserwartung. Außerdem konnten Wissenschaftler feststellen, dass zum Zeitpunkt der Zellteilung die Telomere abnehmen - spezielle chromosomale Strukturen, die sich an den Enden der zellulären Chromosomen befinden. Tatsache ist, dass während der DNA-Replikation eine spezielle Substanz - Polymerase - entlang der DNA-Helix verläuft und eine Kopie davon erstellt. Aber die DNA-Polymerase beginnt nicht von Anfang an mit dem Kopieren, sondern hinterlässt jedes Mal eine unkopierte Spitze. Daher wird bei jedem weiteren Kopieren die DNA-Helix aufgrund der terminalen Abschnitte, die keine Informationen tragen, oder Telomere, verkürzt. Sobald die Telomere erschöpft sind, beginnen nachfolgende Kopien, den Teil der DNA zu schrumpfen, der die Erbinformation trägt. Dies ist der Prozess der Zellalterung. 1997 wurde in den USA und Kanada ein Experiment zur künstlichen Verlängerung von Telomeren durchgeführt. Dazu wurde ein neu entdecktes zelluläres Enzym, Telomerase, verwendet, das das Wachstum von Telomeren fördert. Die so gewonnenen Zellen erlangten die Fähigkeit, sich viele Male zu teilen, wobei sie ihre normalen funktionellen Eigenschaften vollständig beibehielten und sich nicht in Krebszellen verwandelten.

In letzter Zeit sind die Erfolge von Gentechnikern auf dem Gebiet des Klonens weithin bekannt geworden - die exakte Reproduktion des einen oder anderen lebenden Objekts in einer bestimmten Anzahl von Kopien aus somatischen Zellen. Gleichzeitig ist das erwachsene Individuum genetisch nicht vom Elternorganismus zu unterscheiden.

Die Gewinnung von Klonen von Organismen, die sich ohne vorherige Befruchtung durch Parthenogenese vermehren, ist nichts Besonderes und wird seit langem von Genetikern verwendet. Bei höheren Organismen sind auch Fälle des natürlichen Klonens bekannt - die Geburt eineiiger Zwillinge. Doch die künstliche Herstellung von Klonen höherer Organismen ist mit großen Schwierigkeiten verbunden. Im Februar 1997 wurde jedoch im Labor von Jan Wilmuth in Edinburgh eine Methode zum Klonen von Säugetieren entwickelt und das Schaf Dolly damit aufgezogen. Dazu wurden einem schottischen Schwarzgesichtsschaf Eier entnommen, in ein künstliches Nährmedium gelegt und entkernt. Dann entnahmen sie Milchdrüsenzellen eines erwachsenen trächtigen Schafs der finnischen Dorset-Rasse, die ein vollständiges genetisches Set tragen. Nach einiger Zeit wurden diese Zellen mit nicht-nuklearen Eiern verschmolzen und ihre Entwicklung durch eine elektrische Entladung aktiviert. Dann wuchs der sich entwickelnde Embryo sechs Tage lang in einer künstlichen Umgebung, danach wurden die Embryonen in die Gebärmutter der Adoptivmutter transplantiert, wo sie sich bis zur Geburt entwickelten. Aber von 236 Experimenten war nur eines erfolgreich - das Schaf Dolly wuchs heran.

Danach kündigte Wilmut die grundsätzliche Möglichkeit des Klonens von Menschen an, was zu lebhaftesten Diskussionen führte.

nicht nur in der wissenschaftlichen Literatur, sondern auch in den Parlamenten vieler Länder, da eine solche Möglichkeit mit sehr ernsten moralischen, ethischen und rechtlichen Problemen verbunden ist. Es ist kein Zufall, dass einige Länder bereits Gesetze erlassen haben, die das Klonen von Menschen verbieten. Schließlich sterben die meisten geklonten Embryonen. Außerdem ist die Wahrscheinlichkeit der Geburt von Freaks hoch. Klonversuche sind also nicht nur unmoralisch, sondern im Hinblick auf die Reinheit der Spezies Homo sapiens schlichtweg gefährlich. Dass das Risiko zu groß ist, wird durch Informationen bestätigt, die Anfang 2002 bekannt wurden und berichten, dass das Schaf Dolly an Arthritis litt, einer bei Schafen nicht verbreiteten Krankheit, woraufhin es kurz darauf eingeschläfert werden musste.

Ein viel vielversprechenderes Forschungsgebiet ist daher die Untersuchung des menschlichen Genoms (Gensatz). 1988 wurde auf Initiative von J. Watson die internationale Organisation „Human Genome“ gegründet, die viele Wissenschaftler aus der ganzen Welt zusammenbrachte und sich die Aufgabe stellte, das gesamte menschliche Genom zu entschlüsseln. Dies ist eine entmutigende Aufgabe, da die Anzahl der Gene im menschlichen Körper zwischen 50 und 100.000 liegt und das gesamte Genom mehr als 3 Milliarden Nukleotidpaare umfasst.

Es wird angenommen, dass die erste Phase dieses Programms, die mit der Entschlüsselung der Sequenz von Nukleotidpaaren verbunden ist, bis Ende 2005 abgeschlossen sein wird. Es wurde bereits daran gearbeitet, einen "Atlas" der Gene zu erstellen, eine Reihe ihrer Karten. Die erste derartige Karte wurde 1992 von D. Cohen und J. Dosset zusammengestellt. In der endgültigen Fassung wurde es 1996 von J. Weissenbach vorgestellt, der ein Chromosom unter dem Mikroskop untersuchte und die DNA seiner verschiedenen Regionen mit speziellen Markern markierte. Dann klonte er diese Abschnitte, züchtete sie auf Mikroorganismen und erhielt DNA-Fragmente – die Nukleotidsequenz eines DNA-Strangs, aus dem die Chromosomen bestanden. So lokalisierte Weissenbach 223 Gene und identifizierte etwa 30 Mutationen, die zu 200 Krankheiten führten, darunter Bluthochdruck, Diabetes, Taubheit, Blindheit und bösartige Tumore.

Eines der Ergebnisse dieses Programms, obwohl noch nicht abgeschlossen, ist die Möglichkeit, genetische Pathologien in den frühen Stadien der Schwangerschaft zu identifizieren und eine Gentherapie zu entwickeln - eine Methode zur Behandlung von Erbkrankheiten mit Hilfe von Genen. Vor dem gentherapeutischen Eingriff finden sie heraus, welches Gen sich als defekt erwiesen hat, besorgen ein normales Gen und schleusen es in alle erkrankten Zellen ein. Gleichzeitig ist es sehr wichtig sicherzustellen, dass das eingeführte Gen unter der Kontrolle von Zellmechanismen arbeitet, da sonst eine Krebszelle entsteht. Es gibt bereits die ersten Patienten, die auf diese Weise geheilt wurden. Es ist zwar noch nicht klar, wie radikal sie geheilt werden und

ob die Krankheit in Zukunft zurückkehren wird. Auch die langfristigen Folgen einer solchen Behandlung sind noch nicht klar.

Natürlich hat der Einsatz von Bio- und Gentechnik sowohl positive als auch negative Seiten. Dies wird durch das 1996 veröffentlichte Memorandum der Federation of European Microbiological Societies belegt. Dies liegt an der misstrauischen und ablehnenden Haltung der breiten Öffentlichkeit gegenüber Gentechnologien. Angst wird durch die Möglichkeit verursacht, eine genetische Bombe zu erschaffen, die das menschliche Genom verfälschen und zur Geburt von Freaks führen kann; das Auftreten unbekannter Krankheiten und die Produktion biologischer Waffen.

Und schließlich wurde in letzter Zeit das Problem der weiten Verbreitung von transgenen Lebensmitteln, die durch das Einbringen von Genen entstehen, die die Entwicklung von Virus- oder Pilzkrankheiten blockieren, viel diskutiert. Transgene Tomaten und Mais wurden bereits hergestellt und werden verkauft. Brot, Käse und Bier, die mit Hilfe von transgenen Mikroben hergestellt werden, werden auf den Markt gebracht. Solche Produkte sind resistent gegen schädliche Bakterien, haben verbesserte Eigenschaften - Geschmack, Nährwert, Stärke usw. In China werden beispielsweise virusresistenter Tabak, Tomaten und Paprika angebaut. Bekannte transgene Tomaten sind resistent gegen bakterielle Infektionen, Kartoffeln und Mais sind resistent gegen Pilze. Aber die langfristigen Folgen der Verwendung solcher Produkte sind noch unbekannt, vor allem der Mechanismus ihrer Wirkung auf den Körper und das menschliche Genom.

Natürlich ist in zwanzig Jahren des Einsatzes von Biotechnologie nichts passiert, was die Menschen befürchten. Alle von Wissenschaftlern neu geschaffenen Mikroorganismen sind weniger pathogen als ihre ursprünglichen Formen. Es hat noch nie eine schädliche oder gefährliche Verbreitung rekombinanter Organismen gegeben. Wissenschaftler achten jedoch darauf, dass transgene Stämme keine Gene enthalten, die bei Übertragung auf andere Bakterien eine gefährliche Wirkung haben können. Es besteht die theoretische Gefahr, auf der Grundlage von Gentechnologien neuartige bakteriologische Waffen zu schaffen. Daher müssen Wissenschaftler dieses Risiko berücksichtigen und zur Entwicklung eines Systems zuverlässiger internationaler Kontrolle beitragen, das solche Arbeiten festsetzen und aussetzen kann.

Unter Berücksichtigung der möglichen Gefahren des Einsatzes von Gentechnologien wurden Dokumente entwickelt, die deren Einsatz regeln, Sicherheitsregeln für Laborforschung und industrielle Entwicklung sowie Regeln für das Einbringen gentechnisch veränderter Organismen in die Umwelt.

So wird heute davon ausgegangen, dass bei entsprechender Vorsorge der Nutzen der Gentechnik das Risiko möglicher negativer Folgen überwiegt.

