Учебное пособие для студентов, обучающихся по специальности «Биология»

Происхождение и эволюция Вселенной Анализ и сопоставление результатов ряда наблюдений, экспериментов, моделирования позволяют установить частные соотношения, связывающие между собой определенные стороны явления. Следующей ступенью является обобщение ряда частных соотношений в виде физического закона. Закон выражает конкретную форму взаимосвязи или взаимодействия между явлениями и телами, обусловленную их внутренней природой. Анализ физических законов дает возможность выдвинуть ту или иную рабочую гипотезу или разработать теорию, на которой основываются некоторые общие закономерности науки. Происхождение и эволюция вселенной Учение о Вселенной (космология) — один из важнейших элементов любой картины мира. В современной картине мира космология не просто описывает устройство Вселенной, а рассматривает Вселенную в ее развитии. Современная наука допускает, что Вселенная возникла из вакуума, который по современным представлениям является своеобразной формой материи, способной при определенных условиях приходить в «возбужденное состояние», вследствие чего в нем может образоваться поле, а из него — вещество. Рождение Вселенной «из ничего» означает с современной научной точки зрения ее самопроизвольное возникновение из вакуума, когда в отсутствие частиц происходит случайная флуктуация, представляющая собой появление виртуальных частиц, которые непрерывно рождаются и сразу же уничтожаются, участвуя во взаимодействиях, как и реальные частицы. Наиболее общепринятой в космологии является модель однородной изотропной нестационарной горячей расширяющейся Вселенной. Составной частью модели расширяющейся Вселенной является представление о Большом взрыве, происшедшем примерно 12—18 млрд лет назад. Начальное состояние Вселенной (так называемая сингулярная точка) обладало бесконечной плотностью, бесконечной кривизной пространства и взрывным, замедляющимся со временем расширением при высокой температуре, при которой могла существовать только смесь элементарных частиц (включая фотоны и нейтрино). Образовавшийся после взрыва сгусток плазмы начал расширяться все больше и больше под действием взрывной волны. Через секунды после начала Большого взрыва плотность материи с бесконечно большой величины упала до . Во Вселенной появилась смесь легких ядер водорода и гелия. Остальные химические элементы образовались из этого дозвездного вещества в результате ядерных реакций. В момент, когда возникли нейтральные атомы водорода и гелия, вещество стало прозрачным для фотонов, и они стали излучаться в мировое пространство. В настоящее время такой процесс наблюдается в виде реликтового излучения. Это явление находится в полном соответствии с моделью «горячей» Вселенной. Оно сохранилось до наших дней и наблюдается именно как реликт, или остаток, от эпохи образования нейтральных атомов водорода и гелия. В общих чертах формирование Вселенной, согласно стандартной модели, представляется следующим образом. Когда температура Вселенной после взрыва упала до 6 млрд градусов, первые 8 секунд после взрыва существовала в основном смесь электронов и позитронов. Пока эта смесь находилась в тепловом равновесии, количество частиц разного рода оставалось постоянным. Между частицами происходили непрерывные столкновения, в результате чего возникали пары фотонов, а из столкновения последних — электрон и позитрон. Дальнейшее расширение Вселенной сопровождалось понижением температуры. Предполагается, что одним из первых результатов расширения и соответственно охлаждения Вселенной было нарушение симметрии между веществом и антивеществом. На этой стадии возникли более тяжелые ядерные частицы — протоны и нейтроны. Самым же главным результатом микроэволюции Вселенной было образование незначительного перевеса вещества над излучением, которое оценивается примерно как излишек одного протона или нейтрона на миллиард фотонов. Процессы микроэволюции Вселенной, продолжавшиеся не менее 10 млрд лет, привели к образованию молекул и тем самым явились предпосылкой для начала, а затем и развертывания макроэволюции Вселенной, в результате которой и возникли окружающие нас макротела и разнообразные их системы вплоть до галактических. Освобождение гравитационных сил, происшедшее вследствие разрушения их симметрии с ядерными силами примерно через 700 тыс. лет после взрыва, привело к образованию звезд и галактик. В свою очередь гравитационные силы и ударные волны способствовали возникновению и развитию ядерных реакций внутри звезд и ядер галактик. Таким образом, микро- и макроэволюции взаимно обуславливали и дополняли друг друга, представляя собой две ветви единого процесса. Отдельно следует рассмотреть современные представления о биологической эволюции, которой предшествовала длительная предбиотическая эволюция, связанная с переходом от неорганической материи к органической, а затем к элементарным формам жизни. Предполагается, что по мере охлаждения Земли возникали все условия для постепенного образования органических молекул из неорганических. Возможно, недоставало лишь высокой температуры для химического синтеза, но возникновение такой температуры могло вызвать воздействие ультрафиолетовых лучей или электрических разрядов. Лучшему пониманию процессов происхождения жизни и дальнейшей ее эволюции может способствовать парадигма самоорганизации, с помощью которой можно объяснить, каким образом из неорганических молекул возникли органические, а из последних — первые живые клетки. Согласно гипотезе немецкого физикохимика М.Эйгена, процесс возникновения живых клеток тесно связан с взаимодействием нуклеотидов, являющихся материальными носителями информации, и протеинов (полипептидов), служащих катализаторами химических реакций. В процессе взаимодействия нуклеотиды под влиянием протеинов воспроизводят себя и в свою очередь передают информацию следующему за ним протеину, в результате возникает замкнутая автокаталитическая цепь, которую М.Эйген назвал гиперциклом. В ходе дальнейшей эволюции из них возникли первые живые клетки, сначала без ядер — прокариотами, а затем с ядрами — эукариоты. Как показывают современные исследования, на предбиотической стадии эволюции до возникновения первых живых клеток существовали материальные системы, обладавшие способностью к самовоспроизведению, метаболизму и развитию через мутации и конкуренцию с другими системами. Эти фундаментальные свойства, характеризующие жизнь, возникли из самоорганизации структур. В ходе эволюции принцип автокатализа, или самоускорения химических реакций, дополняется принципом самовоспроизведения целого циклически организованного процесса в гиперциклах. Воспроизведение компонентов гиперциклов, так же как и их объединение в новые гиперциклы, сопровождается быстрорастущим метаболизмом, связанным с синтезом богатых энергией молекул и выведением как «отбросов» бедных энергией молекул. Парадигма самоорганизации позволяет установить связь между неживым и живым в ходе эволюции, так что возникновение жизни представляется не чисто случайной и маловероятной комбинацией условий и предпосылок для ее появления. Если самоорганизация при наличии соответствующих условий может возникнуть в самом фундаменте здания материи, то вполне обоснованно предположить, что на более высоких уровнях самоорганизации она может закономерно привести к возникновению жизни во Вселенной.

