Игнатова В. Концепции современного естествознания: Учебное пособие

ОГЛАВЛЕНИЕ

3. 4 НЕКОТОРЫЕ ПРИЛОЖЕНИЯ КОНЦЕПЦИЙ СОВРЕМЕННОГО ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ

Цели и задачи раздела:

•  Проиллюстрировать идеи синергетики на примерах самоорганизации и эволюции космических, планетарных, биологических и социальных систем (Вселенная, Земля, человек, общество).

План
1. Самоорганизация и эволюция Вселенной

•  Эволюция звезд и звездно-планетных систем
•  Самоорганизация и эволюция Земли
•  Самоорганизация и эволюция живого вещества
•  Самоорганизация и антропогенез
•  Самоорганизация, организация и социогенез

3. 4. 1 САМООРГАНИЗАЦИЯ И ЭВОЛЮЦИЯ ВСЕЛЕННОЙ

1. Структура Вселенной

По оценкам современной науки возраст Вселенной около 15-20 млрд. лет. Она состоит из огромного числа метагалактик. Метагалактикой называют ту область Вселенной, которая доступна на сегодняшний день для наблюдения современными методами. Метагалактика состоит из галактик, пространство между которыми заполнено чрезвычайно разреженным межгалактическим газом. Оно пронизывается космическими лучами, в нем существуют гравитационные и электромагнитные поля. Одиночные галактики практически не встречаются. Как правило, они образуют скопления размерами до 106 парсек (1 пс = 3*1013км). В масштабах ~ 109пс и выше Вселенную можно считать однородной и изотропной.
Наша Галактика — Млечный Путь представляет спиралеобразное образование, сбоку напоминающее диск, в ней насчитывается порядка триллиона (1012) звезд. Диаметр этого диска 3*104 парсек. Пространство между спиральными рукавами заполнено пылью, газом, излучениями, которые составляют около 1% от массы Галактики. Галактика вращается вокруг своего оси с переменной угловой скоростью. В центре Галактики и ее спиральных рукавах интенсивно идут процессы звездообразования, достаточно часто отмечаются вспышки сверхновых звезд. Наша звезда Солнце — маленький желтый карлик — находится далеко от центра Галактики. Земля, на которой мы живем и вовсе песчинка в океане Вселенной.
Если принимать Вселенную как открытую термодинамическую систему, то везде и всюду идет глобальный процесс самоорганизации материи, модель которого описана в разделе 3. 2. 3. Ежедневно где-то гаснут старые и загораются новые звезды, рождаются и умирают планеты, рассыпается и превращается в хаос микрочастиц вещество, а потом снова организуется в зримые макротела.
Как устроена Вселенная, как живет и развивается, конечна она или бесконечна, каков ее возраст, было ли у нее начало и будет ли конец — эти вопросы издавна волновали человечество. И сегодня на большинство этих вопросов наука не может дать однозначных ответов. Несмотря на огромные достижения в исследованиях Вселенной, она лишь приоткрыла краешек занавеса, за которым скрыта ее тайна.
История науки знает множество моделей эволюции Вселенной и отдельных ее частей. К концу XIX века сформировалась убежденность в том, что Вселенная неизменна и бесконечна в пространстве и времени (стационарная космологическая модель). Для построения такой модели были использованы принципы классической механики и евклидовой геометрии.
Однако, к началу ХХ века появились данные о том, что звездные скопления и туманности не остаются на месте, а удаляются от Земли с различными скоростями. Американский астроном П. Ловелл (1855-1916) измерил лучевые скорости некоторых из них по величине красного смещения в их спектрах. Это был первый сигнал о том, что мир, в котором мы живем далек от статичности.
В начале ХХ века А. Эйнштейном была создана общая теория относительности, которая стала прародительницей нескольких моделей Вселенной.
1. Модель Шварцшильда. Возможна такая тяготеющая система, у которой все массы сосредоточены внутри сферы радиуса r; из-за мощного притяжения никакое излучение не может выйти за пределы этой сферы. У большей части звезд нашей Вселенной (за исключением черных дыр) радиус Шварцшильда меньше их размеров, вследствие чего они излучают энергию в разных диапазонах длин волн и являются видимыми. Применив теорию Эйнштейна ко всей Вселенной, Шварцшильд нашел, что она является замкнутой.
2. Модель Эйнштейна-Фридмана. Чтобы не отступать от общепринятой идеи статичности Вселенной Эйнштейну пришлось в выведенные им уравнения, описывающие ее состояние, искусственно ввести так называемую «космологическую постоянную». В начале 20-х годов русский математик А. Фридман (1888-1925), пришел к выводу: если Вселенную считать однородной и изотропной, должно наблюдаться ее непрерывное расширение или сжатие в зависимости от величины плотности материи Вселенной.