4. Das Konzept der Entwicklung der Zivilisation (N.N. Moiseeva, V. Zubakova,

L. Braun)

Die radikalste Version der Entvölkerung wurde von V. Zubakov vorgeschlagen, der Ideen über Ecogey (Gaia - die Göttin der Erde) formulierte - die Zukunft der Biosphäre mit einer Entvölkerung von bis zu 1,5 Milliarden Menschen über 50 Jahre. Sein Szenario enthält so zweifelhafte (bei mildester Einschätzung!) Bestimmungen als Hauptelemente, wie die Einführung des Matriarchats, die Schaffung einer nicht-klassen- und nicht-nationalen Weltgemeinschaft, die Bildung einer ökologischen Armee auf Kosten der Streitkräfte der NATO und Russlands, die Vernichtung von Kriminellen und Verbrechen innerhalb einer Generation usw.
Trotz der ökologischen Attraktivität des Naturschutzszenarios ist es daher aus sozialen Gründen schwer umzusetzen. Große Familien werden von nationalen Traditionen und fast allen Religionen geschützt, die die Regulierung der Geburt von Kindern verbieten.
„Zentrist“ sind die auf „Rio-92“ verabschiedeten Dokumente. Die Positionen des Zentrismus werden vom amerikanischen WorldWatch Institute unterstützt, das von L. Brown gegründet wurde. Das Institut veröffentlicht jährlich spezielle Übersichten über den Stand der Umweltprobleme in der Welt (Jahrbücher für 1992, 1993 und 2000 wurden ins Russische übersetzt). Eine besondere Rolle spielte das Jahrbuch für 1994, das zwei theoretische Kapitel enthielt (ihre Autoren sind Sandra Postel und Lester Brown), in denen die Konzepte der Tragfähigkeit des Planeten und der Ernährungssicherheit (Food Security) extrem formuliert wurden wichtig für die Entwicklung eines Gesellschaftsmodells einer nachhaltigen Entwicklung.
Der erste Begriff bezeichnet eine bestimmte Maximalbelastung der Biosphäre, bei der sie sich aufgrund der Mechanismen der Selbstorganisation erholen kann, und der zweite spiegelt das Verhältnis von Bevölkerungsdichte und Fähigkeit der Biosphäre wider, diese nachhaltig mit Nahrung zu versorgen aus natürlichen Ökosystemen (hauptsächlich ozeanisch) und aus künstlich-landwirtschaftlichen .
In derselben Ausgabe gab L. Brown eine optimistische Einschätzung und eine positive Prognose der Aussichten für den Aufbau einer Gesellschaft mit nachhaltiger Entwicklung ab. Er glaubte, dass ein Wendepunkt in Bezug auf das Problem der SD bereits skizziert worden sei und die Menschheit seit 1990 in ein neues „Umweltzeitalter“ eingetreten sei, das das Zeitalter des Wirtschaftswachstums abgelöst habe. Als wesentliches Merkmal des „Umweltzeitalters“ bezeichnete Brown die Umstellung der nationalen Sicherheitssysteme von der Lösung militärischer Probleme (Zeit des „Kalten Krieges“) auf die Versorgung der Bevölkerung mit Nahrung, die Regulierung des Bevölkerungswachstums und den Schutz der Umwelt. Heute, 10 Jahre nach Rio 92, ist jedoch klar, dass der Weg zu einer Gesellschaft mit nachhaltiger Entwicklung lang und dornig sein wird...
Das zentristische Szenario beinhaltet eine Reihe von Elementen der Strategie, die von der Weltgemeinschaft akzeptiert werden müssen. Die Grundzüge einer nachhaltigen Entwicklungsgesellschaft sind heute bereits weitgehend festgelegt, wobei die „technologischen“ Aspekte der Ökologisierung der Lebensweise der Menschheit noch nicht klar sind, sondern erst diskutiert werden. Um eine globale Gemeinschaft für nachhaltige Entwicklung aufzubauen, ist es notwendig:
durch humane Methoden, um eine Regulierung des Bevölkerungswachstums auf einem Niveau zu erreichen, das die Tragfähigkeit des Planeten (8-12 Milliarden Menschen) nicht übersteigt;
die Ernährungssicherheit der Menschheit zu gewährleisten, d.h. sie vor drohenden Hungersnöten in Gegenwart und Zukunft zu schützen (durch ein Kompromisssystem der Landwirtschaft mit maßvollem Einsatz von Düngemitteln, Herbiziden, transgenen Pflanzen und der maximalen Offenlegung der Agrarressourcen und des biologischen Potenzials von Agrarökosystemen sowie Änderungen in der Ernährung des Großteils der Menschheit durch den Ersatz eines erheblichen Anteils tierischen Proteins durch pflanzliches Protein);
die Menschheit mit Energie zu versorgen, ohne die Energieressourcen und die Umweltverschmutzung zu erschöpfen, die mit der Produktion und dem Transport von Energieträgern und Energie einhergehen (gemischte Energieart: 30% aus nicht traditionellen Quellen, der Rest - aus traditionellen Quellen mit einem steigenden Anteil von Kernenergie mit sicheren Kernreaktoren und einem geschlossenen Brennstoffkreislauf, Übergang zu energiesparenden Technologien in allen Tätigkeitsbereichen);
Sicherstellung einer nachhaltigen Nutzung von Rohstoffen für die Industrie (breite Einführung von Recycling);
die Verringerung der biologischen Vielfalt stoppen (der Anteil der geschützten Naturgebiete sollte mindestens 30 % betragen);
die Umweltverschmutzung durch die „Ökologisierung“ von Industrie und Landwirtschaft stark reduzieren;
Konsumdenken überwinden (vor allem in den Ländern der „goldenen Milliarde“) und dadurch den Druck des Menschen auf die Natur verringern;
das Niveau der internationalen Zusammenarbeit im Bereich des Umweltschutzes stark zu erhöhen.
Alle diese wirtschaftlichen Maßnahmen sollten naturgemäß mit Umwelterziehung und -erziehung, der Bildung einer ökologischen Weltanschauung und sozialem Engagement zur Bewältigung von Umweltproblemen bei jedem Bewohner des Planeten kombiniert werden.
Abschließend bleibt der Meinung von O.K. Dreyer und V.A. Elk, dass bisher das Konzept einer nachhaltigen Entwicklungsgesellschaft einem „Stein der Weisen“ und einem „Perpetuum mobile“ gleicht. Das schmälert aber keineswegs seine Bedeutung für die Menschheit: Der Stein der Weisen wurde zwar nicht gefunden, aber auf der Suche nach ihm wuchs die Alchemie zur Chemie heran, und Versuche, ein Perpetuum Mobile zu erfinden, regten die Entwicklung der Mechanik an. Es ist davon auszugehen, dass bei der Konkretisierung der Wege zu einer nachhaltigen Entwicklungsgesellschaft die Menschheit eine ökologische Lebensweise erlernt, zu der alternativ eine globale Umweltkrise führt.

V. A. Zubakov

ERGEBNISSE DES XX UND AUSSICHTEN DES XXI JAHRHUNDERTS IN DEN AUGEN EINES GEOÖKOLOGEN:

HYPOSTASE DER GLOBALISIERUNG UND DIE ZWECKE DES ÜBERLEBENS

G. G. Malinetsky und andere Wissenschaftler ziehen drei wichtige Schlussfolgerungen:

1. Die Welt hat sich einer systemischen Krise genähert; 2. In Russland gibt es auf staatlicher Ebene keine Prognose der Dynamik der Biotechnosphäre und keine Überwachung der Prozesse in der Technosphäre; 3. Eine Analyse der langfristigen Ziele, vor denen die Menschheit und das Land stehen, wird nun zur Hauptaufgabe der Wissenschaft (Malinetsky et al. 2003). Da die Autoren schreiben, dass Rio de Janeiro kein Sprung nach vorn, sondern ein Rückschritt war, stellen sie in der Tat auch die vierte Frage – warum die 30 Jahre alten Bemühungen der Vereinten Nationen um die Entwicklung einer Strategie für nachhaltige Entwicklung – SD (we eine „nachhaltige Entwicklung“ – UR) nicht zum Erfolg geführt hat? Diese Frage ergibt sich auch aus der Durchsicht des Berichts der Amsterdam International Conference „Challenge of the Changing Earth“ (Kondratiev, Losev 2002), sowie aus meiner Durchsicht der Ergebnisse des UN-Gipfels in Johannesburg (Zubakov 2003). Der Autor näherte sich den ersten drei Fragen (Malinetsky et al. 2003) vor 15 Jahren (Zubakov 1990) und entschied sich dann, seine Spezialisierung als Stratigraph-Paläoklima zu ändern.

ein Tolog, um die Probleme der historischen Geoökologie zu untersuchen, einer wissenschaftlichen Disziplin, die sich noch nicht gebildet hatte. In den folgenden etwa 50 Artikeln (ich nenne nur einen: Zubakov 1998–2001) und in drei Broschüren (Zubakov 1995; 2000a; 2002) habe ich 104 die Konturen einer Alternative zum gegenwärtig existierenden naturverbrauchenden Paradigma angedeutet. Ich rief sie ökogeosophisch(aus dem Griechischen „Weisheit des Hauses Erde“). Sie blieb nicht unbemerkt. Es gab Bewertungen (sowohl "für" als auch "dagegen"), Diplome und sogar - für einen von ihnen (Zubakov 2002) - eine Medaille der Russischen Akademie der Naturwissenschaften. Meine Versuche, das Thema für die Grundlagenforschung in den Plan der Russischen Akademie der Wissenschaften aufzunehmen, auch in Form eines Stipendiums der RFBR, scheiterten jedoch. Ob die Anträge als "Horrorgeschichten" aufgefasst wurden oder der jetzt eingepflanzten Marktideologie widersprachen, weiß ich nicht. Aus diesem Grund habe ich den Artikel von Wissenschaftlern (Malinetsky et al. 2003), die die junge Elite der Russischen Akademie der Wissenschaften repräsentieren, als Meilenstein genommen, der eine Änderung des Wetters und möglicherweise des Klimas selbst in der Russischen Akademie der Wissenschaften ankündigt in Bezug auf Grenzfragen der Ökologie,

Soziologie und Ökonomie. Ich möchte die Diskussion der aufgeworfenen Fragen fortsetzen und sie in eine bestimmte Richtung lenken oikogeonomisches Syntagma. Unter einem neuen Begriff Syntagma(griechisch „zusammengebaut“) A. I. Rakitov (2003) schlug vor, das in ihm entwickelte System von Wissen, Regeln und Prinzipien zu verstehen anders Wissenschaften, aber zusammengebracht wichtig zu lösen praktisch Probleme. Gerade ein solches Problem an der Schnittstelle von Geoökologie, Geoökonomie, Soziologie, Politik und Synergetik ist meiner Meinung nach die Schaffung einer noch nicht existierenden, aber akut

die für das Überleben der Menschheit notwendige "Wissenschaftsstrategie" über die Bewältigung der Homöostase der vereinten Menschheit mit der von Ihm unterstützten Biosphäre mit Hilfe der Kollektiven Vernunft. ich rufe Sie an Oikogeonomie(griechisch „Haushalt Erde“).

Ich stimme der Formulierung (Malinetsky et al. 2003; Kondratiev, Losev 2002) des Diskussionsprogramms zu. Und ich denke auch, dass die Ziele der Menschheit, die nicht „momentan“ für 3-4 Jahre, sondern für hundert oder mehr Jahre entfernt sind, jetzt zur Hauptaufgabe der Wissenschaft und der Wissenschaftler werden (bereits geworden sind!). Aber um sie richtig auszuwählen, ist es natürlich notwendig zu verstehen - Wo sind wir? und Wieso den? Daher unterteile ich die Diskussion der vier gestellten Fragen in zwei Teile – eine Analyse der Ergebnisse des zwanzigsten Jahrhunderts und

die Ziele und Strategien der Menschheit für das 21. Jahrhundert zu verstehen. Angesichts der Komplexität und Bedeutung der Probleme ist dies natürlich nur in einem großen Artikel möglich. Und gleichzeitig wird die Diskussion gezwungen, prägnant, fast abstrakt zu sein. Ein Rückblick auf die Ergebnisse des 20. Jahrhunderts beginnt meist entweder mit Überschriften wie „Epilog“, „Epitaph“ (Azroyants 2002), „The End of History“, „Requiem“ (Neklessa 2002), oder mit den Worten „Crisis“, "Katastrophe", "Apokalypse". Die Autoren des ersten betrachten die Globalisierung als das Hauptergebnis des 20. Jahrhunderts, die Autoren des zweiten betrachten die globale Umweltkrise (GEC). Ist da ein Unterschied? Tatsächlich beschreiben sie in beiden Fällen tatsächlich dasselbe

dieselben Ereignisse. Die Frage ist aber, von welchen methodischen Positionen aus. Apropos Globalisierung: Forscher und meistens Historiker und Ökonomen analysieren moderne Prozesse. Die Krise (HEC) wird von denen gesprochen, die moderne geoökologische Verfahren mit den früheren vergleichen, das heißt, sie erweitern das Thema der Analyse um Ergebnisse der Zivilisation. Das heißt, der Unterschied bzgl Intervalle verstanden. Und hier ist es angebracht, die Schlussfolgerung von Spezialisten für Managementprobleme unter der Leitung von I. V. Prangishvili (Prangishvili et al. 2001) zu zitieren, dass das Verständnis der Ergebnisse sozialer Prozesse immer um mindestens 15 Jahre hinter dem Fortschritt der Prozesse selbst zurückbleibt. Bei der Analyse der systemischen geoökologischen Krise fällt diese Verzögerung natürlich viel stärker ins Gewicht.

Der Artikel hat zwei Ziele: 1) die Antwort eines Geoökologen auf die von der Synergetik formulierten Fragen zu geben (Malinetsky et al. 2003; Prangishvili et al. 2001; Inozemtsev 2003; und andere); 2) spezifische Unterschiede in der Bewertung der Ereignisse des 20. Jahrhunderts (vor allem der Globalisierungsprozesse) zu diskutieren, die zwischen Ökonomen und Historikern (Azroyants 2002; Neklessa 2002; Subetto 2003) einerseits und Geoökologen andererseits aufgetreten sind das andere. zwei worte dazu Methodik Analyse. In dem durch seine Integrität bestechenden Buch von E. A. Azroyants (Azroyants 2002) wird die Globalisierung abwechselnd als Problem, als Realität und als Prozess betrachtet. Richtiger erscheint mir, diese drei Aspekte der Globalisierung nicht zu brechen, sondern eine andere, sinnvolle Einordnung zu finden. Darin bin ich näher an der Logik von A. S. Panarin (2002) und A. I. Neklessa (2002). Und im Folgenden werde ich die Globalisierung gleichzeitig als Problem, Realität und Prozess klassifizieren und ihre vier wichtigsten hervorheben Inkarnationen(wesentliche Variationen) mit jeweils charakteristischen Indikatoren (siehe Tabelle 1, S. 106). Natürlich kann es noch mehr Hypostasen geben, aber ich werde mich auf die wichtigsten beschränken. Es gibt noch einen weiteren wichtigen Unterschied in den Beschreibungen der Globalisierung – sie lassen sich nach dem Grad der Korrelation zwischen Empirie und Theorie unterteilen. So ist gerade ein zweibändiges Werk der Tagungsberichte einer von der öffentlichen Petrowski-Akademie der Wissenschaften und Künste unter der Leitung von AI Subetto abgehaltenen Konferenz erschienen (Subetto 2003). Es enthält 48 Artikel auf 750 Seiten von 44 prominenten Ökonomen, Philosophen und Historikern,

der sozialistischen Ideologie anhängen oder mit ihr sympathisieren. Die Autoren interpretieren die Globalisierung als letzte Stufe in der Entwicklung von Imperialismus und Kapitalismus. Und wie die bestimmende Kraft heißt "Kapitalokratie" .

