9
1. ЕСТЕСТВОЗНАНИЕ КАК ОТРАСЛЬ НАУЧНОГО ПОЗНАНИЯ.
Естествознание - это раздел на-уки, основанный на воспроизводимой эмпирической проверке гипотез и создании теорий или эмпирических обобщений, описывающих природные явления.
Предмет естествознания -- факты и явления, которые воспринимаются нашими органами чувств. Задача учено-го -- обобщить эти факты и создать теоретическую мо-дель, включающую законы, управляющие явлениями природы. Следует различать факты опыта, эмпирические обобщения и теории, которые формулируют законы на-уки. Явления, например тяготение, непосредственно да-ны в опыте; законы науки, например закон всемирного тяготения, -- варианты объяснения явлений. Факты на-уки, будучи установленными, сохраняют свое постоянное значение; законы могут быть изменены в ходе развития науки, как, скажем, закон всемирного тяготения был скорректирован после создания теории относительности. Значение чувств и разума в процессе нахождения ис-тины -- сложный философский вопрос. В науке признает-ся истиной то положение, которое подтверждается вос-производимым опытом. Основной принцип естествознания гласит: знания о природе должны допускать эмпирическую проверку. Не в том смысле, что каждое частное утвержде-ние должно обязательно эмпирически проверяться, а в том, что опыт в конечном счете является решающим аргу-ментом принятия данной теории. Естествознание в полном смысле слова общезначимо и дает «родовую» истину, т.е. истину, пригодную и прини-маемую всеми людьми. Поэтому оно традиционно рас-сматривалось в качестве эталона научной объективности. Другой крупный комплекс наук -- обществознание, -- на-против, всегда был связан с групповыми ценностями и интересами, имеющимися как у самого ученого, так и в предмете исследования. Поэтому в методологии общест-воведения наряду с объективными методами исследова-ния приобретают большое значение переживание изучае-мого события, субъективное отношение к нему и т.п.
От технических наук естествознание отличается наце-ленностью на познание, а не на помощь в преобразовании мира, а от математики тем, что исследует природные, а не знаковые системы.
Следует учитывать различие между естественными и техническими науками, с одной стороны, и фундамен-тальными и прикладными -- с другой. Фундаментальные науки -- физика, химия, астрономия -- изучают базисные структуры мира, а прикладные занимаются применением результатов фундаментальных исследований для реше-ния как познавательных, так и социально-практических задач, В этом смысле все технические науки являются прикладными, но далеко не все прикладные науки отно-сятся к техническим. Такие науки, как физика металлов, физика полупроводников, являются естественными при-кладными дисциплинами, а металловедение, полупро-водниковая технология -- техническими прикладными науками.
Однако провести четкую грань между естественными, общественными и техническими науками в принципе нельзя, поскольку имеется целый ряд дисциплин, зани-мающих промежуточное положение или являющихся комплексными по своей сути. Так, на стыке естественных и общественных наук находится экономическая геогра-фия, на стыке естественных и технических -- бионика, а комплексной дисциплиной, которая включает и естест-венные, и общественные, и технические разделы, являет-ся социальная экология.
2. ТЕОРИЯ ЕДИНОГО ПОЛЯ: ЭЛЕКТРОСЛАБОЕ, ВЕЛИКОЕ
ОБЪЕДИНЕНИЕ, УНИВЕРСАЛЬНОЕ ПОЛЕ.
Известны четыре основных физических взаимодейст-вия, которые определяют структуру нашего мира: силь-ные, слабые, электромагнитные и гравитационные.
I. Сильные взаимодействия происходят между адронами (от греч. «адрос» -- сильный), к которым относятся барионы (греч. «барис» -- тяжелый) -- это нуклоны (протоны и нейтроны) и гипероны, и мезоны. Сильные взаимодейст-вия возможны только на малых расстояниях (радиус при-мерно 10"13 см).