V, км/с     100     500         0                                                    R, Мпс  Рис. 12 Зависимость скоростей галактик от их расстояний до Земли

И очень скоро нашлись подтверждения этой теории. В 1925 году американский астрофизик В. Слайфер (1875-1969), измерил лучевые скорости удаления от Земли 41 галактики. В 1926 году другой американский астроном Э. Хаббл (1889-1953), наблюдая за блеском переменных звезд — цефеид, определил расстояния до других галактик. Сравнение расстояний до галактик со скоростями их удаления позволило Хабблу в 1929 году установить следующую закономерность:
V = H*R,
где V — скорость удаления галактики, R — расстояние до нее, Н — постоянная Хаббла, причем Н = 1/Т0, где Т0 — возраст Вселенной (рис. 12).
Многочисленные исследования показали, что в среднем Н = 75 км/с*Мпс, а Т0 = 20 млрд лет!.
Но, если Вселенная расширяется, то какие же размеры она имела 15-20 млрд лет назад? Что это было, и как шла эволюция Вселенной?

2. Гипотеза Большого Взрыва

Одной из наиболее распространенных в научном мире является гипотеза «горячей Вселенной» или гипотеза «Большого взрыва». Идею Большого взрыва высказал каноник Леметр, президент папской академии в Риме, а теорию разработал в сороковых годах американец русского происхождения Г. Гамов (1904-1968) — личность выдающаяся для ХХ столетия. Он также разработал теорию a-распада, теорию образования химических элементов, предложил первую модель генетического кода.
Теория Большого взрыва рисует перед нами грандиозный процесс эволюции материи, бесконечный в пространстве и времени. По этой теории модель эволюции Вселенной следующая. Вначале Вселенная представляла шар малых размеров — сингулярность, состоящий из элементарных частиц и фотонов. Под влиянием фундаментальных взаимодействий, которые были «сплавлены воедино», непрерывно протекал процесс их взаимного превращения. Откуда взялась эта сингулярность, никто ни объяснить, ни предположить не может. В результате каких-то флуктуаций процесс взаимного превращения частиц и излучения стал нестационарным, произошел взрыв и началось расширение. И вот уже 20 миллиардов лет мир летит, обретая новые качества. Схема этого процесса представлена на рис. 13.
При расширении уменьшалась плотность и температура газа. В рамках предложенной модели эти зависимости имеют вид:
r = 8*105/t2 , г/см3 Т = 1011/t, К,
где r — среднее значение плотности материи в момент времени t, а Т — температура. Буквально через доли секунды после взрыва температура Вселенной была 1016-1018 К. При таких гигантских температурах вещество может существовать лишь в виде смеси элементарных частиц (плазмы). Для этого состояния характерны хаотическое движение частиц, высокая энтропия, отсутствие обратной связи.
При высоких температурах энергии частиц (а, следовательно, и их скорости) настолько велики, что соединение частиц в более сложные образования (атомы) просто невозможно. При расширении Вселенной с понижением температуры и давления меняется качественный состав элементарных частиц.