Gleichzeitig steht der Globalisierungsprozess der Antiglobalisierungsbewegung entgegen, die AI Subetto als Beginn der „zweiten Welle der globalen sozialistischen Zivilisationsrevolution“ (Subetto 2003: 39–41) ansieht.

ideologisch Interpretation der Globalisierung widerspricht pragmatisch eine Interpretation, die für die meisten ausländischen Monographien und Rezensionen typisch ist und in unserem Land von V. L. Inozemtsev in der Zeitschrift Svobodnaya Mysl-XXI (Inozemtsev 2003) entwickelt wird. Er betont voll und ganz objektive und natürliche Realität der Globalisierung wie sie ist und hält es nicht für richtig, ihr eine emotionale Bewertung zu geben. Es zeichnet sich jedoch aus

Antiglobalisierungsbewegung als Sackgasse und Erniedrigung. Sie de, Antiglobalisten, „haben der Welt nichts zu bieten“ (Inozemtsev 2003). Es gibt auch eine dritte Interpretation der Globalisierung als eine Art von Weltanschauung. Der erste Teil einer sehr informativen Sammelmonographie „Global Community“, gesammelt von A. I. Neklessa (2002), trägt den Titel „Globalism as a Phenomenon and as a Worldview“. Diese Interpretation ist die interessanteste, wenn auch umstritten.

Ohne mich an eine dieser Interpretationen zu halten, werde ich im Anschluss an Tabelle 1 (S. 106) meine eigene unabhängige Analyse vornehmen. Ökologische und demografische Hypostase der Globalisierung Seine Indikatoren sind zwei grenzüberschreitende Prozesse

Nase - Umweltverschmutzung durch Giftmüll aus Industrietätigkeiten und ethnische Vermischung der Bevölkerung. Letzteres bezeichnet Jacques Attali (1990) als „Wachstum der Nomaden“. Tatsächlich ist etwa jeder fünfte Arbeitnehmer in Deutschland Türke, in Frankreich Araber und in den USA Mexikaner. Dass unsere Märkte zur Hälfte von Menschen aus dem Kaukasus und Zentralasien geführt werden, sehen wir selbst. Laut N. F. Mineev (Subetto 2003: 79) machen Ausländer unter den Einwohnern Deutschlands 9 % aus, in den USA 9,8 %, in Kanada 17,1 %, in Schweden 19,4 %, in Österreich 21,1 % und in Luxemburg sogar 34,9 %. Woher kommen diese Migrationsströme? Von den Ländern des Südens, die die ärmsten sind. Was grenzüberschreitender Schadstofftransport, schauen wir uns das Beispiel des sauren Regens und der Übertragung radioaktiver Isotope an - die charakteristischsten Erscheinungsformen technosphärischer Prozesse. Der Mechanismus des sauren Regens ist die Oxidation von Schwefeldioxid und Stickoxiden in Wolkentröpfchen und Nebel Die Asymmetrie der „Bevölkerungsexplosion“ führt zur biosozialen Instabilität der menschlichen Bevölkerung (Koptyug et al. 1996).

bis zu sieben Tage und werden vom Wind hunderte und tausende von Kilometern aus dem Emissionsgebiet getragen. Saurer Regen, der über Wälder fällt, verbrennt Laub und über Seen tötet er Plankton und Fische. Nach Regenfällen mit einem pH-Wert unter drei verliert der Boden seine Fähigkeit, irgendetwas zu produzieren. Schon jetzt, bei einer durchschnittlichen Intensität des sauren Regens von 400 Einheiten pro Hektar, sind riesige Waldgebiete und Tausende von Seen tot. Nach Berechnungen von R. Ayres kann die Intensität des sauren Regens jedoch bis 2040 auf bis zu 2400–

3600 Einheiten, also 6–9 mal (Kondratiev 1999). Die Übertragung von radioaktivem Fallout „funktioniert“ über noch größere Distanzen. So fielen während des Unfalls von Tschernobyl etwa 280 verschiedene Radionuklide auf dem Territorium von Schweden bis zur Türkei aus. Isotope von Strontium und Cäsium, die während der Tests von Novaya Zemlya freigesetzt wurden, vergifteten Flechten im gesamten Norden Eurasiens und folglich Hirsche bis nach Tschukotka. Und bei den Tschuktschen, die Wildbret aßen, stellte sich heraus, dass die Konzentration dieser Isotope vergleichbar war mit der, die bei den Bewohnern der Umgebung von Tschernobyl beobachtet wurde (Feshbakh, Frendy 1992). Und noch etwas: In der Milch grönländischer Eskimos und in den Körpern fischfressender Pinguine der Antarktis finden sich immer noch hohe Konzentrationen von Pestiziden, die millionenfach höher sind als der Wasserhintergrund, obwohl sie in der Landwirtschaft längst verboten sind. So, Grenzüberschreitende Überweisungen sind die offensichtlichsten und unbestreitbarsten Indikatoren der Globalisierung als ein Prozess, die Ökosphäre der Erde mit Menschen und Abfällen aus ihren technogenen Aktivitäten und der globalen Umweltkrise zu füllen! Es zeigt sich, dass die Bevölkerungsexplosion – ein abrupter fast vierfacher (!) Anstieg der Erdbevölkerung im Laufe des 20. Jahrhunderts um 4,5 Milliarden (von 1,6 auf 6,1 Milliarden) – das führende, aber nicht das einzige Merkmal des globalen Ökos ist -Krise. Es ist hier nicht möglich, die Parameter der HEC zu beschreiben, dies wurde früher getan (Zubakov 2000a). Ich beschränke mich darauf, auf die erstaunlichen Ausmaße der Umweltverschmutzung hinzuweisen

Lebensumfeld auf dem Territorium der ehemaligen UdSSR. Sie sind in der Monographie von M. Feshbakh und A. Frendi (1992) angegeben, aus der wir erfahren, dass Norilsk die „am stärksten“ umweltverschmutzte Stadt der Welt ist, das Kaspische Meer das Meer und die Region die Umgebung von Kyshtym im Ural. Nach dem Dwi-Index - Dangerous Waste Index - dem Verhältnis der Menge an Giftmüll zur Gesamtmenge an Abfall - ist unsere russische Produktion (Dwi - 4,53) laut E. S. Ivleva in

20-mal (!) gefährlicher als der deutsche (Dwi - 0,26) und dreimal gefährlicher als der amerikanische (Dwi - 1,49) (Zubakov 2000a). Aus diesem Grund nannte unser führender Ökologe A. V. Yablokov die UdSSR ein „Mutantenland“. Indikatorprozesse der globalen Ökokrise (GEC) Das Wichtigste für uns ist jetzt zu verstehen, dass die technogene Verschmutzung der Biosphäre und das Wachstum von technogenem Abfall (deren Gesamtvolumen, wenn es in einer gleichmäßigen Schicht über die Landoberfläche verteilt ist, ist das fünffache Volumen der Biomasse lebender Materie) ist eine direkte Folge der Bevölkerungsexplosion im 20. Jahrhundert. Wenn die Bevölkerung der Erde im 20. Jahrhundert gewachsen ist

4-mal (genauer 3,75-mal) stieg die Menge der technogenen Emissionen um das 18-fache (!).

Nach den Gesetzen der Biosphäre dürfen höhere Verbraucher (lat. „Verbraucher“), also alle Säugetiere, einschließlich der Gattung Homo, nur 1 % der Biomasse der Erde verzehren, ohne bioökologische Kreisläufe zu verletzen. Nach den Berechnungen von V. G. Gorshkov (1995) und außerhalb von Vitousek hat die Menschheit zu Beginn des 20. Jahrhunderts diese Grenze überschritten und verbraucht heute etwa 10% der gesamten Biomasse des Planeten und etwa 40% der Landbiomasse ( !). Mit anderen Worten, im Laufe des 20. Jahrhunderts hat sie ihre bioökologisch erlaubte Anzahl um eine Größenordnung überschritten

Rechtsvorschriften. Prominente Ökonomen um die Nobelpreisträger R. Goodland und H. Daly (Goodland, Daly, Serafy 1991) kamen unabhängig voneinander zu dieser Schlussfolgerung, aus der sie schlossen, dass die Möglichkeiten des spontanen Marktes unter den Bedingungen einer überfüllten ökologischen Nische erschöpft sind . Ihre Schlussfolgerungen wurden jedoch von den in Rio de Janeiro versammelten Politikern ignoriert.

Nach den Gesetzen der Biologie und Ökologie verliert eine Art, die die Grenzen ihrer Ökoniche überschritten hat, ihre Population. Es wird von Zoologen gut untersucht. Demographen nennen ihn vorsichtig „Demografischer Wandel“. Sein Prozess wurde von S. P. Kapitsa (1999) mathematisch untersucht. Er glaubt, dass der Übergang 90 Jahre dauern wird und dass sich in dieser Zeit die menschliche Bevölkerung frei verdoppeln kann und das Wachstum der Nahrungsmittelproduktion (die 2,5-mal mehr als in der gesamten Menschheitsgeschichte erfordern wird) angeblich durch die Schaffung von sichergestellt werden kann gentechnisch veränderte Arten. . Laut Biologen wird der Reset der menschlichen Bevölkerung katastrophaler sein. Ich werde es vom Akademiker der Nationalen Akademie der Wissenschaften der Ukraine V. A. Kordyum beschreiben. Er schreibt: „Wenn wir die Biosphäre vernachlässigen, sie als Last abschreiben, wenn wir den Planeten in eine Nebenfarm verwandeln, einen künstlichen Lebensraum schaffen und leben, ohne uns etwas zu versagen, dann führt die Zahl von mehr als 1 Milliarde zu einem Nichts nur und nicht "einfach" zur Zerstörung der Biosphäre, sondern zur Zerstörung des gesamten Planeten, was ihn grundsätzlich ungeeignet macht, eine übermäßige Anzahl der Krone der Schöpfung darauf zu halten. So entstand nach und nach die Idee, die schließlich den Namen erhielt "Goldene Milliarde", also die Zahl der Menschen, die irgendwann auf der Erde existieren sollten. Es muss, weil es nicht anders kann... Aber was bedeutet das in der Realität des Lebens? Dynamische Redundanz ist die Grundlage für die Existenz aller Lebewesen. Sie ist Zahlung für die Beseitigung der Mutationslast. Aber stationäre Redundanz ist die größte Biogefährdung für alle Lebewesen. Eine solche Redundanz versetzt die Art (Population) in einen Zustand der Unmöglichkeit einer langfristigen Existenz. Und die Menschheit hat nicht nur alle zulässigen, sondern jetzt alle inakzeptablen Zahlengrenzen überschritten ... und bewegt sich weiter. Wo? Um die Zahl auf 1 Milliarde zurückzusetzen, bewegt sich die Frage nun in eine rein praktische Ebene – wie? Wie es umgesetzt wird, will ich mir gar nicht ausmalen. Vor 50 Jahren war die Zeit für weiche Lösungen abgelaufen. Jetzt wird entschieden (noch "durch die Schwerkraft"), wo und wer soll verschwinden, und wo und wer bleiben wird“ (Kordyum 2003: 51–53).

Ich entschuldige mich für das lange Zitat, aber ich musste zeigen, dass der Begriff der "goldenen Milliarde" jetzt in zwei verschiedene Bedeutungen investiert ist: eine klassenideologische (siehe: Subetto 2003) und einen wissenschaftlich dokumentierten Ansatz zur Schätzung des Optimalen Größe der Menschheit (Gorshkov 1995; Goodland, Daly, Serafy 1991; Kordyum 2003).

