Концепции современного естествознания. Биология. Анисимов А.П. - 73 стр.

UptoLike

Составители: 

строит из простых неорганических веществ сложные органические вещества,
поддерживает свою целостность и развитие, тем самым противодействуя росту
энтропии.
Оказалось, что диссипативные процессы самоорганизации происходят и в
неживой природе. В 60-70-е годы XX века физиками открыты кооперативные
резонансные процессы элементарных частиц в лазере, происходящие под действием
внешнего света, а в химии открыты колебательные реакции, идущие по принципу
«химических часов». Причем движущей силой самоорганизующихся реакций,
пружиной химических часов может выступать такая незаметная на первый взгляд сила,
как гравитационное поле Земли. Колебательная химическая система, названная
брюсселятором, изучена отечественными учеными радиохимиком Б. П. Белоусовым и
биофизиком А. М. Жаботинским. При свободном поступлении в такую систему
химических субстратов и при наличии в ней катализаторов происходит реакция,
продукты которой удаляются, освобождая место для поступления новой порции
субстрата. Реакция идет по замкнутому циклу и в результате изменения концентрации
реагирующих веществ сопровождается образованием характерных пространственных
структур - в виде расходящихся колец на реакционной поверхности. Создается
впечатление пульсирующей, «живущей» химической системы.
Теоретическое объяснение и математическую модель процессов
самоорганизации диссипативных структур предложил бельгийский физико-химик И. Р.
Пригожин, получивший в 1977 г. за эту работу Нобелевскую премию. Назовем
основные положения синергетики, объясняющие механизм самоорганизующихся
процессов. С некоторыми из них мы уже хорошо знакомы.
1. Самоорганизующаяся система должна быть открытой - доступной для
обмена веществом, энергией и информацией с внешней средой.
2. Система должна быть неравновесной, то есть находиться достаточно далеко
от точки термодинамического равновесия (точка дезорганизации с максимальной
энтропией), так как вблизи этой точки наступает необратимое скатывание к
равновесному состоянию.
3. Образование нового порядка через флуктуации. В системе всегда возникают
флуктуации - случайные отклонения от среднего положения. По законам
саморегуляции они устраняются, но при достаточной неравновесности системы за счет
свободной энергии отклонения усиливаются, наступает момент бифуркации -
переломная точка в развитии системы, за которой возможно устойчивое отклонение от
прежнего состояния. Прежний порядок исчезает, возникает и закрепляется новый
порядок элементов в системе.
4. Самоорганизация ведет к новому порядку согласно принципу
обратной положительной связи, по которому отклонения в системе не
устраняются, а напротив, закрепляются и усиливаются.
5. Самоорганизация ведет к нарушению симметрии - структура и
свойства системы до и после точки бифуркации не симметричны, то есть
различаются в следствие необратимости процессов развития.
6. Самоорганизация возможна при некотором критическом количестве
элементов в системе, достаточном для возникновения их кооперативного поведения.
Путь к новому качеству возможен через изменение количества.
Разумеется, здесь приведены лишь самые необходимые условия
самоорганизации. В зависимости от уровня сложности развивающихся систем, могут
появляться и другие, частные факторы, необходимые и достаточные для полноценной
эволюции. Наша дальнейшая задача - найти эти факторы в процессах исторического
развития жизни на Земле. И первый вопрос - о происхождении жизни как таковой.
СЕГМЕНТ 31. ВОЗНИКНОВЕНИЕ ЖИЗНИ НА ЗЕМЛЕ
От античных времен до средних веков многие философы и ученые считали, что
живые организмы могут возникать из неживой материи. Но эта принципиально важная
строит из простых неорганических веществ сложные органические вещества,
поддерживает свою целостность и развитие, тем самым противодействуя росту
энтропии.
       Оказалось, что диссипативные процессы самоорганизации происходят и в
неживой природе. В 60-70-е годы XX века физиками открыты кооперативные
резонансные процессы элементарных частиц в лазере, происходящие под действием
внешнего света, а в химии открыты колебательные реакции, идущие по принципу
«химических часов». Причем движущей силой самоорганизующихся реакций,
пружиной химических часов может выступать такая незаметная на первый взгляд сила,
как гравитационное поле Земли. Колебательная химическая система, названная
брюсселятором, изучена отечественными учеными радиохимиком Б. П. Белоусовым и
биофизиком А. М. Жаботинским. При свободном поступлении в такую систему
химических субстратов и при наличии в ней катализаторов происходит реакция,
продукты которой удаляются, освобождая место для поступления новой порции
субстрата. Реакция идет по замкнутому циклу и в результате изменения концентрации
реагирующих веществ сопровождается образованием характерных пространственных
структур - в виде расходящихся колец на реакционной поверхности. Создается
впечатление пульсирующей, «живущей» химической системы.
       Теоретическое     объяснение    и    математическую     модель    процессов
самоорганизации диссипативных структур предложил бельгийский физико-химик И. Р.
Пригожин, получивший в 1977 г. за эту работу Нобелевскую премию. Назовем
основные положения синергетики, объясняющие механизм самоорганизующихся
процессов. С некоторыми из них мы уже хорошо знакомы.
       1. Самоорганизующаяся система должна быть открытой - доступной для
обмена веществом, энергией и информацией с внешней средой.
       2. Система должна быть неравновесной, то есть находиться достаточно далеко
от точки термодинамического равновесия (точка дезорганизации с максимальной
энтропией), так как вблизи этой точки наступает необратимое скатывание к
равновесному состоянию.
       3. Образование нового порядка через флуктуации. В системе всегда возникают
флуктуации - случайные отклонения от среднего положения. По законам
саморегуляции они устраняются, но при достаточной неравновесности системы за счет
свободной энергии отклонения усиливаются, наступает момент бифуркации -
переломная точка в развитии системы, за которой возможно устойчивое отклонение от
прежнего состояния. Прежний порядок исчезает, возникает и закрепляется новый
порядок элементов в системе.
       4. Самоорганизация ведет к новому порядку согласно принципу
       обратной положительной связи, по которому отклонения в системе не
устраняются, а напротив, закрепляются и усиливаются.
       5. Самоорганизация ведет к нарушению симметрии - структура и
       свойства системы до и после точки бифуркации не симметричны, то есть
различаются в следствие необратимости процессов развития.
       6. Самоорганизация возможна при некотором критическом количестве
элементов в системе, достаточном для возникновения их кооперативного поведения.
Путь к новому качеству возможен через изменение количества.
       Разумеется, здесь приведены лишь самые необходимые условия
самоорганизации. В зависимости от уровня сложности развивающихся систем, могут
появляться и другие, частные факторы, необходимые и достаточные для полноценной
эволюции. Наша дальнейшая задача - найти эти факторы в процессах исторического
развития жизни на Земле. И первый вопрос - о происхождении жизни как таковой.
           СЕГМЕНТ 31. ВОЗНИКНОВЕНИЕ ЖИЗНИ НА ЗЕМЛЕ
      От античных времен до средних веков многие философы и ученые считали, что
живые организмы могут возникать из неживой материи. Но эта принципиально важная