Курсовая работа
на тему:
Становление естествознания с древнейших времен по наши дни и современная картина мира
2006 год.
Природа – наш учитель и наш дом.
С древнейших времен человек находился в прочной взаимосвязи с окружающим миром. Он и был частью окружающего мира, природы в целом. Он являлся ее созданием, ее учеником, обитателем ее угодий. И с древнейших времен человек задавался вопросом, как же утроен окружающий его мир. Постепенно, с течением времени, медленно накапливались знания человека, зарождались первые науки о живой природе и окружающем мире, постепенно вошедшие в состав одной объединяющей их все науки – естествознания.
Первые предпосылки этой науки зарождаются на самой заре человечества, когда существо, некогда бывшее обезьяной, приобретает опыт и медленно превращается в человека. В этот период развития естествознания идет очень медленным путем, так как сознание человека находится еще на очень ранней стадии развития. Древний человек не может объяснить еще сложных природных явлений, не обладая достаточным количеством знаний. Он списывает все эти явления на божественную волю – кто-то более сильный и мудрый, чем он сам, решает все в этом мире за человека, он управляет природой и ее явлениями. Человек в этот период своего развития постепенно накапливает знания о природе, еще не имея возможности объяснить их с научной точки зрения, но уже объясняя с божественной.
Именно тогда процесс освоения мира, постижения реальности человеком разделяется на два потока: агрессивный путь освоения и путь гармонии.
Самые первые и древнейшие религии зарождаются в Египте и Междуречье. Жители этих мест поклоняются целому сонму божеств, каждое из которых отвечает за свои природные явления или просто занимает какую-то часть в жизни каждого человека. Но лишь несколькие избранные могут разговаривать с божествами и исполнять их волю. Это сословие получает название – жрецы. Именно они в дар от Богов получают определенные знания, они имеют право либо сохранить эти знания для будущих поколений, либо уничтожить. Они ведут летопись, проводят обряды, назначают правителей и занимают руководящие должности в государстве. В этот период времени знание является священным и божественным – следовательно, владеть им не могут простые смертные, лишь жрецы сосредотачивают в своих руках знания. Здесь господствует агрессивный путь освоения реальности – человек завоевывает окружающий мир и заставляет его служить себе. Мир существует как мастерская человека, в которой он творит ради своего блага и довольствия.
Гармоничный путь развития характерен для стран Востока, в которых главным и основным критерием познания окружающего мира было созерцание без какого-либо изменения. Люди не имели права вторгаться в обитель божию – окружающим мир, не должны были притрагиваться к нему и изменять то, что однажды было создано высшим разумом и не подлежало более изменению.
Поэтому цивилизации Запада развивались быстрее, так как полученные знания находили четкое практическое применение в повседневной жизни человека.
Постепенно происходит отмирание великих цивилизаций древности, и им на смену приходят новые. Начинается постепенное падение Египта и расцвет более молодого государства, несущего уже совершенно иной взгляд на культуру и знания – расцвет Античной Греции.
Для того чтобы понять ход развития науки и культуры в этом государстве нужно, прежде всего, понять общественный строй и уклад жизни самой Греции. Греция – торговая цивилизация, строй которой – это полисовая ситема, то есть каждый город и небольшая прилежащая к нему область земли является отдельным государством со своим укладом жизни и своими законами. Общий политический строй для всей Греции – демократия, а государством управляют философы – носители научной мысли. Это государство основано на зависимости одних людей от других, то есть Греция – рабовладельческое государство, которое зарождается на стыке нескольких величайших древних культур – культуры острова Крит и Египетской культуры. Греки перенимают множество обычаев и религиозных обрядов, постепенно накапливая чужие божественные культы, смешивают их со своими. И рождается новая цивилизация, в которой знание является высшим благом человека, призванным приблизить этого человека к Богу. Религия Древней Греции и последующей античности учит человека жить в гармонии с природой и прислушиваться к ее законам, к ее проявлениям. Человек считает себя лишь обитателем прекрасной школы – Природы, ее учеником, который получает знания и эти знания накапливает. Но при этом он к этим знаниям стремиться, он пытается понять и принять эти знания, каким-то образом с их помощью улучшить свою жизнь.
Человек античности жесток, рабство считается обычным и нормальным явлением, уважаются лишь те люди, которые имею рабов. Войны, постоянные конфликты с пограничными государствами характерны для Античной Греции. Именно с помощью освоения и присвоения себе других земель, культур, народов происходит накопление знания. Мысль о великом свободном эллине – человеке просвещенном и возвышающемся над всеми другими, - дает людям того времени стимул к быстрому развитию культуры и научного знания.