Der Leser mag die Meinung von V. A. Kordyum für eine „Horrorgeschichte“ halten. Daher werde ich die Diskussion mit einem Hinweis auf die Schlussfolgerung fortsetzen. Haupt Welternährungsexperten L. Brown und K. Flavin vom Worldwatch Institute. Ihnen zufolge (Brown, Flavin et al. 1992) endete das Wachstum der Pro-Kopf-Nahrungsmittelproduktion 1984. Während der Grünen Revolution in den sechziger Jahren erreichte er 13 % pro Jahr, in den achtziger Jahren sank er auf 9 % und nach 1988 sinkt er mit zunehmender Beschleunigung für alle Arten von Lebensmitteln. So erreichte sie im Jahr 2000 7 % und im Jahr 2002 bereits 13 %. Dementsprechend stieg die Zahl der Hungernden weltweit bis 2002 auf 1,3 Milliarden Menschen, was 23 % der Bevölkerung entspricht. Aber das ist noch nicht alles ... Parallel dazu gibt es eine Katastrophe Abfall Ackerland pro Kopf(von 0,18 bis 0,12 ha), wachsende Knappheit von Süßwasser, die Bodenerosion nimmt zu, die Ernteerträge gehen zurück, trotz des zunehmenden Verbrauchs von Mineraldüngern und Pestiziden ist die Oberfläche der Ozeane bereits zu einem Viertel der Fläche mit einem Ölfilm bedeckt, bzw. ihre Produktivität, um 20 % verringert. So zeigt eine wissenschaftliche Analyse der ökologischen und demografischen Situation auf der Erde, dass der heftig gescholtene T. Malthus im Prinzip recht hatte - unkontrolliertes Wachstum der Zahl der Menschen

Die Welt ist die größte Gefahr. Der uralte Streit zwischen den Malthusianern und den "Cornucopianern", die glauben, dass die Ressourcen der Erde unerschöpflich sind, wurde zugunsten der ersteren entschieden - so die Meinung von Wissenschaftlern aus dem In- und Ausland (Miller 1993–1996). (Reimers 1992; Arsky et al. 1997; etc.).

Informationshypostase der Globalisierung Die Entwicklung der Funkkommunikationstechnologie durch die Menschheit im frühen 20. Jahrhundert, des Fernsehens in der Mitte des Jahrhunderts und schließlich der elektronischen Computertechnologie in den siebziger Jahren war der größte Meilenstein in der Geschichte der Zivilisation. Informationen sind augenblicklich und unbegrenzt in der Menge geworden. Geht Informationsrevolution. Die Kosten für Computer sinken laut R. Kohane und I. Ney ( Internationales Politisches 2001: 10), um 19 % pro Jahr, verdoppelt sich ihre Rechenleistung in 18 Monaten und die darin enthaltene Informationsmenge - in 100 Tagen (!). An die neuen Möglichkeiten der Informationswelt haben wir uns so oder so schon gewöhnt. Denken wir über die Bedeutung der Informationsrevolution als geohistorischen Meilenstein in der Geschichte der Menschheit nach. Der Rang dieses Meilensteins ist vergleichbar mit dem Erscheinen der Schrift und sogar mit dem Erscheinen der Sprache. Was sind soziale Folgen Informationsrevolution für die Kulturentwicklung? Sie sind radikal, wenn nicht gar katastrophal... Tatsächlich entwickelte sich mit dem Aufkommen der Schrift die Kultur durch das Lesen, also im Prozess der individuell pädagogisch Arbeit, und hatte es daher immer persönlich Besonderheiten. Mit dem Aufkommen von Fernsehen und Internet hat sich alles grundlegend geändert. Ein Fernsehbildschirm, der visuelle, arbeitssparende Informationen liefert, die für uns ausgewählt wurden Andere, ist ein mächtiges Werkzeug für intellektuelle und spirituelle Zombies. Fernsehen, ob es uns gefällt oder nicht, verändert die Kultur selbst, indem es für den Markt und die Massen von Zuschauern arbeitet und mit faszinierenden und primitiv unterhaltsamen Geschichten Aufmerksamkeit auf Werbung lenkt, einschließlich Sex und Gewalt. Sie wird zur Masse („schwarze Popkultur“), die dem Markt dient, und wird zum Instrument politischer Zombies. Wie kann man sich hier nicht daran erinnern, dass uns in letzter Zeit ständig vom Bildschirm zugespielt wurde, dass die Ablösung von Sozialleistungen durch die immer billiger werdende Zahlung von mehreren hundert Rubel angeblich in unserem eigenen Interesse erfolge. Mit den unbestrittenen Vorteilen der Informationsrevolution, die zweifellos die Geschwindigkeit des wissenschaftlichen und technologischen Fortschritts um eine Größenordnung beschleunigt hat, bestimmt sie gleichzeitig einen negativen Trend in der Entwicklung von Kultur und Gesellschaft. Der Telezombie-Faktor bestimmt tatsächlich die Unausweichlichkeit der Umwandlung einer zivildemokratischen Gesellschaft in eine Gesellschaft Informationsmarkt-Totalitarismus!

Zwei kleine Beispiele. Mein Enkel musste während seines Praktikums in den USA für zwei Tage von Vermont nach New York reisen. Also stellte sein Vater in St. Petersburg per Internet eine Route rund um New York mit U-Bahn-Plan und allen Umsteigestationen zusammen, und sein Enkel bekam sie sofort mit. Zweites Beispiel. Ich erfahre zufällig, dass meine in kleiner Auflage privat herausgegebenen Broschüren im Internet verkauft werden. Wie? Von wem? Ich war empört. Aber nachdem er nachgedacht hatte, beruhigte er sich: Das Internet ist der MARKT der Informationen. Und freuen Sie sich, dass Ihre Ideen und Bewertungen gefragt sind. Und doch hat die Informationsrevolution die Welt auf grundlegend neue Weise in zwei Hälften geteilt - Information aufgetreten und Information Nachzügler Länder. Und es geht nicht um die Anzahl der Computer pro Kopf. In den frühen neunziger Jahren stammten laut V. L. Inozemtsev (2000) 80,4 % aller Computer aus sieben entwickelten Ländern. Und nicht in der Anzahl der Standorte pro Kopf. Laut R. O. Kohane waren im Jahr 2000 40 % der Bevölkerung in den Vereinigten Staaten mit dem Internet verbunden, 15 % in Deutschland und nur 0,1 % in China. Laut M. G. Delyagin (2003) besitzen nur noch 6 % der Erdbewohner einen Computer und 2,6 % besitzen Internetseiten. Aber diese Zahlen ändern sich schnell. Fall scharf ein

die erhöhten Kosten für Bildung und Wissenschaft. Wenn die Kosten für die Hochschulbildung in den Vereinigten Staaten kürzlich auf 190.000 Dollar pro Student und Jahr geschätzt wurden, sind sie jetzt auf 250.000 gestiegen.In Russland wurde (wird) die Bildung auch bezahlt und nicht nur höher, sondern bereits zweitrangig ! Gleichzeitig auf der Erde

Eine Milliarde Erwachsene sind Analphabeten (Globaler Umweltausblick). Bildung ist zu einem Privileg der Reichen und gleichzeitig zu einer Priorität in den Staatshaushalten fortgeschrittener Länder geworden. Bezeichnenderweise gelang dies Südkorea, das in Bezug auf die Entwicklung weltweit an der Spitze steht, weil es seinen Lehrern im Verhältnis zu seinem BIP das höchste Gehalt der Welt bescherte. Das ist laut A. Makhidjani (2000) das Paradox des Bundesstaates Kerala im armen und halbgebildeten Indien, das unter langjähriger kommunistischer Führung universelle Alphabetisierung erlangt hat. die Bemühungen von mindestens zwei Generationen sind erforderlich, wie es in der UdSSR der Fall war. Sondern um die Wissenschaft auf ein hohes Niveau zu heben, also die Entwicklung zu sichern wissenschaftliche Schulen, sind mindestens drei Generationen erforderlich. Und es ist möglich, die Wissenschaft in nur 15 bis 20 Jahren zu zerstören, was jetzt in Russland passiert. 1998 sanken die Zuweisungen für die Wissenschaft in unserem Land gegenüber 1991 um das Fünffache, wie aus den Daten einer sehr alarmierenden Umfrage von S. G. Kara-Murza (2003) und beliefen sich auf nur 0,28 % des BIP (in Industrieländern reichen sie von 1,5 bis 4 % des BIP). Dies führte zu einer Verringerung der Zahl der Wissenschaftler um die Hälfte und der Menge an aktualisierter wissenschaftlicher Ausrüstung um das 20- bis 25-fache. Dementsprechend sank die Zahl der Erfindungsanmeldungen laut I. L. Andreev (2003) um das 6,6-fache und die Zahl der Patente um das 13-fache. Infolgedessen sind unsere wissenschaftlichen Innovationen auf 0,84 % der Welt zurückgegangen, und unsere wissensintensive Produktion macht nur noch 5 % des BIP aus, verglichen mit ihrem Wachstum in den Industrieländern auf 90 % des BIP.

5. Fügen Sie eine Kernreaktion hinzu und bestimmen Sie die Seriennummer und Massenzahl des zweiten Kerns. Beschreiben Sie die Wirkung von Isotopen dieser Reaktion auf den menschlichen Körper.

90 Th 230 → 88 Ra 226 + 2 He 4

Alphateilchen bestehen aus zwei Protonen und zwei Neutronen, den Teilchen, aus denen der Atomkern besteht. Da Protonen positiv geladene Teilchen sind und Neutronen keine Ladung tragen, haben Alphateilchen eine positive Ladung. Sie kommen auch in der Natur vor. Alphateilchen emittieren chemische Elemente mit schweren Kernen wie Uran oder Radium sowie solche, die vom Menschen gewonnen wurden. Aufgrund ihrer relativ großen Größe kollidieren Alphateilchen oft mit Teilchen in der Umgebung und verlieren sehr schnell Energie. Daher haben sie eine geringe Penetrationsfähigkeit und können nicht einmal die äußere Hautschicht oder ein Blatt Papier durchdringen.

Wenn jedoch eine Quelle von Alphastrahlung in den Körper eindringt (durch die Atemwege oder in den Magen-Darm-Trakt durch Einatmen oder Verschlucken von radioaktivem Staub), können solche Partikel biologisches Gewebe viel schwerwiegender schädigen als alle anderen Arten radioaktiver Strahlung.

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In der modernen Wissenschaft basieren Vorstellungen über die Struktur der materiellen Welt auf einem systematischen Ansatz, nach dem jedes Objekt der materiellen Welt, sei es ein Atom, ein Planet usw. kann als System betrachtet werden - ein komplexes Gebilde, das Komponenten, Elemente und Verbindungen zwischen ihnen enthält. Das Element bedeutet in diesem Fall den minimalen, weiter unteilbaren Teil des gegebenen Systems.

Die Menge der Verbindungen zwischen den Elementen bildet die Struktur des Systems, stabile Verbindungen bestimmen die Ordnung des Systems. Horizontale Verbindungen - koordinieren, sorgen für Korrelation (Konsistenz) des Systems, kein Teil des Systems kann sich ändern, ohne andere Teile zu ändern. Vertikale Verbindungen sind Unterordnungsverbindungen, einige Elemente des Systems sind anderen untergeordnet. Das System hat ein Zeichen der Integrität - das bedeutet, dass alle seine Bestandteile, wenn sie zu einem Ganzen kombiniert werden, eine Qualität bilden, die nicht auf die Qualitäten einzelner Elemente reduziert werden kann. Nach moderner wissenschaftlicher Auffassung sind alle natürlichen Objekte geordnete, strukturierte, hierarchisch organisierte Systeme.

Im allgemeinsten Sinne des Wortes bezieht sich "System" auf jedes Objekt oder jedes Phänomen der Welt um uns herum und repräsentiert die Beziehung und Interaktion von Teilen (Elementen) im Rahmen des Ganzen. Die Struktur ist die interne Organisation des Systems, die zur Verbindung seiner Elemente zu einem Ganzen beiträgt und ihm einzigartige Eigenschaften verleiht. Die Struktur bestimmt die Reihenfolge der Elemente eines Objekts. Elemente sind alle Phänomene, Prozesse sowie alle Eigenschaften und Beziehungen, die in einer Art gegenseitiger Verbindung und Beziehung zueinander stehen.