                                                                       t = 105 лет
              ЭПОХА ГАЛАКТИК                     Т = 104 К
 

                                                                        t = 20с, Т = 1010К
            ЭПОХА ИЗЛУЧЕНИЯ
 

 
              ЭПОХА ЛЕПТОНОВ                      t = 10-4с, Т = 1015К

               ЭПОХА АДРОНОВ                         t = 10-23 с
 

                           ХАОС                                   t = 10-43 с
 

                                                                         сингулярность

 Рис. 13 Процесс самоорганизации Вселенной

Уже через промежуток времени 10-23 с во Вселенной стали преобладать тяжелые частицы. До этого момента все четыре типа фундаментальных взаимодействий были объединены, затем они стали постепенно разделяться. Современная наука может наблюдать их только по отдельности. Дальнейшее расширение было связано с превращением тяжелых частиц в легкие, и примерно через 10-4с наступила эпоха легких частиц. В этот период аннигиляция частиц и античастиц приводит к появлению мощного поля излучения и примерно через 10с от начала взрыва, когда температура стала 1010К, а плотность материи 8*103 г/см3, наступает эпоха излучения. К этому моменту во Вселенной еще оставалось относительно небольшое число тяжелых и легких частиц, между которыми «вяло» протекали процессы превращения. Примерно через 100с температура упала до 109К, а плотность до 80 г/см3 (но и сегодня на Земле нет ни одного вещества, которое бы имело такую плотность). Снижение температуры привело к снижению скоростей частиц, а, следовательно, к увеличению времени их столкновения. Но так как энергия фотонов все еще была значительно больше энергии связи электронов и ядер, образования атомов не происходило. Процесс синтеза легких атомов (преимущественно водорода и гелия и небольшого количества лития и бериллия) начался при температуре 107К. При образовании атомарных систем преобладают сильные и электромагнитные взаимодействия, благодаря этому на микроуровне происходит упорядочивание отдельных частиц, снижается энтропия микросистем, хотя в макромасштабе повышение энтропии продолжается. Через несколько часов от начала взрыва образование легких химических элементов закончилось.
Сверхплотная материя превратилась сначала в образование с плотностью, близкой к плотности воды, через несколько часов плотность стала сравнима с плотностью нашего воздуха, а сейчас средняя плотность материи во Вселенной составляет всего 10-31 г/см3 . Когда разные типы взаимодействия разделились, произошло структурирование материи в атомы. Ведущую роль в масштабах Вселенной начали играть силы гравитации. Под их влиянием и происходит ее самоорганизация и структурирование. Эти детали удалось воспроизвести с помощью методов математического моделирования на ЭВМ.
Вселенная стала «прозрачной», но «эхо Большого взрыва» — остатки «реликтового» излучения должны были сохраниться до наших дней. И хотя его интенсивность очень слаба (всего 500 фотонов на 1 см3), а температура 2-10 К оно, все-таки было обнаружено в шестидесятых годах ХХ столетия двумя американскими учеными А. Пензиасом и Р. Уилсоном. . Не менее важным подтверждением того, что именно так и происходило рождение Вселенной служат исследования высокотемпературной плазмы и физики элементарных частиц, проводимые на Земле.

3. Образование галактик

Однородная прозрачная Вселенная просуществовала недолго. Уже через небольшой промежуток времени стали возникать флуктуации плотности материи и области, где образовались уплотнения или протогалактики. Под действием сил гравитационного притяжения уплотнения увеличивались и начинали отставать от общего темпа расширения Вселенной. Некоторые уплотнения стали вращаться и с течением времени образовали дискообразные и спиральные галактики. Другие стали эллиптическими или вообще бесформенными (туманность Конская голова в созвездии Ориона, Большое и Малое Магеллановы облака и др. ).
Протогалактики также были неоднородны, в них существовали (и существуют) уплотнения — сгущения пылевых облаков, диффузные туманности, в которых концентрация материи более высока, чем в соседних областях. По мнению большинства астрономов в результате сгущения облаков и туманностей под действием сил гравитации, в них возникают уплотнения — зарождаются протозвезды Со временем материя протозвезд еще более уплотняется и разогревается так сильно, что начинаются реакции термоядерного синтеза с выделением большого количества тепла. С ростом температуры внутри уплотнений возрастает давление и начинает уравновешивать давление сил гравитации. Протозвезды превращаются в шаровые стационарные образования — звезды.