Похожие:

	Учебное пособие по дисциплине «Биология и биоэкология» Пища как экологический фактор. Учебное пособие по дисциплине «Биология и биоэкология» для студентов, обучающихся по специальности...		Учебное пособие для студентов, обучающихся по специальности «Социально-культурный... Отчизноведение. Учебное пособие для студентов, обучающихся по специальности социально-культурный сервис и туризщм – Воронеж: вгпу,...
	Учебное пособие Москва 2014 министерство образования и науки российской федерации Учебное пособие предназначено для студентов и преподавателей исторических факультетов, обучающихся по специальности «История», а...		Учебное пособие для студентов высших учебных заведений, обучающихся... Г46 Гигиена труда : учебное пособие / авт сост. Л. В. Козачук. — Балашов : Изд-во «Николаев», 2005. — 60 с
	Учебное пособие автор: панкин сергей фёдорович объем 38,54 А. Л.... Методическое сопровождение к презентации урока для учащихся 8 класса по теме “зож основа счастливого человека”		Учебное пособие А информатики и икт в школьном образовании, а также методические примеры, образцы выполнения лабораторных работ в курсе Теории и...
	Психология Учебное пособие Учебное пособие предназначено для студентов заочного отделения и обучающихся в сокращенные сроки		Учебное пособие для студентов специальности 271200 «Технология продуктов... Учебное пособие предназначено для студентов вузов, аспирантов и преподавателей, может быть полезно практическим работникам
	Особенности наблюдения за д Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по специальности «Педиатрия». …		Учебно-методическое пособие самара 2005 удк 657 Рецензенты Учебное пособие предназначено для студентов заочного отделения Международного института рынка, обучающихся по специальности «Финансы...
	Учебное пособие по дисциплине «Теория государства и права» Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по очной, заочной формам, в том числе с использованием дистанционных технологий...		Гогунов Е. Н., Мартьянов Б. И. Г 58 Психология физического воспитания... Учебное пособие предназначено для студентов вузов, обучающихся по специальности «Физическая культура и спорт»
	Учебное пособие. / Сост Учебное пособие предназначено для студентов уровня Intermediate и Upper-Intermediate, обучающихся по специальности связи с общественностью,...		Учебно-методическое пособие Рекомендовано методической комиссией... Учебно-методическое пособие предназначено для студентов очной формы обучения для проведения теоретических и практических занятий...
	Российской Федерации Федеральное агентство по образованию Государственное... Учебно-методическое пособие предназначено для самостоятельной работы студентов заочного отделения биолого-почвенного факультета,...		Учебное пособие Допущено Научно-методическим советом по изучению... Учебное пособие предназначено для обучения по специальности «теология» ивключает план, информационный блок, вопросы для самопроверки,...