В это время господствуют натурфилософские представления о природе и знании в целом. Но, тем не менее, как и у любой рабовладельческой цивилизации у античности есть свои специфические черты. Например, разделение теоретического знания и практики. Знание доступно лишь привилегированному сословию, но не всему народу, большинство из которого составляют рабы и простые люди, вынужденные трудиться и просто не имеющие возможности и времени получать какие-либо знания. У привилегированного сословия практика считается трудом, а люди трудящиеся приравниваются к скоту, не уважаются и всячески отрицаются. Свободные греки пропагандируют философию и познание божественной воли, оставляя земной труд простым людям.
Присутствует отделение знания от мнения, ибо настоящим, истинным знанием обладает лишь природа, а человек может иметь свое мнение на окружающий мир как творение более низкого уровня, чем природа в целом. Высшая ценность античной цивилизации – знание ради знания, человек, обладающий знанием и мудростью, становится ближе к Богам.
Именно в это время и в этой стране зарождается такая наука, как философия. Это происходит в VI веке до нашей эры. Философская мысль античности разделяется на два потока – стихийный материализм и идеализм.
Первые философы начинают создавать свои собственные картины окружающего мира и теории происхождения сущего. Так философ Анаксимандр из города Милены, стихийный материалист, в VII-VI веках до нашей эры создает первую механическую модель Космоса. Центром он представляет Землю, имеющую форму цилиндра, вокруг которого вращаются колеса с ободами – Солнце и Луна, причем Солнце больше земли в 28 раз, Луна больше земли в 16 раз. Сама Земля представляет собой круглый диск, сверху над ним полусферой располагается небо, где обитают боги, а под поверхностью диска Земли в такой же полусфере лежит Тартар.
Многие философы античности занимаются созданием собственных моделей мира. Так с VII по III века до нашей эры происходит постепенная выработка научного знания и концепции мироустройства. Свои теории представляют миру такие яркие ученые, как Фалес, Анаксимандр, Ксенофонт, Парменид, Зенон, Гераклит, Анаксагор, Эмпедоктрум, Геродот, Пифагор, Филофай, Гиппократ, Архип, Протагор, Евдокс, Сократ, Платон, Аристотель и др. Наука создается по определенным направлениям, некоторые из которых, это: создание целостных картин мира с геоцентрическим строением Вселенной, развитие математики и других дисциплин. Постепенно развивается теоретическое сознание, натурфилософская идеология.
Античность и философская мысль этого периода истории дает будущим поколениям огромное количество зародышей новых наук. Практически все известные ныне науки присутствует в очень слабо развитом состоянии в античности. Таким образом, можно сделать вывод, что этот период истории оказал огромное влияние на все последующие эпохи развития научной мысли.
Практически все античные философы занимались такой наукой, как математика. Она являлась важнейшей наукой и точкой опоры в учениях большинства философов. До наших дней дошло огромное количество разделов математики, разработанные именно античными авторами. Так это Евклидова геометрия, математика Пифагора, Фалеса и других ученых. Именно эта наука получила в античности наибольшее развитие.
Одним из виднейших философов античности является Демокрит, положивший начало таких наук, как физика, химия материальная биология своим важнейшим теоретическим предположением о том, что вся Вселенная состоит из мельчайших материальных частиц – атомов и незаполненного пространства – пустоты.
Демокрит жил в 460-370 гг. до нашей эры. Его учение состоит из нескольких теорий, многие из которых были очень важны для развития науки в целом. Так, например, он предположил, что атомы, из которых состоит Вселенная, неуничтожимы, вечны, а, следовательно, и сама Вселенная тоже вечна. Атомы – это неизменные, неделимые, непроницаемые кирпичики мироздания, находящиеся в постоянном движении и изменяющие свое положение в пространстве. Они также различны по форме и величине, самые малые из них по форме сферические, составляют вещество души и человеческой мысли. Все предметы образуются из комбинаций атомов разных форм. К тому же существует огромное количество миров, каждый из которых находится на своей ступени развития. Атомы не могут превышать известной величины. Число базовых форм ограниченно, причем атомы содержат в себе источник жизни.
Эти предположения позже сыграют огромную историческую роль и не все, но будут подтверждены позже исследованиями в области молекулярного строения вещества уже в конце XIX начале XX века нашей эры.