4. Химическая эволюция

Одной из важнейших космологических проблем является проблема происхождения и относительного распределения химических элементов во Вселенной. Как сложился универсальный химический состав космического вещества (70% Н, 25% Не, а остальное более тяжелые элементы), как возникло стандартное соотношение между водородом и гелием, двумя первыми элементами менделеевской таблицы, — вот проблема в поисках решения которой физики обратились к звездным недрам, где интенсивно протекают реакции превращения атомных ядер. Теоретические расчеты показывают, что при условиях, которые осуществляются в центральных областях звезд, подобных Солнцу, никакие элементы тяжелее гелия не могут образовываться в сколько-нибудь существенных количествах.
А что если элементы образовались не в звездах, а сразу во всей Вселенной на первых этапах космологического расширения? Универсальность химического состава при этом автоматически обеспечивается. Внешние условия — высокая плотность и температура, необходимые для реакций такого рода, были. Теория происхождения химических элементов потребовала трудоемких расчетов. В итоге стало очевидным, что космическая распространенность водорода и гелия действительно может быть объяснена ядерными реакциями в горячем веществе ранней Вселенной. Более тяжелые элементы по-видимому должны синтезироваться другим путем, например, при вспышках сверхновых звезд.

5. Будущее Вселенной

Модель «горячей Вселенной» на сегодняшний день не является единственной моделью эволюции Вселенной. В 1948 г. астрофизики Х. Бонди, Т. Гоулд, Ф. Хойл высказали идею: несмотря на разбегание галактик, плотность материи в данной конкретной области не меняется. Рождается новое вещество, из которого образуются новые галактики, и Вселенная выглядит неизменной, т. е. число галактик в любом заданном достаточно большом объеме остается постоянным.
Что будет со Вселенной в будущем? Теория Эйнштейна — Фридмана допускает различные варианты в зависимости от средней плотности материи (рис. 14) . Если она меньше, чем критическая (10-29 г/см3), то мы живем в открытой бесконечной Вселенной, в которой галактики всегда будут удаляться друг от друга. Средняя плотность материи при этом будет уменьшаться, а отдельные компоненты ее — видоизменяться. Звезды будут остывать и все меньше будет вспыхивать новых и образовываться молодых звезд. Наконец, через 1014 лет остынут все карликовые звезды, исчерпав ядерное горючее.

 Рис. 14 Модели развития Вселенной

Если средняя плотность вещества больше критической, то мы живем в закрытой, пульсирующей Вселенной. В этой модели расширение будет длиться около 1011 лет. Достигнув при этом очень большого разрежения, Вселенная начнет сжиматься, ее объем сократится до сверхплотной сингулярности. После этого возможно повторение цикла. Если средняя плотность вещества Вселенной сохраняется, мы живем в стационарной Вселенной. Однако этой модели противоречат экспериментальные наблюдения за разбеганием галактик.
По современным оценкам масс, входящих в галактики, наиболее вероятная средняя плотность материи во Вселенной 10-31 г/см3. То есть по крайней мере на порядок не обеспечивается «закрытие» Вселенной. Но пока нет надежных данных о межгалактическом веществе. И все же большинство космологов склоняются к заключению, что Вселенная открыта.
Но и в случае «закрытого» мира Вселенная не имеет никаких границ — она конечна, но и безгранична. Такой парадокс связан с тем, что гигантские массы вещества искривляют пространство, оно становится римановым. В нем отсутствует представление о прямолинейности, к которому мы привыкли, проживая в трехмерном пространстве. Световые лучи в римановом пространстве уже не распространяются прямолинейно, а прямая линия уже не будет кратчайшим расстоянием между двумя точками. Простейшим примером такого криволинейного двумерного пространства является поверхность сферы.
Новые понятия и термины: парсек, модель «расширяющейся Вселенной», гипотеза «Большого взрыва», сингулярность.
Ведущие идеи:
-Вселенная как самоорганизующаяся система;
-глобальность процессов, протекающих во Вселенной;
-гипотезы о происхождении Вселенной и их обоснование.