Одно из проявлений сильных взаимодействий -- ядер-ные силы. Сильные взаимодействия открыты Э. Резерфордом в 1911 г. одновременно с открытием атомного ядра (этими силами объясняется рассеяние а-частиц, проходя-щих через вещество). Согласно гипотезе Юкавы (1935 г.) сильные взаимодействия состоят в испускании промежу-точной частицы -- переносчика ядерных сил. Это л-мезон, обнаруженный в 1947 г., с массой в 6 раз меньше массы ну-клона и найденные позже другие мезоны. Нуклоны окру-жены «облаками» мезонов.
Нуклоны могут приходить в возбужденные состоя-ния -- барионные резонансы -- и обмениваться при этом иными частицами. При столкновении барионов их обла-ка перекрываются и «возбуждаются», испуская частицы в направлении разлетающихся облаков. Из центральной области столкновения могут испускаться в различных направлениях более медленные вторичные частицы. Ядерные силы не зависят от заряда частиц. В сильных взаимодействиях величина заряда сохраняется.
Электромагнитное взаимодействие в 100--1000 раз слабее сильного взаимодействия. При нем происходит ис-пускание и поглощение «частиц света» -- фотонов.
Слабые взаимодействия слабее электромагнитного, но сильнее гравитационного. Радиус действия на два порядка меньше радиуса сильного взаимодействия. За счет слабого взаимодействия светит Солнце (протон превра-щается в нейтрон, позитрон и нейтрино). Испускаемое нейтрино обладает огромной проникающей способнос-тью -- оно проходит через железную плиту толщиной миллиард км. При слабых взаимодействиях меняется за-ряд частиц.
Слабое взаимодействие представляет собой не кон-тактное взаимодействие -- оно осуществляется путем об-мена промежуточными тяжелыми частицами -- бозонами, аналогичными фотону. Бозон виртуален и нестабилен.
IV. Гравитационное взаимодействие во много раз сла-бее электромагнитного. «Спустя 100 лет после того, как Ньютон открыл закон тяготения, Кулон обнаружил такую же зависимость электрической силы от расстояния. Но закон Ньютона и закон Кулона существенно различаются в следующих двух отношениях. Гравитационное притяже-ние существует всегда, в то время как электрические силы существуют только в том случае, если тела обладают элек-трическими зарядами. В законе тяготения имеется только притяжение, а электрические силы могут как притягивать, так и отталкивать» (Эйнштейн А., Инфельд Л. Цит. соч. С. 65).
Одна из главных задач современной физики -- создать общую теорию поля и физических взаимоотношений. Но действительное развитие науки далеко не всегда совпада-ет с планируемым.
Новый диалог с природой возникает и в результате изучения механизмов эволюции неживых систем в новой науке -- синергетике. «Установившееся в результате ее (науки -- А. Г.) успехов, ставшее для европейцев традици-онным видение мира -- взгляд со стороны. Человек ставит опыты, ищет объяснение их результатам, но сам себя час-тью изучаемой природы не считает. Он -- вне ее, выше. Теперь же начинают изучать природу изнутри, учитывать и наше личное присутствие во Вселенной, принимать во внимание наши чувства и эмоции» (Пригожий И. Краткий миг торжества).
3. ЛИПИДЫ И ИХ ФУНКЦИИ.
Переходя от проблемы происхождения жизни к про-блеме строения живого, отметим, что научное знание в этой области в большей степени достоверно за счет успе-хов, достигнутых новой наукой -- молекулярной биологи-ей. Можно сказать, что примерно в середине столетия произошла научная революция в биологии, вторая в на-шем веке после научной революции в физике, и благода-ря ей биология выбилась в лидеры «соревнования» между науками.
Во второй половине XX в. были выяснены веществен-ный состав, структура клетки и процессы, происходящие в ней. «Клетка -- это своего рода атом в биологии. Точно так же, как разные химические соединения сложены из атомов, так и живые организмы состоят из огромных скоплений клеток. Из работ физиков мы знаем, что все атомы очень похожи друг на друга: в центре каждого ато-ма находится массивное, положительно заряженное ядро, а вокруг него вращается облако электронов -- это как бы Солнечная система в миниатюре! Клетки, подобно ато-мам, также очень сходны друг с другом. Каждая клетка со-держит в середине плотное образование, названное ядром, которое плавает в «полужидкой» цитоплазме. Все вместе заключено в клеточную мембрану» (Кендрью Дж. Нить жиз-ни. М., 1968).