Представителем идеалистической философии является такой масштабный ученый античности как Платон. Главной основой его учения является разделения мира на мир Идей и мир Вещей, не связанные друг с другом. Идеи, как их понимает Платон, совершенно запредельны, невыразимы ни в каких образах чувственного опыта, ни в каких понятиях и категориях числа, пространства и времени. Реально существует, согласно Платону, не чувственный предмет, а лишь его умопостигаемая, бестелесная, не воспринимаемая чувствами сущность, но в то же время идея существует сама по себе, независимо от обнимаемых ею многочисленных одноименных чувственных предметов, существует как общее для всех этих предметов. Платон утверждает, что стремление к счастью вложено в людей самим богом. Бог — истинное бытие, он необходимо полагает себя в ином бытии, которое уже не истинно. С другой стороны, неистинное бытие, стремится утвердить себя в истинном бытие. Поэтому человек влечется к божеству. Желая познать благо, он стремится познать бога: желая обладать благами, он стремится стать причастным к сущности бога.
Чувственный мир есть нечто среднее между сферами истинно-сущего и не-сущего. И это срединное положение чувственных вещей между миром бытия и небытия не следует понимать так, будто над миром чувственных вещей непосредственно возвышается мир идей. Между областью идей и областью вещей у Платона находится еще «душа мира». Чувственный мир — порождение мира идей и мира материи. Каждая вещь чувственного мира имеет отношение и к идее, и к материи. Идее, она обязана всем, что в ней относится к бытию, — всем, что в ней вечно, неизменно. Поскольку чувственная вещь относится к своей идее, она есть ее несовершенное, искаженное отображение. Поскольку же чувственная вещь имеет отношение к матери», она причастна к небытию, в ней нет ничего истинно существующего.
Второй замечательный ученый античности, личность столь же масштабная, что и Платон, - это Аристотель. Он предлагает миру новую модель строения Вселенной, тоже геоцентрическую, но на этот раз делает предположение о замкнутости Вселенной. Эта модель мироздания будет использоваться учеными в течение очень долгого периода времени до новейшего открытия Николая Коперника и первой научно-технической революции в истории Земли. Аристотель является первым ученым античности. Который попытался в своих учениях объединить обе ветви развития философской мысли: и стихийный материализм и идеализм.
Аристотель является создателем самой обширной научной системы из существующих в античности. Она опиралась на обширный эмпирический материал, как из области естествознания, так и из области общественных наук, который систематически собирали и накапливали его ученики. Научная деятельность Аристотеля - это не только вершина античного философского мышления, она была и большим вкладом практически во все тогда известные научные области: были созданы новые научные направления, он вместе с учениками систематизировал науки, определил предмет и методы отдельных наук. Написал более 150 научных трудов и трактатов.
У обоих ученых было множество последователей, поддерживающих и развивающих их учения и идеи. В античной мысли появилось даже такое направление, как Неоплатония, состоящее из последователей Платона, многие из которых дополняли его учения и старались переосмыслить картину мира, им созданную.
Еще одним замечательным ученым античности является Архимед, бывшей представителем стихийного материализма. Именно Архимед ввел понятие практики как иллюстрации научного знания. Он является создателем огромного количества боевых машин и всевозможных механизмов, которые служили для облегчения труда человека. Он создает механическую модель Вселенной, пытается соединить геометрическую статику с механической динамикой.
Но постепенно эпоха античности прекращает свое существование. Происходит завоевание Греции Римом, расцвет и постепенный упадок римской цивилизации. На смену многобожию древнего мира приходит новая религия христианства, и наступает новый период истории, получивший название Средневековья. Он начинается в 476 году нашей эры падением Римской цивилизации и завершается в XVII веке. Средневековье проходит три четыре стадии своего развития соответственно: Ранее, Развитое и Позднее Средневековье, Эпоха Возрождения или Ренессанс.
Новая цивилизация опять-таки зарождается все же из античного мира – то есть перенимает агрессивный путь освоения реальности. В Раннем Средневековье это еще не заметно, так как в это время происходит лишь укрепление церковной доктрины, но позднее развитие всей науки и научной мысли идет только этим, агрессивным путем.
В Раннем Средневековье из-за широкого распространения христианства, становления его господствующей религией, происходит отказ от античного наследия как от языческих заблуждений и мифов. Мир делится на две части: европейский и арабский миры. В Европе господствует теология – наука о божественном, любое знание служит лишь для того, чтобы доказать догмы Библии, другое знание, противоречащее библейским канонам, преследуется и уничтожается. Арабский мир наоборот сохраняет античное знание и ценности. Здесь развиваются такие науки как астрономия, математика, физика, география, медицина, алхимия. Огромное количество арабских ученых развивают и преумножают открытия античности, накапливают знания для будущих поколений.