3. 4. 2 ЭВОЛЮЦИЯ ЗВЕЗД И ЗВЕЗДНО-ПЛАНЕТНЫХ СИСТЕМ

1. Эволюция звезд

Когда температура в недрах протозвезды достигает ~106К, ее сжатие прекращается. Стадию сжатия, которая у разных образований может продолжаться от сотен тысяч до сотен миллионов лет, сменяет стационарная стадия, в которой звезда находится большую часть времени жизни. В начале стационарной стадии в атмосфере звезды преобладают водород (75%), гелий (20%), небольшое количество более тяжелых элементов (около 30 наименований), некоторые простые молекулы — С2, СN, ТiО, О2 и другие. Под воздействием огромных давлений и температур в недрах звезд происходят термоядерные реакции, результатом которых является превращение водорода в дейтерий, затем в гелий с выделением огромных энергий и большого количества элементарных частиц. Когда весь водород в центральной части звезды выгорит, образуется гелиевое ядро. Оно постепенно сжимается и разогревается. Когда температура внутри ядра повысится до ~2*107К, происходит превращение гелия в углерод с последующим преобразованием в более тяжелые элементы.
Заключительный этап жизни звезды зависит от ее массы. Внешние слои звезд, соизмеримых с нашим Солнцем, постепенно расширяясь, покидают ядро звезды. Это ядро и становится белым карликом — маленькой раскаленной звездой. В метагалактике насчитывается огромное количество белых карликов. Постепенно остывая, белый карлик превращается в потухшую звезду. Некоторые звезды раздуваются, их светимость возрастает и на короткое время они превращаются в красного гиганта или сверхгиганта, а затем разрушаются. Иначе ведут себя более массивные звезды. После исчерпания ядерного горючего они теряют механическую устойчивость и начинают быстро сжиматься, переходя в стадию гравитационного коллапса (лат. collapsus— упавший, состояние, угрожающее устойчивости системы). Если растущее внутреннее давление останавливает коллапс, то центральная область звезды становится сверхплотной нейтронной звездой с радиусом в несколько километров. Это явление может сопровождаться сбросом оболочки и наблюдаться как вспышка сверхновой звезды. Взрывы сверхновых обогащают межзвездную среду тяжелыми химическими элементами. Есть предположение, что во время взрыва сверхновых образуются все элементы периодической системы. Если же в результате гравитационного коллапса радиус звезды окажется меньшим радиуса Шварцшильда, она неминуемо превращается в «черную дыру».
Черная дыра создает вокруг себя гравитационное поле громадной силы. Это огромное тяготение не выпускает за пределы звезды никакое излучение, поэтому никакие приборы не могут ее зафиксировать. Тем не менее черные дыры обнаруживаются. Имея громадное тяготение, черная дыра возможно притягивает другие звезды, либо находится в составе двойной звезды. Раскаленный газ с поверхности обычной звезды непрерывно падает на черную дыру, образуя вокруг нее вращающийся газовый диск с температурой ~107К. При такой температуре материя излучает в рентгеновском диапазоне. Если такой источник к тому же обладает большой массой, он является претендентом на черную дыру. Конечно, наши рассуждения всего лишь иллюстрируют модельные представления современной науки. Но однозначно то, что в процессе самоорганизации и эволюции Вселенной звезды рождаются, живут и умирают, подчиняясь фундаментальным законам природы. И этот процесс непрерывен и бесконечен.