Beim Verständnis der strukturellen Organisation der Materie spielt der Begriff „Entwicklung“ eine wichtige Rolle. Das Konzept der Entwicklung der unbelebten und lebendigen Natur wird als irreversible gerichtete Veränderung der Struktur von Naturobjekten angesehen, da die Struktur den Organisationsgrad der Materie ausdrückt. Die wichtigste Eigenschaft einer Struktur ist ihre relative Stabilität. Struktur ist eine allgemeine, qualitativ definierte und relativ stabile Ordnung interner Beziehungen zwischen den Subsystemen eines bestimmten Systems. Der Begriff „Organisationsebene“ umfasst im Gegensatz zum Begriff „Struktur“ die Vorstellung einer Veränderung der Strukturen und ihrer Abfolge im Verlauf der historischen Entwicklung des Systems vom Moment seiner Entstehung an. Während die Änderung der Struktur zufällig und nicht immer zielgerichtet sein kann, erfolgt die Änderung der Organisationsebene auf eine notwendige Weise.

Systeme, die den entsprechenden Organisationsgrad erreicht haben und eine bestimmte Struktur haben, erwerben die Fähigkeit, Informationen zu nutzen, um ihren Organisationsgrad durch Kontrolle unverändert zu halten (oder zu erhöhen) und zur Konstanz (oder Abnahme) ihrer Entropie beizutragen (Entropie ist ein Maß für Unordnung). Bis vor kurzem konnten die Naturwissenschaften und andere Wissenschaften auf eine ganzheitliche, systematische Herangehensweise an ihre Untersuchungsgegenstände verzichten, ohne die Untersuchung der Prozesse der Bildung stabiler Strukturen und der Selbstorganisation zu berücksichtigen.

Gegenwärtig werden die in der Synergetik untersuchten Probleme der Selbstorganisation in vielen Wissenschaften von der Physik bis zur Ökologie relevant.

Aufgabe der Synergetik ist es, die Gesetzmäßigkeiten des Organisationsaufbaus, der Ordnungsentstehung zu verdeutlichen. Anders als in der Kybernetik stehen hier nicht die Prozesse des Informationsmanagements und -austauschs im Vordergrund, sondern die Prinzipien des Aufbaus einer Organisation, ihrer Entstehung, Entwicklung und Selbstkomplikation (G. Haken). Die Frage der optimalen Anordnung und Organisation ist besonders akut bei der Untersuchung globaler Probleme - Energie, Umwelt und viele andere, die den Einsatz riesiger Ressourcen erfordern.

Moderne Ansichten über die strukturelle Organisation der Materie

In der klassischen Naturwissenschaft wurde die Lehre von den Prinzipien der strukturellen Organisation der Materie durch den klassischen Atomismus repräsentiert. Die Ideen des Atomismus dienten als Grundlage für die Synthese allen Wissens über die Natur. Im 20. Jahrhundert erfuhr die klassische Atomistik einen radikalen Wandel.

Moderne Prinzipien der strukturellen Organisation von Materie sind mit der Entwicklung von Systemkonzepten verbunden und umfassen einige konzeptionelle Kenntnisse über das System und seine Eigenschaften, die den Zustand des Systems, sein Verhalten, seine Organisation und Selbstorganisation, seine Interaktion mit der Umwelt und seine Zweckmäßigkeit charakterisieren und Vorhersagbarkeit des Verhaltens und anderer Eigenschaften.

Die einfachste Klassifizierung von Systemen ist ihre Unterteilung in statisch und dynamisch, die trotz ihrer Bequemlichkeit immer noch bedingt ist, weil. Alles auf der Welt ist in ständiger Veränderung. Dynamische Systeme werden in deterministische und stochastische (probabilistische) Systeme unterteilt. Diese Klassifizierung basiert auf der Natur der Vorhersage der Dynamik des Verhaltens von Systemen. Solche Systeme werden in der Mechanik und Astronomie untersucht. Im Gegensatz dazu befassen sich stochastische Systeme, die normalerweise als probabilistisch-statistisch bezeichnet werden, mit massiven oder sich wiederholenden zufälligen Ereignissen und Phänomenen. Daher sind die Vorhersagen in ihnen nicht zuverlässig, sondern nur probabilistisch.

Je nach Art der Wechselwirkung mit der Umwelt werden offene und geschlossene (isolierte) Systeme unterschieden, manchmal auch teilweise offene Systeme. Eine solche Einstufung ist meist bedingt, denn Der Begriff geschlossener Systeme entstand in der klassischen Thermodynamik als eine gewisse Abstraktion. Die überwiegende Mehrheit, wenn nicht alle Systeme sind Open Source.

Viele komplexe Systeme der sozialen Welt sind zweckmäßig, d.h. sich auf das Erreichen eines oder mehrerer Ziele konzentrieren, und in verschiedenen Subsystemen und auf verschiedenen Ebenen der Organisation können diese Ziele unterschiedlich sein und sogar miteinander in Konflikt geraten.

Die Klassifizierung und Untersuchung von Systemen ermöglichte die Entwicklung einer neuen Erkenntnismethode, die als Systemansatz bezeichnet wurde. Die Anwendung von Systemideen auf die Analyse wirtschaftlicher und sozialer Prozesse trug zur Entstehung der Spiel- und Entscheidungstheorie bei. Der bedeutendste Schritt in der Entwicklung der Systemmethode war die Entstehung der Kybernetik als allgemeine Theorie der Kontrolle in technischen Systemen, lebenden Organismen und der Gesellschaft. Obwohl es schon vor der Kybernetik getrennte Kontrolltheorien gab, ermöglichte die Schaffung eines einheitlichen interdisziplinären Ansatzes, tiefere und allgemeinere Kontrollmuster als Prozess der Akkumulation, Übertragung und Transformation von Informationen aufzudecken. Die Steuerung selbst erfolgt mit Hilfe von Algorithmen, für deren Verarbeitung Computer eingesetzt werden.

Die universelle Systemtheorie, die die grundlegende Rolle der Systemmethode bestimmt, drückt einerseits die Einheit der materiellen Welt und andererseits die Einheit der wissenschaftlichen Erkenntnis aus. Eine wichtige Folge dieser Betrachtung materieller Prozesse war die Einschränkung der Rolle der Reduktion in der Erkenntnis von Systemen. Es wurde deutlich, dass je mehr sich einige Prozesse von anderen unterscheiden, je qualitativ heterogener sie sind, desto schwieriger ist es, sie zu reduzieren. Daher können die Gesetze komplexerer Systeme nicht vollständig auf die Gesetze niedrigerer Formen oder einfacherer Systeme reduziert werden. Als Gegenpol zum reduktionistischen Ansatz entsteht ein ganzheitlicher Ansatz (von griech. holos – das Ganze), wonach das Ganze den Teilen immer vorausgeht und immer wichtiger ist als die Teile.

Jedes System ist ein Ganzes, das aus seinen miteinander verbundenen und interagierenden Teilen besteht. Daher kann der Prozess der Erkenntnis natürlicher und sozialer Systeme nur erfolgreich sein, wenn die Teile und das Ganze in ihnen nicht gegensätzlich, sondern in Wechselwirkung miteinander untersucht werden.

Die moderne Wissenschaft betrachtet Systeme als komplex, offen und mit vielen Möglichkeiten für neue Wege der Entwicklung. Die Entwicklungs- und Funktionsprozesse eines komplexen Systems haben den Charakter der Selbstorganisation, d.h. die Entstehung eines intern koordinierten Funktionierens aufgrund interner Verbindungen und Verbindungen mit der externen Umgebung. Selbstorganisation ist ein naturwissenschaftlicher Ausdruck des Prozesses der Selbstbewegung von Materie. Die Fähigkeit zur Selbstorganisation besitzen Systeme der belebten und unbelebten Natur sowie künstliche Systeme.

Im modernen wissenschaftlich fundierten Konzept der systemischen Organisation der Materie werden üblicherweise drei Strukturebenen der Materie unterschieden:

• Mikrokosmos - die Welt der Atome und Elementarteilchen - extrem kleine, direkt nicht beobachtbare Objekte mit einer Größe von 10 -8 cm bis 10-16 cm und einer Lebensdauer von unendlich bis 10-24 s.
• die Makrowelt ist die Welt stabiler Formen und menschengroßer Werte: irdische Entfernungen und Geschwindigkeiten, Massen und Volumina; die dimension von makroobjekten ist vergleichbar mit der skala menschlicher erfahrung - räumliche dimensionen von millimeterbruchteilen bis kilometern und zeitliche messungen von sekundenbruchteilen bis zu jahren.
• Megaworld - die Welt des Weltraums (Planeten, Sternkomplexe, Galaxien, Metagalaxien); die Welt der riesigen kosmischen Skalen und Geschwindigkeiten, die Entfernung wird in Lichtjahren gemessen und die Zeit in Millionen und Milliarden von Jahren;

Das Studium der Hierarchie der Strukturebenen der Natur ist mit der Lösung des schwierigsten Problems der Bestimmung der Grenzen dieser Hierarchie sowohl in der Megawelt als auch in der Mikrowelt verbunden. Die Objekte jeder nachfolgenden Stufe entstehen und entwickeln sich als Ergebnis der Vereinigung und Differenzierung bestimmter Gruppen von Objekten der vorherigen Stufe. Systeme werden immer abgestufter. Die Komplexität des Systems steigt nicht nur, weil die Anzahl der Ebenen zunimmt. Von wesentlicher Bedeutung ist die Entwicklung neuer Beziehungen zwischen den Ebenen und mit der Umgebung, die solchen Objekten und ihren Assoziationen gemeinsam ist.

Die Mikrowelt als Unterebene der Makrowelten und Megawelten hat völlig einzigartige Eigenschaften und kann daher nicht durch Theorien beschrieben werden, die sich auf andere Ebenen der Natur beziehen. Insbesondere diese Welt ist von Natur aus paradox. Für ihn gilt der Grundsatz „besteht aus“ nicht. Wenn also zwei Elementarteilchen kollidieren, entstehen keine kleineren Teilchen. Nach der Kollision zweier Protonen entstehen viele weitere Elementarteilchen – darunter Protonen, Mesonen, Hyperonen. Das Phänomen der "Mehrfachproduktion" von Teilchen wurde von Heisenberg erklärt: Während der Kollision wird eine große kinetische Energie in Materie umgewandelt, und wir beobachten die mehrfache Geburt von Teilchen. Die Mikrowelt wird aktiv untersucht. Waren vor 50 Jahren nur 3 Arten von Elementarteilchen bekannt (Elektron und Proton als kleinste Teilchen der Materie und Photon als kleinster Energieanteil), so sind heute etwa 400 Teilchen entdeckt worden. Die zweite paradoxe Eigenschaft des Mikrokosmos hängt mit der dualen Natur eines Mikropartikels zusammen, das sowohl eine Welle als auch ein Korpuskel ist. Daher kann es räumlich und zeitlich nicht streng eindeutig lokalisiert werden. Diese Eigenschaft spiegelt sich im Prinzip der Heisenbergschen Unschärferelation wider.

Die vom Menschen beobachteten Ebenen der materiellen Organisation werden unter Berücksichtigung der natürlichen Bedingungen der menschlichen Besiedlung beherrscht, d.h. unter Berücksichtigung unserer irdischen Gesetze. Dies schließt jedoch die Annahme nicht aus, dass Formen und Zustände von Materie, die durch völlig andere Eigenschaften gekennzeichnet sind, auf Ebenen existieren können, die weit genug von uns entfernt sind. In dieser Hinsicht begannen die Wissenschaftler, geozentrische und nicht-geozentrische Materialsysteme zu unterscheiden.

Geozentrische Welt – die Bezugs- und Grundwelt der Newtonschen Zeit und des euklidischen Raums, wird durch eine Reihe von Theorien beschrieben, die sich auf Objekte im Maßstab der Erde beziehen. Nicht-geozentrische Systeme sind eine besondere Art von objektiver Realität, gekennzeichnet durch andere Arten von Attributen, anderen Raum, Zeit, Bewegung als irdische. Es wird angenommen, dass die Mikrowelt und die Megawelt Fenster in nicht-geozentrische Welten sind, was bedeutet, dass ihre Gesetzmäßigkeiten zumindest in gewissem Maße eine andere Art der Interaktion vorstellbar machen als im Makrokosmos oder in der geozentrischen Art Wirklichkeit.