Эпоха крестовых походов Развитого средневековья постепенно расширяет мировоззрение Европы, происходит постепенное возрождение античного знания в Европе. Стоит здесь упомянуть Фому Аквинского, ставшего видной фигурой Развитого Средневековья, человека, который является последователем Аристотеля и привносит его учение в мир европейской науки. В это время открываются в Европе первые университеты в Париже, Оксфорде, Кембридже и других городах. Появляются фигуры новых ученых, например Томас Брадвардин, автор обширного трактата о пропорциях. Происходит постепенное формирование студенческо-преподавательского сообщества, имеющего такие черты, как полное отсутствие государственных границ, то есть странствующий образ жизни, странствие научной мысли по Европе, преподается в университетах латинский язык и наука, складывается этика научного сообщества. Получает широкое развитие алхимия – наука, предшествующая современной химии. Пока она еще служит для поисков смысла человеческой жизни, попыток создать эликсир вечной жизни и философский камень – вещество, при добавлении которого к любому металлу получается золото. Но в результате этих первых опытов происходит накопление знаний о свойствах веществ, соединений, сплавов, кислот, щелочей, создание первых минеральных красок и приборов для опытов, способов воздействия на различные вещества. Начинаются первые географические открытия – братья Вивальди из вены огибают Африканское побережье, Марко Поло путешествует в центральную Азию и Китай, создаются первые географические карты и атласы. Развиваются такие науки как астрономия, механика, физика.
Одной из самых значимых фигур этого периода является фигура Роджера Бэкона, последователя Аристотеля и ученого. Жил он в 1214-1294 гг. Наука по Бэкону – это знание принципов и фактов, он не отделяет практику от теории. Любой опыт для него делится на две составляющих: внутренний (озарение) и внешний (чувственный), он выделяет три способа познания: авторитет, рассуждение и опыт. Именно Бэкон первым задумывается о проектном мышлении – то есть таком способе совершения открытий, при котором что-либо доказывается ради какого-то результата, а не просто ради познания, вещи создаются уже для определенного вида употребления, а не просто ради изучения явлений природы и вещей. Роджеру Бэкону принадлежат работы по строению человеческого глаза, труды по физике и другим наукам Средневековья. Он считал, что высшее знание – это умение проводить опыты, а повседневный труд – источник научного знания.
Позднее средневековье характеризуется уже более развитым научным знанием. Происходит переход к идее подтверждения любой теории практикой, к опытному знанию. Начинается первая научно техническая революция – Николай Коперник создает гелиоцентрическую модель Вселенной, используемую до наших дней. Он предполагает и доказывает, что в центре нашей Вселенной находится Солнце, вокруг которого и движутся остальные планеты по определенным орбитам, вращаясь не только вокруг Солнца, но и вокруг самих себя. Эта теория идет в разрез с теологической моделью мира, созданной Библией, поэтому ученый терпит всяческие гонения от церкви и погибает от ее рук. Но теория не исчезает и начинает развиваться другими учеными, пока еще подпольно, но вскоре начнется Эпоха Возрождения, когда знание вырвется из-под гнета церковной идеологии и будет служить всему миру. В Позднем Средневековье происходит огромное количество научных открытий во всех естественных областях наук, знание к концу позднего Средневековья полностью становится опытным.
Происходит переход от Средневековья к Эпохе Возрождения, в которой главной ценностью всего становится человеческая жизнь. Философия этой эпохи – гуманизм. Но при этом человек перемещает свой взгляд на освоение окружающего мира. Если раньше он завоевывал знание других народов, то теперь он борется за знание с окружающим миром. Огромное количество ученых, философов, художников и писателей трудятся в это время над созданием шедевров мировой классики и науки. Человек приходит к мысли, что раз он творение Бога, созданное по Его образу и подобию, значит, он является Творцом на земле. Природа превращается в мастерскую человека, в которой он работает, изменяя и улучшая ее для собственной жизни. Пожалуй, главной фигурой этой эпохи является Леонардо да Винчи, художник, математик, естествоиспытатель, ученый, механик. Помимо прекрасных картин, восхваляющих строение и красоту человеческого тела, он занимается конструированием и созданием огромного количества механизмов, намного опередивших свое время. Так он конструирует первые модели парашютов и летательных аппаратов, которые будут созданы только к концу XIX века. Он занимается также строением и анатомией человеческого тела, ставит всевозможные опыты и эксперименты, изучает человеческие органы, их строение и функции. Бьется над созданием идеального числа, объединяющего всю природу, и находит его, доказывая пропорциональность человеческого тела и всей окружающей природы. Его перу принадлежат трактаты по физике и математике, анатомии и механике. Его прекрасные рисунки и картины до сих пор будоражат сознание людей всего мира.