2. Солнце

Центральное тело звездно-планетной системы, в которой мы проживаем — Солнце. Это типичный желтый карлик, который располагается на периферии галактики Млечный путь. Оно представляет собой раскаленный плазменный шар, температура поверхности которого около 6000 К, во внутренних слоях она значительно выше — около 15000 и более К. По оценкам специалистов возраст нашего Солнца около 5 млрд. лет, его радиус ~ 691000 км, масса ~ 2*1030 кг, что составляет ~99,9 % массы всей Солнечной системы. Плотность солнечного вещества ~ 1,4*10-6 г/м3. Сидерический (звездный) период его вращения вокруг собственной оси (определенный по движению точек экватора) составляет 25,4 суток. Вместе со всей Галактикой солнечная система движется вокруг ее центра с переменной скоростью, совершая полный оборот примерно за 200 миллионов лет. Условно в «атмосфере» Солнца выделяют фотосферу, хромосферу и корону. Конвекционные потоки, поднимаясь от центра и более горячей фотосферы, перемешивают нижние более нагретые и внешние более холодные слои солнечной атмосферы. Вследствие этого на ее поверхности периодически образуются и исчезают нестационарные образования — гранулы, факела, вспышки, протуберанцы, темные пятна, появление которых сопровождается магнитными аномалиями. Их количество в наиболее активных областях циклически изменяется. Вместе с ними изменяется и солнечная активность, которая выражается в интенсивности выбрасываемых за пределы Солнца потоков различных видов излучений и элементарных частиц. Возникающий солнечный ветер вызывает сильные возмущения вблизи планет, особенно тех, которые обладают магнитным полем (например, Земля, Юпитер). Из 70 обнаруженных на Солнце химических элементов большую часть массы составляют водород (70%) и гелий (28%).
Как уже отмечалось, первая космогоническая гипотеза образования Солнечной системы была высказана еще в XYIII веке П. С. Лапласом и И. Кантом. По их представлениям когда-то на месте Солнечной системы существовала газопылевая туманность. Вследствие действия сил гравитации туманность пришла во вращательное движение и стала сжиматься. В результате образовалось раскаленное центральное тело и система периферийных тел, в процессе эволюции которых и сформировались планеты. Большой вклад в планетную космогонию внесли советские ученые О. Ю. Шмидт (1891-1956) и В. Г. Фесенков (1889-1972). О. Ю. Шмидт высказал гипотезу о том, что в процессе своего движения вокруг центра Галактики протосолнце захватывало материю из других областей. Она-то и стала материалом для образования планет. В. Г. Фесенков высказал предположение, что в процессе эволюции Солнца произошла смена одного типа ядерных реакций к другому, что сопровождалось выбросом массы, из которой и сформировались в дальнейшем планеты.
Однако вплотную проблемой построения возможных сценариев происхождения и развития Солнечной системы наука занялась лишь во второй половине ХХ века, когда был накоплен значительный эмпирический материал о поведении молодых звезд и благодаря развитию космической техники получены разнообразные сведения о планетах Солнечной системы. Эти данные и использование мощной вычислительной техники позволили построить несколько моделей эволюции Солнечной системы из первичного газопылевого комплекса. Предположительно его первоначальная масса составляла от 2 до 10 солнечных масс. Под действием сил гравитации он начинал сжиматься, при этом его плотность и температура увеличивались, возникали неоднородности, вследствие которых комплекс разрывался на отдельные фрагменты. Выделилось центральное ядро — протосолнце и экваториальная область, которая с течением времени под действием центробежных сил уплощалась и превращалась в диск — протопланетное облако. Вследствие дальнейшего сжатия протосолнце разогрелось до температуры ~ 6000 К, при которой стали возможными термоядерные реакции, которые стали главным источником его энергии, и превратилось в звезду. На этот процесс ушло около 100 млн. лет.

3. Планеты Солнечной системы

Протопланетное облако за это время превратилось в кольцо, в котором активно протекали процессы конденсации и аккумуляции пылинок и разогрев образовавшихся уплотненных тел. Под влиянием вращения всей системы и солнечной энергии в разных частях кольца образовались неоднородности разнообразного состава. При этом образование планет земной группы и планет-гигантов шло по-разному. В процессе химической эволюции планет земной группы вначале конденсировались наиболее тугоплавкие элементы, обогащая их железо-никелевыми соединениями. Вокруг них сосредотачивались силикатные породы, а позднее более легкие вещества и летучие соединения. Несмотря на схожесть механизмов их образования имеются и существенные различия. Это, прежде всего, различия атмосфер. Так Меркурий практически ее не имеет. В отличие от азотно-кислородной атмосферы Земли, атмосферы Венеры и Марса состоят в основном из диоксида углерода. Более того, атмосфера Венеры насыщена парами серной и соляной кислот. При этом атмосферное давление у поверхности Венеры в 90 раз больше, а у Марса в 150 раз меньше, чем у поверхности Земли. Планеты различаются по своим магнитным свойствам, тектонической деятельности, температурным режимам и структуре поверхности.