Das Sonnensystem aus der Sicht eines Künstlers. Die Entfernungsskalen von der Sonne werden nicht eingehalten

Es gibt keine strenge Grenze zwischen der Megawelt und der Makrowelt. Üblicherweise wird angenommen, dass sie ab Entfernungen von etwa 10 7 und Massen von 10 20 kg beginnt. Die Erde kann als Bezugspunkt für den Beginn der Megawelt dienen. Da es in der Megawelt um große Entfernungen geht, werden spezielle Einheiten für ihre Messung eingeführt: eine astronomische Einheit, ein Lichtjahr und ein Parsec.

astronomische Einheit(au) – die durchschnittliche Entfernung von der Erde zur Sonne.

Lichtjahr ist die Entfernung, die das Licht in einem Jahr zurücklegt.

Parsec(Parallaxe Sekunde) – der Abstand, in dem die jährliche Parallaxe der Erdbahn (d. h. der Winkel, in dem die große Halbachse der Erdbahn senkrecht zur Sichtlinie sichtbar ist) gleich einer Sekunde ist.

Himmelskörper im Universum bilden Systeme unterschiedlicher Komplexität. So entstehen die Sonne und 9 Planeten, die sich um sie herum bewegen Sonnensystem. Der Hauptteil der Sterne unserer Galaxie ist in der Scheibe konzentriert, die von der Erde "von der Seite" in Form eines nebligen Streifens sichtbar ist, der die Himmelskugel - die Milchstraße - durchquert.

Alle Himmelskörper haben ihre eigene Entwicklungsgeschichte. Das Alter des Universums beträgt 14 Milliarden Jahre. Das Alter des Sonnensystems wird auf 5 Milliarden Jahre geschätzt, das der Erde auf 4,5 Milliarden Jahre.

Eine andere Typologie materieller Systeme ist heute weit verbreitet. Das ist die Einteilung der Natur in Anorganisches und Organisches, wobei die gesellschaftliche Form der Materie einen besonderen Platz einnimmt. Anorganische Materie sind Elementarteilchen und -felder, Atomkerne, Atome, Moleküle, makroskopische Körper, geologische Formationen. Organische Materie hat auch eine mehrstufige Struktur: vorzelluläre Ebene - DNA, RNA, Nukleinsäuren; zelluläre Ebene - unabhängig existierende einzellige Organismen; mehrzellige Ebene - Gewebe, Organe, funktionelle Systeme (Nerven, Kreislauf usw.), Organismen (Pflanzen, Tiere); supraorganische Strukturen - Populationen, Biozönosen, Biosphäre. Soziale Materie existiert nur dank der Aktivitäten von Menschen und umfasst spezielle Substrukturen: ein Individuum, eine Familie, eine Gruppe, ein Kollektiv, einen Staat, eine Nation usw.



In ihrer allgemeinsten Form ist Materie eine unendliche Menge aller Objekte und Systeme, die in der Welt koexistieren, die Gesamtheit ihrer Eigenschaften, Verbindungen, Beziehungen und Bewegungsformen. Dabei umfasst es nicht nur alle direkt beobachtbaren Objekte und Körper der Natur, sondern auch alles, was uns nicht in Empfindungen gegeben ist. Die ganze Welt um uns herum ist eine bewegte Materie in ihren unendlich vielfältigen Formen und Erscheinungsformen, mit allen Eigenschaften, Verbindungen und Beziehungen. In dieser Welt haben alle Objekte eine innere Ordnung und systemische Organisation. Ordnung manifestiert sich in der regelmäßigen Bewegung und Interaktion aller Elemente der Materie, wodurch sie zu Systemen kombiniert werden. Die ganze Welt erscheint daher als eine hierarchisch organisierte Menge von Systemen, in denen jedes Objekt sowohl ein unabhängiges System als auch ein Element eines anderen, komplexeren Systems ist.

Nach dem modernen naturwissenschaftlichen Weltbild sind auch alle Naturobjekte geordnete, strukturierte, hierarchisch organisierte Systeme. Basierend auf einem systematischen Zugang zur Natur wird alle Materie in zwei große Klassen von Materialsystemen unterteilt - unbelebte und belebte Natur. Im System unbelebte Natur Strukturelemente sind: Elementarteilchen, Atome, Moleküle, Felder, makroskopische Körper, Planeten und Planetensysteme, Sterne und Sternsysteme, Galaxien, Metagalaxien und das Universum als Ganzes. Dementsprechend im Tierwelt die Hauptelemente sind Proteine ​​und Nukleinsäuren, Zellen, ein- und mehrzellige Organismen, Organe und Gewebe, Populationen, Biozönosen, lebende Materie des Planeten.

Gleichzeitig umfassen sowohl unbelebte als auch lebende Materie eine Reihe miteinander verbundener Strukturebenen. Struktur ist eine Reihe von Verknüpfungen zwischen den Elementen des Systems. Daher besteht jedes System nicht nur aus Subsystemen und Elementen, sondern auch aus verschiedenen Verbindungen zwischen ihnen. Innerhalb dieser Ebenen sind die wichtigsten

Xia horizontale (Koordinierung) Verbindungen und zwischen den Ebenen - vertikal (Unterordnung). Die Kombination horizontaler und vertikaler Verbindungen ermöglicht die Schaffung einer hierarchischen Struktur des Universums, bei der das Hauptqualifikationsmerkmal die Größe eines Objekts und seine Masse sowie seine Beziehung zu einer Person ist. Anhand dieses Kriteriums werden folgende Materieebenen unterschieden: Mikrokosmos, Makrokosmos und Megawelt.

Mikrowelt- die Fläche extrem kleiner, direkt nicht beobachtbarer materieller Mikroobjekte, deren räumliche Dimension im Bereich von 10 -8 bis 10 -16 cm berechnet wird, und die Lebensdauer - von unendlich bis 10 - 24 s. Dazu gehören Felder, Elementarteilchen, Kerne, Atome und Moleküle.

Makrowelt - die Welt der materiellen Objekte, die im Maßstab einer Person und ihren physischen Parametern entsprechen. Auf dieser Ebene werden räumliche Größen in Millimetern, Zentimetern, Metern und Kilometern und Zeit in Sekunden, Minuten, Stunden, Tagen und Jahren ausgedrückt. In der praktischen Realität wird der Makrokosmos repräsentiert durch Makromoleküle, Substanzen in verschiedenen Aggregatzuständen, lebende Organismen, den Menschen und die Produkte seiner Tätigkeit, d.h. Makrokörper.

Megawelt - eine Sphäre mit riesigen kosmischen Maßstäben und Geschwindigkeiten, deren Entfernung in astronomischen Einheiten, Lichtjahren und Parsec gemessen wird, und die Zeit der Existenz von Weltraumobjekten - in Millionen und Milliarden von Jahren. Diese Materieebene umfasst die größten materiellen Objekte: Sterne, Galaxien und ihre Haufen.

Jede dieser Ebenen hat ihre eigenen spezifischen Muster, die nicht aufeinander reduzierbar sind. Obwohl alle diese drei Sphären der Welt eng miteinander verbunden sind.

Die Struktur der Megawelt

Die Hauptstrukturelemente der Megawelt sind die Planeten und Planetensysteme; Sterne und Sternensysteme, die Galaxien bilden; Galaxiensysteme, die Metagalaxien bilden.

Planeten- nicht selbstleuchtende, kugelähnliche Himmelskörper, die Sterne umkreisen und deren Licht reflektieren. Aufgrund ihrer Nähe zur Erde sind die am besten untersuchten Planeten des Sonnensystems, die sich auf elliptischen Bahnen um die Sonne bewegen. Zu dieser Gruppe von Planeten gehört auch unsere Erde, die sich in einer Entfernung von 150 Millionen km von der Sonne befindet.

Sterne- leuchtende (Gas-) Weltraumobjekte, die aus einer Gas-Staub-Umgebung (hauptsächlich Wasserstoff und Helium) als Ergebnis der Gravitationskondensation gebildet wurden. Sterne entfernt

über große Entfernungen voneinander getrennt und somit voneinander isoliert. Dies bedeutet, dass die Sterne praktisch nicht miteinander kollidieren, obwohl die Bewegung jedes einzelnen von der Gravitationskraft bestimmt wird, die von allen Sternen in der Galaxie erzeugt wird. Die Anzahl der Sterne in der Galaxie beträgt etwa eine Billion. Die zahlreichsten von ihnen sind Zwerge, deren Masse etwa zehnmal geringer ist als die Masse der Sonne. Je nach Masse des Sterns werden sie im Laufe der Evolution entweder zu Weißen Zwergen, zu Neutronensternen oder zu Schwarzen Löchern.

weißer Zwerg ist ein elektronischer Poststern, der entsteht, wenn ein Stern im letzten Stadium seiner Entwicklung eine Masse von weniger als 1,2 Sonnenmassen hat. Der Durchmesser eines Weißen Zwergs entspricht dem Durchmesser unserer Erde, die Temperatur erreicht etwa eine Milliarde Grad und die Dichte beträgt 10 t / cm 3, d.h. die hundertfache Dichte der Erde.

Neutronensterne entstehen im Endstadium der Entwicklung von Sternen mit Massen von 1,2 bis 2 Sonnenmassen. Hohe Temperatur und Druck in ihnen schaffen Bedingungen für die Bildung einer großen Anzahl von Neutronen. Dabei findet eine sehr schnelle Kompression des Sterns statt, bei der in seinen äußeren Schichten ein schneller Ablauf von Kernreaktionen beginnt. In diesem Fall wird so viel Energie freigesetzt, dass es zu einer Explosion mit Streuung der äußeren Schicht des Sterns kommt. Seine inneren Regionen schrumpfen rapide. Das verbleibende Objekt wird Neutronenstern genannt, weil es aus Protonen und Neutronen besteht. Neutronensterne werden auch Pulsare genannt.

Schwarze Löcher - das sind Sterne im Endstadium ihrer Entwicklung, deren Masse 2 Sonnenmassen übersteigt und die einen Durchmesser von 10 bis 20 km haben. Theoretische Berechnungen haben gezeigt, dass sie eine gigantische Masse (10 15 g) und ein ungewöhnlich starkes Gravitationsfeld haben. Sie haben ihren Namen, weil sie kein Leuchten haben, aber aufgrund ihres Gravitationsfeldes fangen sie alle kosmischen Körper und Strahlungen aus dem Weltraum ein, die nicht aus ihnen zurückkommen können, sie scheinen in sie hineinzufallen (werden wie ein Loch eingezogen) . Aufgrund der starken Schwerkraft kann kein eingefangener materieller Körper den Gravitationsradius des Objekts überschreiten, und daher erscheinen sie dem Beobachter "schwarz".

Sternensysteme (Sternhaufen)- Gruppen von Sternen, die durch Gravitationskräfte miteinander verbunden sind, einen gemeinsamen Ursprung haben, eine ähnliche chemische Zusammensetzung haben und bis zu Hunderttausende von Einzelsternen umfassen. Es gibt verstreute Sternensysteme, wie die Plejaden im Sternbild Stier. Solche Systeme haben nicht die richtige Form. Es sind über tausend bekannt

Sternensysteme. Darüber hinaus umfassen Sternsysteme Kugelsternhaufen, die Hunderttausende von Sternen umfassen. Gravitationskräfte halten Sterne Milliarden von Jahren in solchen Haufen. Wissenschaftler kennen derzeit etwa 150 Kugelsternhaufen.

Galaxien sind Ansammlungen von Sternhaufen. Der Begriff "Galaxie" bedeutet in moderner Interpretation riesige Sternensysteme. Dieser Begriff (von griechisch „Milch, milchig“) wurde eingeführt, um unser Sternensystem zu bezeichnen, das ein heller Streifen mit einer milchigen Tönung ist, der sich über den gesamten Himmel erstreckt und daher Milchstraße genannt wird.

Herkömmlicherweise können Galaxien nach ihrem Aussehen in drei Typen eingeteilt werden. Zu Erste(ca. 80%) sind Spiralgalaxien. Diese Art hat einen ausgeprägten Kern und spiralförmige "Ärmel". Zweite Ansicht(ca. 17%) umfasst elliptische Galaxien, d.h. solche, die die Form einer Ellipse haben. Zu dritte Art(ungefähr 3 %) sind unregelmäßig geformte Galaxien, die keinen ausgeprägten Kern haben. Außerdem unterscheiden sich Galaxien in Größe, Anzahl der Sterne und Leuchtkraft. Alle Galaxien befinden sich in Bewegung, und der Abstand zwischen ihnen nimmt ständig zu, d.h. es gibt eine gegenseitige Entfernung (Rückzug) von Galaxien voneinander.