Начинается вторая научно-техническая революция – переход от ручного труда к мануфактурному, создание коллективных объединений рабочих – цехов, специализация труда. В Европе создается огромное количество мануфактур, возникает явление конкуренции. Множество людей обретают работу, но при этом их труд узко специализирован, поэтому выпуск продукции идет достаточно медленным путем. Это обстоятельство дает толчок к началу третьей НТР, в результате которой происходит переход к индустриализации уже в XVIII веке. Производство становится конвейерным, строится огромное количество заводов и предприятий, Европейская научная мысль развивается огромными темпами. Теперь, когда выпуск продукции фабрик идет очень быстрыми темпами, люди задумываются о том, как улучшить качество товаров с помощью новых механизмов. Человек приходит к мысли, что он в силах максимально облегчить сове существование, и начинает совершать новые открытия во всех областях наук. Так в XIX веке открывается радиоактивность и излучение, начинается изучение молекулярного строения частиц, открытия в области химии. В период с XVIII по XIX век Ньютон совершает открытие закона всемирного тяготения, Менделеев составляет свою таблицу элементов, Дарвин публикует теорию эволюции. Научная мысль движется все более и более быстрыми темпами. Начинается постепенный переход к эпохе пост-индустриализации, эпохе информационных технологий – четвертый этан НТР, когда развитие общества и науки достигает больших высот, главной целью промышленного прогресса становится обилие информации, целью прогресса – передача этой информации. Общество переходит на новый этап, в котором управление окружающим миром осуществляется человеком силой мысли – информацией, которую он передает на огромных расстояниях во все уголки окружающего мира и ближайшего Космоса.
Современная наука, ставящая своей целью быстрое освоение и преобразование окружающего мира для удобства и комфорта жизни человека, развивается во всех направлениях, большинство из которых – естественно-научные. Но, пожалуй, самым главным пунктом научного знания современности является теория происхождения самой Земли и жизни на Земле. Прежде всего, нужно рассмотреть именно нашу планету с момента ее возникновения и до наших дней, ибо все науки, существующие ныне, проистекают исключительно из знания о нашей планете и ее частях, явлениях природы, взаимосвязи ее с Вселенной.
Сначала, на мой взгляд, стоит рассмотреть саму Вселенную, его строение и состав.
Вселенная огромна и бесконечна. Все небесные тела и системы поражают разнообразием свойств, сложностью строения. Хотя сама Вселенная в высшей степени однообразна и проста. Ее главное свойство – однородность. У Вселенной есть и еще одно важнейшее свойство, но о нем до конца 20-х годов 20-го века никто не догадывался: Вселенная находится в движении – она расширяется. Расстояние между скоплениями и сверхскоплениями постоянно возрастает. Они как бы разбегаются друг от друга. Настоящий переворот в науке о Вселенной произвели в 1922–24гг. работы петербургского математика А.А. Фридмана. Опираясь на только что созданную тогда Эйнштейном общую теорию относительности, он математически доказал, что мир – это не нечто застывшее и неизменное. Как единое целое он живет своей динамической жизнью, изменяется во времени, расширяясь или сжимаясь по строго определенным законам. Окончательно решить, расширяется Вселенная или сжимается, помогли наблюдения в 1928-29гг. Хабблу. Он обнаружил, что далекие Галактики и целые их коллективы разбегаются от Земли во все стороны. В соответствии с предсказаниями Фридмана именно так и должно выглядеть общее расширение Вселенной. Если Вселенная расширяется, значит, в далеком прошлом скопления и сверхскопления были ближе друг к другу. Более того, из теории Фридмана следует, что 15-20 миллиардов лет назад ни звезд, ни Галактик еще не существовало, и все вещество было перемешано и сжато до колоссальной плотности. Это вещество имело тогда и чудовищно высокую температуру.
