Следует обратить внимание
на то, что в формулу Больцмана входит
медленно меняющаяся функция, и, если In
100 = 4,61 и In 1500= 7,31, то логарифмы от числа
Авогадро равен всего 54,7 или In 1023 = 54,7.
Если система может
быть представлена в виде двух взаимодействующих
подсистем, то максимум энтропии достигается,
когда обе подсистемы приходят в тепловое
равновесие. При отсутствии перехода энергии
из одной подсистемы в другую, такое состояние
может долго существовать, нарушаемое
только флуктуациями. Но тепловое равновесие
- равновесие динамическое: в его основе
лежит непрерывное движение, не воспринимаемое
внешним наблюдателем. Это состояние,
соответствующее максимуму энтропии,
может быть достигнуто максимальным числом
способов, и чем большим числом способов
оно достигается, тем выше его вероятность.
3
Теория Опарина о происхождении жизни
на Земле
«Жизнь - есть способ
существования белковых тел, существенным
моментом, которого является постоянный
обмен веществ с окружающей их внешней
природой, причем с прекращением этого
обмена веществ прекращается и жизнь,
что приводит к разложению белка». 5
Среди современных
теорий происхождения жизни на Земле,
наиболее обоснованной является теория
академика А. И. Опарина. Согласно этой
теории процесс, приведший к возникновению
жизни на Земле, может быть разделен на
три этапа:
Возникновение органических
веществ;
start="2"
Возникновение белков;
start="3"
Возникновение белковых
тел.
Астрономические исследования
показывают, что как звезды, так и планетные
системы возникли из газопылевого вещества.
В некоторых случаях эта газопылевая материя
объединяется в плотный, которые можно
видеть невооруженным глазом. Химические
исследования находящегося в галактике
газопылевого вещества показали, что в
нем наряду с металлами и их окислами обнаружено:
водород, аммиак, вода и простейший углеводород
- метан.
Второй этап - возникновение
белков. Условия для начала процесса формирования
белковых структур создались с момента
создания первичного океана. Прежде всего
в водной среде производные углеводородов
могли подвергаться сложным химическим
изменениям и превращениям. В результате
такого усложнения молекул могли образоваться
более сложные органические вещества,
а именно углеводы.
Известно, что белковая
молекула состоит из отдельных звеньев
- аминокислот, которые соединены между
собой при помощи полиптеидных связей.
Показано, что в результате применения
ультрафиолетовых лучей можно искусственно
синтезировать не только аминокислоты,
но и другие биохимические вещества.
Большой победой современной
биохимии является первый полный синтез
молекулы белков: синтезирован иксулин-гармон,
управляющий углеводным обменом. Все эти
эксперименты подтверждают правильность
разбираемой теории.
Согласно теории Опарина,
дальнейшим шагом по пути к возникновению
белковых тел могло явиться образование
коацерватных капель, т. е. капель микроскопического
размера, выпадающих при смешении двух
белковых растворов. Отсюда возникла новая
закономерность уже биологического характера
- естественный отбор коацерватных капель.
Под влиянием естественного отбора качество
организации белкового вещества все время
менялось. В результате возникла та согласованность
процессов синтеза и распада, которая
привела к возникновению первых живых
организмов.
Гипотеза А.И.Опарина
о возникновении жизни на Земле опирается
на представление о постепенном усложнении
химической структуры и морфологического
облика предшественников жизни (пробионтов)
на пути к живым организмам. На стыке моря,
суши и воздуха создавались благоприятные
условия для образования сложных органических
соединений. В концентрированных растворах
белков, нуклеиновых кислот могут образовываться
сгустки подобно водным растворам желатина.
А.И.Опарин назвал эти сгустки коацерватными
каплями или коацерватами.
В результате многочисленных
исследований А.И.Опариным были разработаны
рациональные биохимические основы для
технологии производства сахара, хлеба,
чая, вина, табака. Предложенные им научные
принципы технологии широко используются
в пищевой промышленности. Режим длительного
хранения сахарной свеклы позволил удлинить
сезон работы сахарных заводов в полтора
раза. Биохимический контроль на чайных
фабриках обеспечивает получение чая
более высокого качества.
Правильные методы
определения свойств муки и составления
мучных смесей широко применяются в хлебопечении.
А.И. Опарин создал новое направление в
области учения о ферментах, исследующее
действие ферментов в живой клетке; его
теория обратимости ферментативных реакций
в живых растениях позволяет объяснить
ряд физических и хозяйственно важных
особенностей у культурных растений (их
сахаристость, скороспелость, засухоустойчивость
и др.).
