Воздействие на климат катастрофических явлений на Земле

     4. Предпосылки возникновения на  Земле органического вещества 
 

       По  теории А. И. Опарина, жизнь на Земле  возникла в процессе закономерного  развития материи. Считается, что Земля  вместе с другими планетами солнечной  системы образовалась 5-7 миллиардов лет тому назад. Вначале она была холодной, а затем в результате радиоактивного распада разогрелась и расплавилась. В это время на Земле не было никаких химических соединений. Материя существовала в виде разрозненных атомов водорода и гелия. Постепенно, в процессе ядерных реакций, водород и гелий превращались в атомы новых элементов. По мере охлаждения Земли и формирования земной коры образовывались такие простейшие химические соединения, как метан (СН₄), циан (CN), аммиак (NH₃), водяные пары и другие вещества. Возникла первичная атмосфера, но свободного кислорода и азота в ней еще не было.

       Большинство исследователей до 1960 года склонялись к мысли, что жизнь на Земле  возникла 2-2,5 миллиарда лет тому назад. Однако последние данные, полученные Саганом, свидетельствуют о том, что уже 3,5 миллиарда лет назад в атмосфере Земли было много свободного кислорода. А мы уже знаем, что наличие свободного кислорода в атмосфере-признак наличия живой материи. Возраст земной коры не превышает 4,5 миллиарда лет. Значит, жизнь должна была возникнуть до того, как атмосфера стала окисленной, до появления в ней свободного кислорода, т. е. в течение первого миллиарда лет существования земной коры. Поэтому возраст жизни на Земле исчисляется Саганом в 4,2±0,2 миллиарда лет. В дальнейшем мы будем придерживаться этих данных.

       Образование сложных органических соединений могло  произойти при воздействии электрических  разрядов на смесь метана, водорода, аммиака и паров воды, имевшихся  в первичной атмосфере Земли. Кроме того, в такой же смеси  под действием ультрафиолетовой радиации могли образовываться аминокислоты. Подобные реакции в настоящее время уже воспроизводятся в лабораторных условиях.

       Именно  ультрафиолетовому излучению Солнца и принадлежит решающая роль в  образовании первичных органических соединений, так как через неокисленную атмосферу эти лучи беспрепятственно проникали до земной коры. В настоящее время, когда жизнь продуцирует огромное количество кислорода, его молекулы на высоте примерно от 20 до 45 километров над уровнем моря под влиянием солнечной радиации превращаются в озон (О₃), слой которого образует своего рода экран, задерживающий ультрафиолетовую часть солнечного спектра.

       Первоначально органические вещества находились в  атмосфере. Когда температура земной коры понизилась до 100 градусов и ниже, пары воды излились дождями. Образовался  первичный океан, в который вместе с потоками воды попали и органические соединения. Из недр Земли в первичный  океан проникал углекислый газ, вступавший в соединение с метаном и аммиаком. Путем сложных химических реакций  в водах могли возникнуть высокомолекулярные азотистые соединения, подобные белку. Эти белковоподобные вещества и  явились тем материалом, из которого могла возникнуть сложная белковая молекула.

       С такой точкой зрения на пути возникновения  органических соединений на Земле соглашается  большинство исследователей. Расхождения  имеются в деталях: одни считают, что первичные белковоподобные  молекулы появились в водах первичного океана, другие -во влажных почвах, третьи - в зоне приливов и отливов. Но все эти ученые сходятся в одном - органические белковоподобные соединения возникли во влажной среде.

       В общих чертах воззрения Опарина  на образование первичных живых  организмов из органического вещества могут быть сведены к следующему. В растворах белковые вещества обособлялись в виде капелек, коацерватов, состоявших из крупных сложных молекул. Находясь в воде с большим количеством органических соединений, коацерваты могли поглощать эти соединения, увеличиваться в размерах, делиться на части. Одни из коацерватов росли и размножались, другие разрушались и исчезали. Они еще не были живыми существами, но первый шаг по пути к возникновению живых организмов уже был сделан. На протяжении миллионов лет коацерваты все более и более упорядочивались в своем строении. В силу вступил естественный отбор, который неумолимо приводил зарождавшиеся живые существа к более высокой организации.