Солнце - одна из миллиардов звезд. Есть звезды гораздо больше Солнца (гиганты), есть и меньше него (карлики), Солнце ближе по своим свойствам к карликовым звездам, чем к гигантам. Есть звезды горячие (они имеют бело-голубоватый цвет и температуру свыше 10000 градусов на поверхности, а некоторые до ста тысяч градусов), есть холодные звезды (они красные, температура поверхности около 3 тысяч градусов). Звезды находятся очень далеко от Земли, до ближайшей звезды лететь со скоростью света (300000 км/с) целых 4 года, тогда как до Солнца можно долететь с такой скоростью за 8 минут. Некоторые звезды образуют пары, тройки (двойные, тройные звезды) и группы (рассеянные звездные скопления). Существуют и шаровые звездные скопления, они содержат десятки и сотни звезд и имеют форму шара, с концентрацией звезд к центру. В рассеянных скоплениях собраны молодые звезды, а шаровые скопления очень древние, в них звезды старые. Возле некоторых звезд существуют планеты. Есть ли на них жизнь, а тем более цивилизации, пока не установлено. Но они вполне могут существовать.
Галактика имеет центр (ядро), плоские спиральные рукава, в которых сосредоточено большинство звезд, и периферию, объемное облако из редких звезд. Звезды движутся в пространстве, они рождаются, живут и умирают. Такие звезды, как Солнце, живут примерно 10-15 миллиардов лет, и Солнце - звезда среднего возраста. Так что ему светить еще очень долго. Массивные и горячие звезды сгорают быстрее, и могут взрываться как сверхновые звезды, оставляя после себя очень маленькие и сверхплотные образования - белые карлики, нейтронные звезды или черные дыры, в которых плотность материи столь высока, что никакие частицы не могут преодолеть силы тяготения и вырваться оттуда. Кроме звезд, в Галактике содержатся облака космической пыли и газа, образующие туманности. Плоскость Галактики, где максимальное число звезд, газа и пыли, видна на небе как Млечный Путь.
Величайшим достижением современной космологии стала модель расширяющейся Вселенной, названная теорией Большого взрыва. Согласно этой теории, всё наблюдаемое пространство расширяется. Но что же было в самом начале? Всё вещество в Космосе в какой-то начальный момент было сдавлено буквально в ничто - спрессовано в одну-единственную точку. Оно имело фантастически огромную плотность - её практически невозможно себе представить, она выражается числом, в котором после единицы стоят 96 нулей, - и столь же невообразимо высокую температуру. Астрономы назвали такое состояние сингулярностью. В силу каких-то причин это удивительное равновесие было внезапно разрушено действием гравитационных. Этому моменту учёные дали название "Большой взрыв".
После Большого взрыва начинается развитие Космоса. Вселенная начала расширяться и остывать. Земля образовалась из рассеянного газопылевого вещества в протосолнечной системе. Сначала образуется Солнце и уплощенная вращающаяся туманность под влиянием взрыва сверхновой звезды, происходит эволюция Солнца и этой туманности. Пыльная плазма конденсируется вокруг Солнца в кольца, образуются планетозимали, а из них образуются планеты. В результате радиоактивного нагрева дифференцировалась оболочка или геосфера Земли. Более тяжелый материал формировал ядро (из никеля и серы), а в мантии содержались более легкие элементы. Планета разогревалась вследствие соударения частиц и вследствие действия радиоактивных элементов (уже вымерших). В результате происходило плотное (в ядре) и частичное (в мантии) плавление вещества. Вследствие этой метеоритной энергии выделились летательные вещества, и образовалась поверхность Земли.
Начинается геологическое развитие Земли.
Возраст нашей планеты исчисляется миллиардами лет, и на каждом временном промежутке происходят какие-то изменения в строении земной коры, поэтому была создана определенная градация развития Земли по времени. Самое крупное деление – эоны, которые в свою очередь подразделяются на эры, а те на периоды. Эонов в истории Земли было всего два, последний длиться и в наши дни. Итак, это эон Криптозой и эон Фанерозой, в котором мы сейчас и живем. Эон Криптозой разделяется на три эры: катархей, архей и протерозой. До сих пор еще неизвестно, что происходило с Земной корой во время катархея, но ученые выяснили, что в архее постепенно формируется земная кора. В это время она еще очень тонкая, подвержена постоянным растяжениям и разрывам, к поверхности устремляется базальтовая магма, заполняя собой прогибы поверхности, которые позже получают название зеленокаменных поясов. Образуется первичный гористый рельеф, происходит массовое образование нормальных гранитов, и им заканчивается архейская эра. Именно в архее зарождается жизнь, пока еще на уровне бактерий и водорослей, к концу этой эры начинают образовываться строматолиты – водорослевые постройки, начинается постепенное изменение атмосферы, в которой возникает кислород.