Разрабатывая теоретические
основы биологии, А.И. Опарин выдвинул теорию
возникновения жизни на Земле. На основе
фактических материалов из области астрономии,
химии, геологии и биологии А.И. Опарин
предложил гипотезу развития материи,
объясняющую возникновение жизни на Земле.
Проблему происхождения жизни он рассматривал
с материалистической позиции и объяснял
возникновение жизни как определенный
и закономерный качественный этап в историческом
развитии материи.
А.И. Опарин полагал,
что первоначально имело место образование
белковоподобных соединений, комплексных
коллоидных систем "коацерватов"
и затем первичных живых тел.
Белково-коацерватная
теория Опарина
Основным ее постулатом
было то, что спонтанно возникавшие в первичном
"бульоне" белковоподобные соединения
объединялись" в коацерватные капли
- обособленные коллоидные системы (золи),
плавающие в более разбавленном водном
растворе. Это давало главную предпосылку
возникновения организмов - обособление
некой биохимической системы от окружающей
среды, ее компартментализацию. Так как
некоторые белковоподобные соединения
коацерватных капель могли обладать каталитической
активностью, то появлялась возможность
прохождения биохимических реакций синтеза
внутри капель - возникало подобие ассимиляции,
а значит, роста коацервата с последующим
его распадом на части - размножением.
Ассимилирующий, растущий и размножающийся
делением коацерват рассматривался как
прообраз живой клетки.
Все было хорошо продумано
и научно обосновано в теории, кроме одной
проблемы, на которую долго закрывали
глаза почти все специалисты в области
происхождения жизни. Если спонтанно,
путем случайных безматричных синтезов
в коацервате возникали единичные удачные
конструкции белковых молекул (например,
эффективные катализаторы, обеспечивающие
преимущество данному коацервату в росте
и размножении), то как они могли копироваться
для распространения внутри коацервата,
а тем более для передачи коацерватам-потомкам?
Теория оказалась неспособной
предложить решение проблемы точного
воспроизведения - внутри коацервата и
в поколениях - единичных, случайно появившихся
эффективных белковых структур.5
Заключение
В результате проделанной
работы были рассмотрены следующие вопросы:
- Зарождение эмпирического
научного знания (Египет, Вавилон, Индия
и Китай);
- Принцип возрастания
энтропии;
- Теория Опарина о
происхождении жизни на Земле.
В ходе исторического
развития научное знание всегда обращалось
к эксперименту, как основному средству
получения знания. Древние, обобщая наблюдения
за природой и руководствуясь здравым
смыслом, пытались связать выявленные
факты в причинно - следственные цепочки.
Так появляется необходимость все обосновательно
доказать, и объяснить, так возникало эмпирическое
научное знание. На основе эмпирического
базиса установились отдельные закономерности,
постепенно сводившиеся в единую систему
идей.
Принцип возрастания
энтропии гласит, что с течением времени
в замкнутой изолированной системе энтропия
должна возрастать.
Итак, сущность теории
Опарина можно сформулировать в виде трёх
постулатов:
1. Жизнь - одна из стадий
эволюции Вселенной.
2. Возникновение жизни
закономерный результат химической эволюции
соединений углерода. Опарин подчёркивал,
что специфическая особенность единственного
известного нам варианта земной жизни
состоит в том, что в основе его лежала
прогрессивная эволюция усложняющихся
соединений углерода и формировавшихся
из них многомолекулярных систем.
3. Для перехода от химической
эволюции к биологической необходимы
формирование и естественный отбор целостных
обособленных от среды, но постоянно с
ней взаимодействующих многомолекулярных
систем, которые были названы пробионтами.
Список литературы
Гоголев К. Н. История
древнего мира - М.: ЮНИТИ, 2003.
start="2"
Дубнищева Т.Я. Концепции
Современного естествознания. Основной
курс в вопросах и ответах - Новосибирск:
Сибирское университетское издательство,
2003.
start="3"
Небел Б. Наука об окружающем
мире. Как устроен мир. - М.: Мир, 2003.
start="4"
Пахустов Б.К. Концепции
современного естествознания. - Новосибирск:
СибАГС, 2003.
start="5"
Силин А. А. Энтропия,
вероятность, информация В мире науки,
2002.- №9. - С. 12 - 41.