Сравнительная характеристика планет Солнечной системы приведена в таблице.

Если становление планет земной группы произошло в те же первые сто миллионов лет, то образование гигантов затянулось на более длительное время. С ростом расстояния от Солнца ослабляется интенсивность его излучения, что ведет к значительному снижению температуры на периферии системы (около 20 и ниже К). Выдуваемые солнечным ветром, легкие газы при таких температурах замерзают сжижаются и превращаются в лед. Показано, что все гиганты не имеют твердой поверхности. Например, атмосфера Юпитера состоит из водорода, который вследствие повышения давления по мере погружения в глубину плавно переходит в жидкую, а затем твердую металлическую фазу. В таком состоянии водород обладает высокой электропроводностью, а возникающие в результате быстрого вращения планеты токи порождают мощные магнитные поля. Все планеты-гиганты имеют большое количество спутников и кольца, состоящие из газа, пыли и мелких тел.
Возможно, что вокруг некоторых звезд окраинного пояса Млечного пути тоже существуют планетные системы, но с уверенностью об этом сказать что-либо определенное трудно. Пока человечество может исследовать лишь одну планетную систему — Солнечную.
Ведущие идеи:
— звездно-планетные комплексы как самоорганизующиеся системы;
— зависимость особенностей планет от характера физико-химических процессов в разных частях Солнечной системы.

3. 4. 3 САМООРГАНИЗАЦИЯ И ЭВОЛЮЦИЯ ЗЕМЛИ

1. Общая характеристика планеты

Современная Земля представляет собой слегка сплюснутый к полюсам шар, движущийся почти по круговой орбите радиуса 149,6 млн. км со средней скоростью около 30 км/с. Его средний радиус ~ 6370 км, масса 5,98 1024 кг, период обращения вокруг Солнца 355,25 суток, угол наклона оси к плоскости орбиты 66о 34´, период обращения вокруг собственной оси 23 часа 56 минут 4,09 секунд. Земля является своеобразным волчком, ее ось медленно прецессирует(лат. praecessio — движение впереди, движение оси вращения, при котором она описывает коническую поверхность вокруг некоторого среднего положения). Вместе со всей Солнечной системой Земля обращается вокруг центра нашей галактики. Участие Земли в этих движениях определяет периодичность поступления солнечной энергии на различные участки поверхности, смену периодов похолодания и потепления, времен года, зональность распределения растительного и животного мира. Земля — единственная из девяти известных планет Солнечной системы, где с течением времени сложились и сегодня имеются в наличии условия для существования живого вещества.
Методом ядерной космохронологииустановлено, что возраст Земли 4,5-5 млрд. лет. Согласно современным гипотезам формирование Земли как планеты происходило в первые сотни миллионов лет ее жизни. При этом определяющее значение имели:
— сложный характер ее механического движения;
— гравитационное взаимодействие с другими космическими телами;
— тепловые процессы во внутренних областях Земли;
— периодически изменяющиеся потоки солнечной энергии;
— теплообмен с окружающей средой.
В ранний период ее становления как геологического тела самоорганизация осуществлялась за счет физико-химических процессов по сценарию, описанному для открытой термодинамической системы, в которой со временем установился баланс между энергией, рассеиваемой в космическое пространство, и энергией, получаемой от Солнца. Циклические повторения периодов оледенения и потепления, связанные с разными сочетаниями механических и тепловых состояний Земли, были своеобразными точками бифуркации в ее развитии. Важнейшей из них является стратификация (лат. stratum — слой, разделение на слои или фазы) вещества планеты и формирование первичной литосферы, атмосферы и гидросферы. Около трех с половиной миллиардов лет назад на Земле появились простейшие организмы и примитивная биосфера. Появление и развитие живого вещества стало очередной важной точкой бифуркации. Под влиянием его жизнедеятельности изменяется состав атмосферы и гидросферы, появляется гумусный слой, наряду с абиотическими факторами важную роль начинают играть биотические. Следующей очередной точкой бифуркации стало появление человека и цивилизации, кардинально изменивших облик Земли.