Начинается следующая эра – протерозой, во время которой происходит образование складчатых систем пород, образовывается зрелая кора, существующая уже на 60-80% всей суши, которая представляет собой супер-континент Мегагея, омываемым огромным океаном Мегаталасса. Вскоре этот материк раскалывается на несколько меньших материков, которые после долгих перестроений, наконец, распадаются на современные континенты к концу палеогена. На заре эона Фанерозоя появляются первые беспозвоночные, не имеющие еще пока раковых панцирей. В селурском периоде начинается выход на сушу растений, которые в конце девона уже образуют леса, в селуре широкое распространение также получают рыбы, в карбоне появляются земноводные. Человек появляется только в конце позднего креацина.
Так выглядит процесс возникновения и развития жизни на Земле с точки зрения науки.
Но он был бы не полным, не в точности бы описывал развитие жизни, если бы не было огромного количества других естественных наук, описывающих отдельные разделы развития нашей планеты и Вселенной в целом. О возникновении и развитие этих наук уже говорилось в начале это работы, теперь же мне бы хотелось немного рассказать о каждой науки в отдельности, описав их с точки зрения современности.
Начнем с науки, описывающей состав веществ, из которых состоит все живое на Земле. Это наука – химия.
Современная химия – наука, развивающаяся с начала средневековья и до наших дней. Огромное количество ученых занималось развитием химии. Первое научное определение химического элемента было сформулировано английским ученым Бойлем, французский ученый Лавуазье открыл элемент кислород и его свойства, впервые систематизировал химические элементы по атомной массе. Позже недостатки его теории исправил в своей таблице русский ученый Менделеев. Этими учеными было положено серьезное изучение химии и химических элементов. С XVIII по XX век химия сделала огромный ша вперед. Было открыто множество новых элементов, были изучены их свойства и созданы на их основе новые материалы, продвинувшие промышленное развитие мира в целом далеко вперед.
Еще одна наука – физика – описывает окружающий мир с точки зрения процессов, происходящих на Земле и в Космосе, их взаимосвязь и считается одной из важнейших наук об окружающем мире и его явлениях.
Физика тоже развивалась со времен средневековья очень быстрыми темпами. Ученый Паскаль подготовил почву для открытого позже Ньютоном закона всемирного тяготения. Он предложил гипотезу атмосферного давления, сформулировал закон давления жидкостей, который впоследствии получил его имя, заложил основы новым математических наук – теории вероятности и математического анализа. Разработал комбинаторику. Ньютон превратил физику в уникальную область человеческих знаний, методы которой обладают почти универсальной приложимостью. Суть предложенной им методологии: любое явление можно представить упрощенной моделью, в которой любые предметы могут считаться материальными точками или их совокупностью, а их взаимодействие описывается тем или иным законом. Для модели пишется уравнение, затем оно каким-либо способом решается, а получившееся решение вновь расшифровывается для реальных объектов задачи – молекул, галактик, аминокислот и т.д. Ничего подобного не существовало в предшествующей физике, заимствовавшей свои принципиальные черты из философии Аристотеля. В XIX веке была создана классическая электродинамика – теория электромагнитного взаимодействия в макромире. В ее разработке принимали участие многие ученые. Эрстед впервые заметил, что при прохождении электрического тока, лежащая рядом магнитная стрелка начинает отклоняться. Ампер исследовал проводники с током, определив, что если токи в проводниках, расположенных параллельно друг другу, текут в одном направлении, то проводники притягиваются, эти же проводники отталкиваются, когда токи в них проходят во взаимно противоположных направлениях. Майкл Фарадей доказал окончательно, что электричество и магнетизм неразрывно связаны. Он обнаружил явление, которое получило название - электромагнитная индукция. Первым предложил понятие об электрическом и магнитном поле, окружающем магниты и проводники с током. Несколько десятилетий спустя выдающийся английский физик Джеймс Кларк Максвелл разовьет идею Фарадея, облечет ее в ясную и точную математическую форму единой концепции электромагнитного поля, и оно займет важнейшее место практически во всех разделах физики. Теория Максвелла объясняла и объединяла многие непонятные до него электромагнитные явления. Свет, по мнению Максвелла, лишь один из видов электромагнитных колебаний, существующих в природе. Теория Максвелла была подтверждена, когда Генрих Герц экспериментально обнаружил электромагнитные волны, вызванные движением электрических зарядов. Позже Эйнштейн разработал теорию относительности, которая стала основой для новых космических открытий, для полета человека в Космос, для нового взгляда на Вселенную. Эксперименты Резерфорда позволили выяснить строение атома – вокруг тяжелого ядра вращаются легкие электроны.