Основное вещество клетки -- белки, молекулы кото-рых обычно содержат несколько сот аминокислот и похо-жи на бусы или браслеты с брелоками, состоящими из главной и боковой цепей. У всех живых видов имеются свои особые белки, определяемые генетическим аппара-том. В клетке и происходит процесс воспроизводства бел-ков в соответствии с генетическим кодом организма. Без клетки генетический аппарат не мог бы существовать.
Если же случится, что в организм животного попадут вредные для него бактерии и другие инородные тела, то с ними вступает в бой иммунная система, в которую входят клетки. У низших животных они играют роль пищевари-тельных органов, а у высших животных, в том числе чело-века, их значение заключается именно в защите специфи-ческого строения данного организма (теория иммунитета разработана русским ученым И.И. Мечниковым).
О размерах клетки и содержании в ней веществ свиде-тельствует такая аналогия. «Представьте себе, что мы уве-личим человека до размеров Великобритании. Тогда одна его клетка будет примерно такой же величины, как фаб-ричное здание. Внутри клетки находятся большие моле-кулы, содержащие тысячи атомов, в том числе молекулы нуклеиновой кислоты. Так вот, даже при этом огромном увеличении, которое мы себе вообразили, молекулы нук-леиновой кислоты будут тоньше электрических прово-дов».
Сопоставление клетки с фабрикой не случайно. «Лю-бой живой организм можно уподобить гигантской фабри-ке, на которой производится множество разнообразных химических продуктов; на ней производится и энергия, приводящая в движение всю фабрику. Более того, она мо-жет воспроизводить самое себя (что для обычных фабрик совершенно невозможно!). И если теперь вспомнить, на-сколько сложны все эти производственные процессы, то станет ясно, что весь сложный комплекс операций, про-изводимых на фабрике, нельзя вести как попало, без должной организации, без подразделения на цеха, внутри которых установлены рядами станки и машины, и т.д. Иными словами, для того чтобы в живом организме все процессы протекали согласованно, необходима какая-то определенная организация составляющих его структур». Ученые выясняют, как работает эта «фабри-ка» и каков механизм ее воспроизводства.
Попадающие в организм белки расщепляются на ами-нокислоты, которые затем используются им для построе-ния собственных белков. Нуклеиновые кислоты создают ферменты, управляющие реакциями. Например, для одного процесса брожения нужна дюжина ферментов, каждый из которых управляет одной реакцией и действует только на строго определенный вид молекул. Все ферменты -- белки. Фермент похож на дирижера, который играет всегда со своим оркестром. В каждой клетке несколько тысяч «ди-рижеров-ферментов». Это станки и машины «фабрики».
В качестве примера процессов, проходящих в клетках и тканях организма, рассмотрим роль гемоглобина -- глобу-лярного белка красных кровяных клеток -- эритроцитов, цепи которого свернуты в сферу. По словам Дж. Кендрью, «...присутствием гемоглобина обусловлен красный цвет крови. Функция этого белка состоит в том, чтобы перено-сить кислород из легких к тканям. Гемоглобин обладает за-мечательной способностью связывать молекулярный кис-лород. Точнее говоря, одна молекула гемоглобина может связать одновременно четыре молекулы кислорода. В лег-ких, где давление кислорода выше, происходит присоеди-нение молекул кислорода к гемоглобину. Гемоглобин до-ставляет их к тканям, но там давление ниже, и кислород ос-вобождается. Далее происходит диффузия кислорода внутрь клеток. В клетке молекулы кислорода встречаются с другим белком -- миоглобином... Это как бы младший брат гемоглобина; его молекула в четыре раза меньше и способ-на связать не четыре, а только одну молекулу кислорода. Миоглобин тоже красный; этим объясняется красный цвет мяса. Молекулы кислорода переходят от гемоглобина к миоглобину, где и хранятся до тех пор, пока не потребуются клетке».
Страницы: 1, 2