Unser Sonnensystem gehört zur Milchstraße, die mindestens 100 Milliarden Sterne umfasst und damit zur Kategorie der Riesengalaxien gehört. Es hat eine abgeflachte Form, in deren Mitte sich ein Kern befindet, von dem sich spiralförmige "Hülsen" erstrecken. Der Durchmesser unserer Galaxie beträgt etwa 100.000 und die Dicke 10.000 Lichtjahre. Unser Nachbar ist der Andromeda-Nebel.

Metagalaxie - ein System von Galaxien, einschließlich aller bekannten Weltraumobjekte.

Da es in der Megawelt um große Entfernungen geht, wurden folgende Spezialeinheiten entwickelt, um diese Entfernungen zu messen:

1) Lichtjahr - die Entfernung, die ein Lichtstrahl in einem Jahr mit einer Geschwindigkeit von 300.000 km / s zurücklegt, d. H. ein Lichtjahr sind 10 Billionen km;

2) Eine astronomische Einheit ist die durchschnittliche Entfernung von der Erde zur Sonne, 1 AE. gleich 8,3 Lichtminuten. Das bedeutet, dass die Sonnenstrahlen, die sich von der Sonne lösen, die Erde in 8,3 Minuten erreichen;

3) Parsec - eine Maßeinheit für kosmische Entfernungen innerhalb von Sternensystemen und zwischen ihnen. 1pk - 206 265 a.u., d.h. entspricht ungefähr 30 Billionen km oder 3,3 Lichtjahren.

In der klassischen Naturwissenschaft und vor allem in der Naturwissenschaft des letzten Jahrhunderts wurde die Lehre von den Prinzipien der strukturellen Organisation der Materie durch den klassischen Atomismus vertreten. Auf dem Atomismus schlossen sich die theoretischen Verallgemeinerungen, die aus jeder der Wissenschaften stammten. Die Ideen des Atomismus dienten als Grundlage für die Synthese des Wissens und seinen ursprünglichen Dreh- und Angelpunkt. Heute, unter dem Einfluss der rasanten Entwicklung aller Gebiete der Naturwissenschaften, erfährt die klassische Atomistik intensive Wandlungen. Die bedeutendsten und weitreichendsten Veränderungen in unseren Vorstellungen über die Prinzipien der strukturellen Organisation der Materie sind jene Veränderungen, die in der gegenwärtigen Entwicklung systemischer Vorstellungen zum Ausdruck kommen.

Das allgemeine Schema der hierarchischen Stufenstruktur der Materie, verbunden mit der Anerkennung der Existenz relativ unabhängiger und stabiler Ebenen, Knotenpunkte in einer Reihe von Unterteilungen der Materie, behält seine Stärke und heuristische Bedeutung. Nach diesem Schema dienen diskrete Objekte einer bestimmten Materieebene, die in spezifische Wechselwirkungen treten, als Ausgangsquellen für die Entstehung und Entwicklung grundlegend neuer Objekttypen mit unterschiedlichen Eigenschaften und Wechselwirkungsformen. Gleichzeitig bestimmt die größere Stabilität und Unabhängigkeit der ursprünglichen, relativ elementaren Objekte die sich wiederholenden und fortbestehenden Eigenschaften, Beziehungen und Muster von Objekten höherer Ebene. Diese Position ist die gleiche für Systeme unterschiedlicher Natur.

Die Struktur und systemische Organisation der Materie gehören zu ihren wichtigsten Attributen, sie drücken die Ordnung der Existenz der Materie und die spezifischen Formen aus, in denen sie sich manifestiert.

Unter der Struktur der Materie wird üblicherweise ihre Struktur im Makrokosmos verstanden, d.h. Existenz in Form von Molekülen, Atomen, Elementarteilchen usw. Dies liegt an der Tatsache, dass eine Person ein makroskopisches Wesen ist und ihm makroskopische Skalen vertraut sind, weshalb das Konzept der Struktur normalerweise mit verschiedenen Mikroobjekten in Verbindung gebracht wird.

Aber wenn wir die Materie als Ganzes betrachten, dann umfasst der Begriff der Struktur der Materie auch makroskopische Körper, alle kosmischen Systeme der Megawelt und auf beliebig großen Raum-Zeit-Skalen. Aus dieser Sicht manifestiert sich der Begriff „Struktur“ in der Tatsache, dass er in Form einer unendlichen Vielfalt integraler Systeme existiert, die eng miteinander verbunden sind, sowie in der Ordnung der Struktur jedes Systems. Eine solche Struktur ist quantitativ und qualitativ unendlich.

Die Manifestationen der strukturellen Unendlichkeit der Materie sind:

– Unerschöpflichkeit von Objekten und Prozessen der Mikrowelt;

- Unendlichkeit von Raum und Zeit;

– Unendlichkeit von Änderungen und Entwicklung von Prozessen.

Von allen Formen der objektiven Realität bleibt immer nur der endliche Bereich der materiellen Welt empirisch zugänglich, der sich jetzt auf einer Skala von 10 -15 bis 10 28 cm und zeitlich bis zu 2 × 10 9 erstreckt Jahre.

Strukturalität und systemische Organisation der Materie gehören zu ihren wichtigsten Attributen. Sie drücken die Ordnung der Existenz von Materie und die ihrer spezifischen Formen aus, in denen sie sich manifestiert.

Die materielle Welt ist eine: Wir meinen, dass alle ihre Teile - von unbelebten Objekten bis zu Lebewesen, von Himmelskörpern bis zum Menschen als Mitglied der Gesellschaft - auf die eine oder andere Weise miteinander verbunden sind.

Ein System ist etwas, das auf bestimmte Weise miteinander verbunden ist und den entsprechenden Gesetzmäßigkeiten unterliegt.

Die Ordnung der Menge impliziert das Vorhandensein regelmäßiger Beziehungen zwischen den Elementen des Systems, die sich in Form von Gesetzen der strukturellen Organisation manifestieren. Innere Ordnung existiert in allen natürlichen Systemen, die durch das Zusammenwirken von Körpern und die natürliche Selbstentfaltung der Materie entstehen. Das Äußere ist typisch für menschengemachte künstliche Systeme: technisch, industriell, konzeptionell usw.

Strukturebenen der Materie werden aus einer bestimmten Menge von Objekten beliebiger Klasse gebildet und zeichnen sich durch eine besondere Art der Wechselwirkung zwischen ihren konstituierenden Elementen aus.

Als Kriterium zur Unterscheidung verschiedener Strukturebenen dienen folgende Merkmale:

– Raum-Zeit-Skalen;

- eine Reihe der wichtigsten Eigenschaften;

– spezifische Bewegungsgesetze;

- der Grad der relativen Komplexität, der sich im Verlauf der historischen Entwicklung der Materie in einem bestimmten Gebiet der Welt ergibt;

- einige andere Hinweise.

Die derzeit bekannten Strukturebenen der Materie lassen sich nach den oben genannten Merkmalen in folgende Bereiche einteilen.

1. Mikrokosmos. Diese beinhalten:

- Elementarteilchen und Atomkerne - eine Fläche in der Größenordnung von 10 - 15 cm;

- Atome und Moleküle 10 -8 -10 -7 cm.

Der Mikrokosmos sind Moleküle, Atome, Elementarteilchen - die Welt der extrem kleinen, nicht direkt beobachtbaren Mikroobjekte, deren räumliche Vielfalt von 10 -8 bis 10 -16 cm und deren Lebensdauer von unendlich bis 10 -24 berechnet wird s.

2. Makrowelt: makroskopische Körper 10 -6 -10 7 cm.

Der Makrokosmos ist die Welt stabiler Formen und Werte, die einer Person entsprechen, sowie kristalline Komplexe von Molekülen, Organismen, Gemeinschaften von Organismen; die Welt der Makroobjekte, deren Dimension mit der Skala der menschlichen Erfahrung vergleichbar ist: räumliche Größen werden in Millimetern, Zentimetern und Kilometern ausgedrückt, und Zeit - in Sekunden, Minuten, Stunden, Jahren.

Megaworld sind Planeten, Sternkomplexe, Galaxien, Metagalaxien - eine Welt mit riesigen kosmischen Maßstäben und Geschwindigkeiten, deren Entfernung in Lichtjahren gemessen wird und deren Existenzzeit Weltraumobjekte Millionen und Milliarden von Jahren betragen.

Und obwohl diese Ebenen ihre ganz eigenen Gesetzmäßigkeiten haben, sind Mikro-, Makro- und Megawelten eng miteinander verbunden.

3. Megaworld: Raumsysteme und unbegrenzte Maßstäbe bis 1028 cm.

Unterschiedliche Materieebenen sind durch unterschiedliche Arten von Verbindungen gekennzeichnet.

Auf einer Skala von 10–13 cm werden starke Wechselwirkungen beobachtet, die Integrität des Kerns wird durch Kernkräfte sichergestellt.


Die Integrität von Atomen, Molekülen und Makrokörpern wird durch elektromagnetische Kräfte gewährleistet.


Auf kosmischer Ebene - Gravitationskräfte.


Mit zunehmender Größe von Objekten nimmt die Wechselwirkungsenergie ab. Wenn wir die Energie der Gravitationswechselwirkung als Einheit nehmen, dann ist die elektromagnetische Wechselwirkung im Atom 1039-mal größer und die Wechselwirkung zwischen Nukleonen – den Teilchen, aus denen der Kern besteht – 1041-mal größer. Je kleiner die Dimensionen materieller Systeme sind, desto stärker sind ihre Elemente miteinander verbunden.


Die Einteilung der Materie in Strukturebenen ist relativ. In zugänglichen Raum-Zeit-Skalen manifestiert sich die Struktur der Materie in ihrer systemischen Organisation, Existenz in Form einer Vielzahl von hierarchisch interagierenden Systemen, beginnend mit Elementarteilchen und endend mit der Metagalaxie.


Apropos Strukturalität - die interne Zerlegung der materiellen Existenz - es kann festgestellt werden, dass, egal wie breit das Spektrum der Weltanschauung der Wissenschaft ist, es eng mit der Entdeckung immer neuer struktureller Formationen verbunden ist. Wenn zum Beispiel früher die Sicht auf das Universum durch die Galaxie geschlossen und dann zu einem System von Galaxien erweitert wurde, wird jetzt die Metagalaxie als ein spezielles System mit spezifischen Gesetzen, internen und externen Wechselwirkungen untersucht.


In der modernen Wissenschaft ist die Methode der Strukturanalyse weit verbreitet, die die systematische Natur der untersuchten Objekte berücksichtigt. Schließlich ist Struktur eine innere Zerstückelung der materiellen Existenz, eine Existenzweise der Materie. Strukturebenen der Materie werden aus einer bestimmten Menge von Objekten jeglicher Art gebildet und zeichnen sich durch eine besondere Art der Interaktion zwischen ihren Bestandteilen aus, in Bezug auf die drei Hauptsphären der objektiven Realität sehen diese Ebenen so aus (Tabelle 1).


Tabelle 1 – Strukturelle Ebenen der Materie


anorganische Natur	Natur leben	Gesellschaft
Submikroelementar	Biologische makromolekulare	Individuell
Mikroelementar	Mobilfunk	Die Familie
Nuklear	mikroorganisch	Kollektive
Atomar	Organe und Gewebe	Große soziale Gruppen (Klassen, Nationen)
Molekular	Ganzer Körper	Staat (Zivilgesellschaft)
Makro Level	Populationen	Staatliche Systeme
Megalevel (Planeten, Stern-Planeten-Systeme, Galaxien)	Biozönose	Menschheit als Ganzes
Megalevel (Metagalaxien)	Biosphäre	Noosphäre

Jede der Sphären der objektiven Realität umfasst eine Reihe miteinander verbundener Strukturebenen. Innerhalb dieser Ebenen dominieren Koordinationsbeziehungen und zwischen Ebenen - untergeordnete.