Биология также как и предыдущие науки развивалась постепенно. До XVIII века она развивалась лишь как определенные представления о природе в учениях философов и естествоиспытателей. Но наукой она становится только в XVIII–XIX веках. В процессе ее становления выделяют три основных этапа: традиционный (Карл Линней), эволюционный (Чарльз Дарвин), молекулярно-генетический (Грегор Мендель). Впервые пытался систематизировать все живые организмы именно Карл Линней, его систему позже подкорректировал и дополнил Чарльз Дарвин. Грегор Мендель позже совершил открытия в области генетики – открыл законы наследственности.
Генетика как наука возникла только в XIX веке, до этого существуя лишь как часть биологии. И за период XIX-XX век получила широкое распространение во многих странах мира. Опорным пунктом этой науки является изучение клетки и клеточного строения для объяснения всех процессов, происходящих в живом организме и в мире в целом. Все живые организмы на Земле состоят из клеток, то есть имеют клеточное строение, но у всех существ это строение разное. Так все живое на Земле делят на растений и животных, которые отличается друг от друга структурой клеток, способом питания и способностью к передвижению. Существуют и переходные формы, имеющие свойства и растений и животных, например такое растение как эвглена зеленая или кристаллы, так же имеющие некоторые свойства живых организмов, но остающиеся, тем не менее, неживыми породами.
Во второй половине XX века были выяснены вещественный состав, структура и процессы, происходящие в клетке. Подобно атомам клетка имеет в самом своем центре ядро, плавающее в полужидкой цитоплазме, все это заключается в клеточную мембрану. Основное вещество, содержащиеся в клетке, - это белки, которые содержат аминокислоты. В результате процессов в живом организме белки расщепляются на аминокислоты, которые потом используются для построения новых белков. Главным хранителем информации в клетке являются нити ДНК, состоящие из 2ух цепей, которые идут в противоположных направлениях, закручиваются друг вокруг друга и образуют спираль. Эти нити содержат азот и выполняют три функции: самовоспроизведение, хранение и реализация наследственной информации.
Воспроизводство жизни проходит три этапа: оплодотворение, воспроизводство наследственных признаков обоих полов-родителей и деление клеток, в результате которого и вырастает целый организм. Клетка делится двумя способами – способом митоза и мейоза. Митоз – это деление ядра, при котором образуются два дочерних ядра с наборами хромосом, идентичными родительской клетке. Этим способом делятся все соматические клетки. При мейозном делении ядро делится на четыре дочерних, каждое из которых имеет запас хромосом вдвое меньший, чем у родительской клетки. Таким образом, делятся только половые клетки, отвечающие в организме человека за хранение и передачу наследственной информации.
Первым ученым в области генетики был Грегор Мендель, именно ему принадлежит открытие законов наследственности. После еще один ученый Август Вейсман в результате исследований открыл, что в живом организме особую категорию составляют половые клетки, этим же вопросом занимался замечательный русский ученый Вавилов. Гуго де Фриз открывает существование наследуемых мутаций, предполагает, что новые виды возникают именно в результате мутаций в природе. Это открытие считается очень важным в научной сере, так как доказывается теория эволюции, разнообразие жизни на Земле.
Следующим этапом развития генетики является деятельность Томаса Моргана, создавшего хромосомную теорию наследственности. В 1927 году Меллер открывает воздействие рентгеновских лучей на генотип. Учеными Бидлом и Татумом открывается генетическая основа процессов биосинтеза. Ну и, наконец, завершающий этап – Джеймс Уотсон и Френсис Криг предлагают молекулярную модель структуры ДНК и механизм воспроизведения ДНК полностью и в деталях.
В наше время наука развивается огромными темпами, это развитие имеет как положительные, так и отрицательные последствия. Помимо огромного количества предметов, облегчающих жизнь человека, существуют изобретения, способные уничтожить жизнь на земле. К ним относятся разработки в области биологического и радиационного оружия, открытие клонирования и другое. Кроме того, резкий скачок промышленности и роста количества промышленных предприятий привел к загрязнению окружающей среды, в результате которого страдают и гибнут многие виды живых существ на нашей планете. Человек должен нести ответственность за свои изобретения и стараться ограничить меру своего воздействия на окружающую среду, чтобы не уничтожить нашу планету вообще.
Развитие естествознания как науки в целом позволило человеку узнать окружающий мир и приспособиться к жизни в нем, облегчить свое существование в этом мире. Огромное количество научных открытий возвело наш мир на новую ступень развития, позволило ему далее совершенствоваться и усложнять свое строение.
Таким образом, естествознание – наука о мире, природе и человеке, наука, объясняющая жизнь.