       В конце концов, у коацерватов появились  новые качества: они начали питаться, дышать, расти и размножаться, передавая  свои свойства последующим поколениям. Возникли первые живые существа, положившие начало всему разнообразию органической материи. «Современный процесс эволюции живых существ в принципе представляет собою не что иное, как ряд дальнейших звеньев той непрерывной цепи превращений материи, начало которой уходит к наиболее ранним стадиям существования Земли»,- пишет академик Опарин.

       Другое  представление о возникновении  жизни на Земле, базируясь на последних  достижениях молекулярной биологии, данные которой Опарин не мог еще использовать при разработке своей теории, ставит под сомнение правильность сведения сущности жизни к обмену веществ. И действительно, обмен веществ в его простейших формах можно наблюдать в растворах, т. е. в неорганической среде.

       Важнейшим признаком организмов следует считать  способность к самовоспроизведению  и саморегуляции синтеза органических веществ. Поэтому можно предположить, что начальным этапом жизни явилось возникновение таких молекул, которые могли воспроизводить себе подобных за счет других, более простых молекул из окружающей среды. Это, видимо, были молекулы нуклеиновых кислот, в современных организмах они находятся в клетке и в основном ядре. По-видимому, нуклеиновые кислоты в комплексе с белком являются тем первичным субстратом, который обеспечил с самых ранних этапов программирование эволюции живых систем. В ходе исторического развития органического мира нуклеиновым кислотам выпала весьма существенная роль в определении специфики живых организмов.

       И действительно, жизнь на Земле развивается  уже около 4,2 миллиарда лет. Но лишь с появлением человека и развитием  его головного мозга протекание эволюционных процессов значительно  ускорилось. Достаточно сопоставить  такие цифры: эпоха палеолита  длилась сотни тысяч лет, а  от каменного до атомного века прошло всего несколько тысячелетий.

Таковы  точки зрения на вопрос о возникновении  жизни на Земле. Мы еще не имеем  достаточно точных данных, чтобы с  достоверностью утверждать, какая из них является наиболее правильной. Пока ясно только следующее: живая материя  возникла из неживой под действием  физических факторов среды; органические вещества, взаимодействуя друг с другом и с элементами неорганической среды, усложняются, и в конце концов образуются ферменты и примитивные вирусоподобные организмы, живые существа. 

       5. Статистические законы и вероятностный  детерминизм. 
 

       Детерминизм - учение о причинной материальной обусловленности природных, социальных и психических явлений. Сущностью  детерминизма является идея о том, что  все существующее в мире возникает  и уничтожается закономерно, в результате действия определенных причин.

       Кроме того, для решения проблемы причинности  важное значение имеет подразделение  физических законов и теорий на динамические и статистические (вероятностные).

       Динамические  законы имеют универсальный характер, то есть они относятся ко всем без  исключения изучаемым объектам. Отличительная  особенность такого рода законов состоит в том, что предсказания, полученные на их основе, имеют достоверный и однозначный характер.

       Наряду  с ними в естествознании в середине прошлого века были сформулированы законы, предсказания которых являются не определенными, а только вероятными. Свое название эти законы получили от характера  той информации, которая была использована для их формулировки. Вероятностными они назывались потому, что заключения, основанные на них, не следуют логически  из имеющейся информации, а потому не являются достоверными и однозначными. Поскольку сама информация при этом носит статистический характер, часто  такие законы называются также статистическими, и это их название получило в естествознании значительно большее распространение.

       Статистические  законы действуют лишь в массе  явлений. В качестве примера динамических законов можно назвать законы Кулона, Ома и др. Примером статистического  закона может служить закон Бойля - Мариотта, фиксирующий связь между  объемом газа и его давлением. Статистическими являются законы квантовой  механики, выражающие всю совокупность возможных состоянии и их взаимной связи при данных условиях. Статистические законы выражают "средние" состояния  множества величин. Статистический закон выражает объективную необходимость  в ее неразрывной связи со случайностью, поэтому предсказание наступления  того или иного результата на основе данного закона может быть не точным, а лишь с определенной степенью вероятности.