Eine systematische Untersuchung materieller Objekte beinhaltet nicht nur die Etablierung von Möglichkeiten zur Beschreibung der Beziehungen, Verbindungen und Strukturen vieler Elemente, sondern auch die Auswahl der systembildenden, d.h. sorgen für eine getrennte Funktion und Entwicklung des Systems. Eine systematische Herangehensweise an materielle Formationen impliziert die Möglichkeit, das betrachtete System auf einer höheren Ebene zu verstehen. Das System ist in der Regel durch eine hierarchische Struktur gekennzeichnet, d.h. sequentielle Einbeziehung eines Systems niedrigerer Ebene in ein System höherer Ebene.


Somit umfasst die Struktur der Materie auf der Ebene der unbelebten Natur (anorganisch) Elementarteilchen, Atome, Moleküle (Objekte der Mikrowelt, Makrokörper und Objekte der Megawelt: Planeten, Galaxien, Systeme von Metagalaxien usw.). Die Metagalaxie wird oft mit dem gesamten Universum identifiziert, aber das Universum wird im weitesten Sinne des Wortes verstanden, es ist identisch mit der gesamten materiellen Welt und bewegten Materie, die viele Metagalaxien und andere Weltraumsysteme umfassen kann.


Wildlife ist auch strukturiert. Es hebt die biologische Ebene und die soziale Ebene hervor. Die biologische Ebene umfasst Unterebenen:


– Makromoleküle (Nukleinsäuren, DNA, RNA, Proteine);


– Zellebene;


– mikroorganisch (Einzeller);


- Organe und Gewebe des Körpers als Ganzes;


- Population;


- Biozönose;


- biosphärisch.


Die Hauptbegriffe dieser Ebene auf den letzten drei Unterebenen sind die erklärungsbedürftigen Begriffe Biotop, Biozönose, Biosphäre.


Biotop – eine Ansammlung (Gemeinschaft) von Individuen derselben Art (z. B. ein Rudel Wölfe), die sich kreuzen und ihre eigene Art (Populationen) reproduzieren können.


Biozönose - eine Reihe von Populationen von Organismen, in denen die Abfallprodukte einiger die Bedingungen für die Existenz anderer Organismen sind, die ein Land- oder Wassergebiet bewohnen.


Die Biosphäre ist ein globales Lebenssystem, der Teil der geografischen Umgebung (unterer Teil der Atmosphäre, oberer Teil der Lithosphäre und Hydrosphäre), der Lebensraum für lebende Organismen ist und die für ihr Überleben notwendigen Bedingungen (Temperatur, Boden, etc.), entstanden durch Interaktion Biozönosen.


Die allgemeine Lebensgrundlage auf biologischer Ebene – der organische Stoffwechsel (Stoff-, Energie- und Informationsaustausch mit der Umwelt) – manifestiert sich auf einer der unterschiedlichen Unterebenen:


- Auf der Ebene der Organismen bedeutet Metabolismus Assimilation und Dissimilation durch intrazelluläre Transformationen;


- auf der Ebene der Ökosysteme (Biozönose) besteht sie aus einer Kette von Umwandlungen einer ursprünglich von Produzentenorganismen aufgenommenen Substanz durch Konsumorganismen und Zerstörerorganismen, die zu verschiedenen Arten gehören;


- Auf der Ebene der Biosphäre gibt es eine globale Zirkulation von Materie und Energie unter direkter Beteiligung von Faktoren kosmischen Ausmaßes.


Auf einer bestimmten Stufe der Entwicklung der Biosphäre entstehen besondere Populationen von Lebewesen, die dank ihrer Arbeitsfähigkeit eine Art Ebene gebildet haben – die soziale. Die soziale Realität ist in struktureller Hinsicht in Unterebenen unterteilt: Individuen, Familien, verschiedene Kollektive (Produktion), soziale Gruppen usw.


Die Strukturebene sozialer Aktivität steht in zweideutigen linearen Beziehungen zueinander (z. B. die Ebene der Nationen und die Ebene der Staaten). Aus der Verflechtung unterschiedlicher gesellschaftlicher Ebenen entsteht die Vorstellung von der Dominanz von Zufall und Chaos im gesellschaftlichen Handeln. Aber eine sorgfältige Analyse zeigt das Vorhandensein grundlegender Strukturen darin - die Hauptbereiche des öffentlichen Lebens, das sind die materiellen und produktiven, sozialen, politischen und spirituellen Bereiche, die ihre eigenen Gesetze und Strukturen haben. Sie alle sind gewissermaßen der sozioökonomischen Formation untergeordnet, tief strukturiert und bestimmen die genetische Einheit der gesellschaftlichen Entwicklung insgesamt.


Somit wird jeder der drei Bereiche der materiellen Realität aus einer Reihe spezifischer Strukturebenen gebildet, die innerhalb eines bestimmten Bereichs der Realität in strenger Reihenfolge angeordnet sind.


Der Übergang von einem Bereich zum anderen ist mit der Komplikation und Zunahme der Menge der gebildeten Faktoren verbunden, die die Integrität der Systeme gewährleisten. Innerhalb jeder der strukturellen Ebenen gibt es Unterordnungsbeziehungen (die molekulare Ebene schließt die atomare Ebene ein und nicht umgekehrt). Die Muster neuer Ebenen sind nicht reduzierbar auf die Ebenenmuster, auf deren Grundlage sie entstanden sind, und führen zu einer gegebenen Ebene der Materieorganisation. Aufbauorganisation, d.h. System, ist eine Existenzweise der Materie.


2. DREI "BILDER" DER BIOLOGIE. TRADITIONELLE ODER NATURALISTISCHE BIOLOGIE


Man kann auch von den drei Hauptrichtungen der Biologie oder bildlich gesprochen von den drei Bildern der Biologie sprechen:


1. Traditionelle oder naturalistische Biologie. Ihr Untersuchungsgegenstand ist die lebendige Natur in ihrem natürlichen Zustand und ihrer ungeteilten Integrität – der „Tempel der Natur“, wie Erasmus Darwin es nannte. Die Ursprünge der traditionellen Biologie reichen bis ins Mittelalter zurück, obwohl es ganz natürlich ist, hier an die Werke von Aristoteles zu erinnern, der die Probleme der Biologie und des biologischen Fortschritts betrachtete und versuchte, lebende Organismen („die Leiter der Natur“) zu systematisieren. Die Biologie zu einer eigenständigen Wissenschaft machen - die naturalistische Biologie fällt in das 18.-19. Jahrhundert. Die erste Stufe der naturalistischen Biologie war durch die Erstellung von Klassifikationen von Tieren und Pflanzen gekennzeichnet. Dazu gehören die bekannte Klassifikation von C. Linnaeus (1707 - 1778), die eine traditionelle Systematisierung der Pflanzenwelt darstellt, sowie die Klassifikation von J.-B. Lamarck, der einen evolutionären Ansatz zur Klassifizierung von Pflanzen und Tieren anwandte. Die traditionelle Biologie hat auch in der heutigen Zeit nicht an Bedeutung verloren. Als Beleg wird die Stellung der Ökologie sowohl in den Biowissenschaften als auch in allen Naturwissenschaften angeführt. Seine Positionen und Autorität sind derzeit sehr hoch und es basiert hauptsächlich auf den Prinzipien der traditionellen Biologie, da es die Beziehung von Organismen untereinander (biotische Faktoren) und mit der Umwelt (abiotische Faktoren) erforscht.


2. Funktionell-chemische Biologie, die die Konvergenz der Biologie mit den exakten physikalischen und chemischen Wissenschaften widerspiegelt. Ein Merkmal der physikalisch-chemischen Biologie ist die weit verbreitete Anwendung experimenteller Methoden, die es ermöglichen, lebende Materie auf submikroskopischer, supramolekularer und molekularer Ebene zu untersuchen. Einer der wichtigsten Bereiche der physikalischen und chemischen Biologie ist die Molekularbiologie – die Wissenschaft, die die Struktur von Makromolekülen untersucht, die der lebenden Materie zugrunde liegen. Die Biologie wird oft als eine der Leitwissenschaften des 21. Jahrhunderts bezeichnet.


Zu den wichtigsten experimentellen Methoden der physikalisch-chemischen Biologie gehören die Methode der markierten (radioaktiven) Atome, Methoden der Röntgenbeugungsanalyse und Elektronenmikroskopie, Fraktionierungsmethoden (z. B. Trennung verschiedener Aminosäuren), der Einsatz von Computern usw.


3. Evolutionsbiologie. Dieser Zweig der Biologie untersucht die Gesetzmäßigkeiten der historischen Entwicklung von Organismen. Gegenwärtig ist das Konzept des Evolutionismus tatsächlich zu einer Plattform geworden, auf der die Synthese von heterogenem und spezialisiertem Wissen stattfindet. Darwins Theorie ist das Herzstück der modernen Evolutionsbiologie. Es ist auch interessant, dass es Darwin einmal gelang, solche Fakten und Muster zu identifizieren, die universelle Bedeutung haben, d.h. Die von ihm geschaffene Theorie ist auf die Erklärung von Phänomenen anwendbar, die nicht nur in der belebten, sondern auch in der unbelebten Natur auftreten. Derzeit ist der evolutionäre Ansatz von allen Naturwissenschaften übernommen worden. Gleichzeitig ist die Evolutionsbiologie ein eigenständiges Wissensgebiet mit eigenen Problemstellungen, Forschungsmethoden und Entwicklungsperspektiven.


Derzeit wird versucht, diese drei Bereiche („Bilder“) der Biologie zu einer eigenständigen Disziplin – der Theoretischen Biologie – zusammenzufassen.


4. Theoretische Biologie. Das Ziel der theoretischen Biologie ist die Kenntnis der grundlegendsten und allgemeinsten Prinzipien, Gesetze und Eigenschaften, die der lebenden Materie zugrunde liegen. Hier vertreten verschiedene Studien unterschiedliche Meinungen zur Frage, was die Grundlage der theoretischen Biologie sein sollte. Betrachten wir einige davon:


Axiome der Biologie. BM Mednikov, ein prominenter Theoretiker und Experimentator, leitete 4 Axiome ab, die das Leben charakterisieren und es von "Nicht-Leben" unterscheiden.


Axiom 1. Alle lebenden Organismen müssen aus einem Phänotyp und einem Programm zu seiner Konstruktion (Genotyp) bestehen, das von Generation zu Generation vererbt wird. Nicht die Struktur wird vererbt, sondern die Beschreibung der Struktur und Anweisungen zu ihrer Herstellung. Ein Leben auf der Grundlage nur eines Genotyps oder eines Phänotyps ist unmöglich, weil in diesem Fall kann weder die Selbstreproduktion der Struktur noch ihre Selbsterhaltung gewährleistet werden. (D. Neumann, N. Wiener).


Axiom 2. Genetische Programme entstehen nicht neu, sondern werden matrixartig repliziert. Das Gen der vorherigen Generation wird als Matrix verwendet, auf der das Gen der nächsten Generation aufbaut. Leben ist Matrixkopieren, gefolgt von der Selbstorganisation von Kopien (N.K. Koltsov).


Axiom 3. Im Prozess der Übertragung von Generation zu Generation ändern sich genetische Programme aus vielen Gründen zufällig und ungerichtet, und nur zufällig erweisen sich diese Änderungen als adaptiv. Die Selektion zufälliger Veränderungen ist nicht nur die Grundlage der Evolution des Lebens, sondern auch der Grund für seine Entstehung, denn Selektion funktioniert nicht ohne Mutationen.


Axiom 4.
Im Prozess der Phänotypbildung werden zufällige Veränderungen in genetischen Programmen multipliziert, wodurch sie durch Umweltfaktoren selektiert werden können. Aufgrund der Verstärkung zufälliger Veränderungen in den Phänotypen ist die Evolution der belebten Natur grundsätzlich unvorhersehbar (N.V. Timofeev-Resovsky).


E.S. Bauer (1935) stellte das Prinzip des stabilen Nichtgleichgewichts lebender Systeme als Hauptmerkmal des Lebens auf.


L. Bertalanffy (1932) betrachtete biologische Objekte als offene Systeme in einem dynamischen Gleichgewichtszustand.


E. Schrödinger (1945), B.P. Astaurov vertrat die Entstehung der theoretischen Biologie nach dem Vorbild der theoretischen Physik.


S. Lem (1968) hat eine kybernetische Interpretation des Lebens vorgeschlagen.


5. AA Malinowski (1960) schlug mathematische und systemische Methoden als Grundlage der theoretischen Biologie vor.