       Статистические  законы-законы средних величин. Они  действую в области массовых явлений. Противоположны динамическим законам, которые устанавливают жесткую  причинно-следственную (каузальную) зависимость. Там, где невозможно установить непосредственную каузальность, приходится оценивать  движение в вероятностной форме. Вероятность выражает не внутреннее движение предметов, а анализирует  их с позиции результата.

       В социальной области статистические законы действуют как законы массовых явлений, возникая на базе закона больших  чисел: определенные закономерные количественные соотношения выявляются здесь только в статистической совокупности.

       Методологическая роль статистических законов в современной науке определяется тем, что они дают строгие теоретические средства анализа объектов исследования с двумя относительно выделенными и автономными уровнями внутреннего строения и организации. Этим же объясняется колоссальное значение статистических представлений для развития современной диалектики бытия и познания, в частности, для решения таких проблем, как взаимопроникновение жесткого и аморфно-пластичного начал структуры материальных систем, начал соподчинения и координации, широкой автономности элементов и гармонии целого, сохранения и истинного обновления, и многих аналогичных.

       Истинное, всеобъемлющее значение вероятностного детерминизма стало очевидным после  создания квантовой механики - статистической теории, описывающей явления атомарного масштаба, то есть движение элементарных частиц и состоящих из них систем (другими статистическими теориями являются: статистическая теория неравновесных  процессов, электронная теория). Несмотря на то, что квантовая механика значительно  отличается от классических теорий, общая  для фундаментальных теорий структура  сохраняется и здесь. Физические величины (координаты, импульсы, энергия, и т.д.) остаются, в общем, теми же, что и в классической механике. Основной величиной, характеризующей состояние, является комплексная волновая функция. Зная ее, можно вычислить вероятность обнаружения определенного значения не только координаты, но и любой другой физической величины, а также средние значения всех величин. 
 
 

Список  использованной литературы 
 

1. Беломестных В.Н., Теслева Е.П., Чинахов Д.А. Основы современного естествознания. Курс лекций: учебное пособие. – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2007. – 225 с.
2. Беломестных В.Н., Теслева Е.П. Основы современного естествознания. Курс лекций с упражнениями: Учебное пособие для студентов инженерно – экономических специальностей. – Юрга: Изд. филиала ТПУ, 2002. – 151с.
3. Грушевицкая Т.Г., Содохин А.П. Концепции современного естествознания. Учебное пособие. 1998. Москва: Высшая школа. 383 с.
4. Горелов А.А. Концепции современного естествознания. Учебное пособие, практикум, хрестоматия. 1998. Москва: Гуманитарный издательский центр. ВЛАДОС. 512 с.
5. Самыгина С.И. Концепции современного естествознания. Ростов н/Д: Феникс, 2003. – 352 с.
6. Найдыш В.М. Концепции современного естествознания : Учеб. Пособие. –М.: Гардарики, 2002. -476с.
7. Белая М.Л., Левадный В.Г. Молекулярная структура воды. - М.: Знание, 1987. 64 с.
8. Карпенков С.Х. Основные концепции естествознания: Учебное пособие для вузов. -.: Культура и спорт, ЮНИТИ, 1998. – 208 с.
9. Климонтович Ю.Л. Введение в физику открытых систем //СОЖ. 1996. №8 с.109-116.
10. Кокин А.В. Концепции современного естествознания: Учебное пособие. – М.: “Изд –во ПРИОР”, 1998. – 280 с.
11. Линдер Г. Картины современной физики. - М.: Мир, 1997.
12. Физика микромира. - М.: Современная энциклопедия, 1980.
13. Юрков В.Ф. Концепции современного естествознания. Киров: ВГПУ, 1997. 253 с
14. Энциклопедия «Современное естествознание» в 10 томах. Т.5. «Физика конденсированных сред». – М.: Изд. Дом Магистр – Пресс, 2000.    – 288 с.