2. Физические оболочки Земли

Земля вместе с атмосферой, ионосферой и магнитосферой образует гигантскую физическую систему, состоящую из множества подсистем, находящихся в той или иной степени взаимодействия. Развитие космонавтики позволило достаточно хорошо изучить внешние сферы. О процессах, протекающих внутри Земли, мы можем судить по данным о вулканической деятельности, движению литосферных плит, землетрясениям. Для изучения внутреннего строения Земли используется бурение. Однако самая сверхглубокая скважина на Кольском полуострове достигла едва двенадцати километров от поверхности. О строении и особенностях литосферы до этой глубины мы получаем сведения, исследуя добытые при бурении образцы пород. Для исследования более глубоких слоев широко используют геофизические (прежде всего, сейсмические) методы. Однако и здесь остается масса вопросов. Поэтому о составе и строении глубинных внутренних сфер Земли имеются лишь предположения и модельные представления.
Понижение температуры планеты в первые сотни миллионов лет ее существования и стратификации вещества привели к появлению земной тверди. В процессе самоорганизации наиболее тяжелые элементы образовали ядро, мантию и земную кору. Ядро планетыимеет радиус около 3000 км, температура его внутренних областей достигает 5000К. Но огромные давления препятствуют плавлению. Предполагается, что центральная часть ядра находится в твердом состоянии и имеет железно-никелевую основу (отсюда и мощное магнитное поле).
Над ядром находится самая мощная оболочка — мантия. Ее толщина около 3000 км. Температура мантии на границе с земной корой — около 500К, на границе с ядром — свыше 2000К. Мантия напоминает слоеный пирог. На разных глубинах ее вещество находится в разных состояниях: пограничный с ядром слой — в твердом, более высокие слои — в жидком; слои, находящиеся на глубине около 300 км (астеносфера) — в размягченном.
Поверхностный слой тверди — земная кора. Самые верхние ее слои — осадочные породы, далее идет гранитное основание, а под ним — еще более плотные базальты. Ее толщина на материках составляет 35-70 км и 3-10 км в океане. Кора состоит из отдельных блоков — литосферных плит, которые впаяны в вещество мантии и медленно, со скоростью 1-5 см в год перемещаются, как бы ползут, по размягченной астеносфере. Это движение — результат сложного взаимодействия механического движения Земли и гигантской конвекции (лат. convectio — принесение, перемещение) тепла в ее внутренних слоях. В силу неоднородности в верхних слоях мантии возникают разрывы и сдвиги, что и приводит к подвижкам земной коры. Все это определяет особенности литосферных процессов (тектоника, образование островных дуг, океанических впадин, горных хребтов, изменение форм и очертаний материков и другие).
Первая теория дрейфа материков была разработана немецким геофизиком А. Вегенером (1880-1930), которая по сути является теорией эволюции земной коры. По его предположению когда-то на Земле существовал единый материк вблизи Северного полюса — Пангея. Около 350 млн. лет назад вследствие участия Земли в сложных механических движениях и процессов, протекающих внутри Земли, он разделился на два материка Лавразию и Гондвану, которые около 100 млн. лет назад распались на более мелкие куски, которые стали медленно дрейфовать к югу. Они-то и образовали современные материки. Использование методов математического моделирования в современной геофизике дает основание полагать, что есть тенденция к их сближению у южного полюса и образованию нового единого материка. Некоторые ученые полагают, что такие литосферные процессы на Земле происходили неоднократно с регулярностью в сотни миллионов лет.
Суша на поверхности Земли занимает 1/4 часть, 3/4 — вода. Водную оболочку — гидросферуобразуют воды океанов, рек, озер, подземные воды, водяные пары атмосферы, шапки полярных и горных льдов. Гидросфера, это конечно не сфера в геометрическом смысле, а область распространения воды. Это самая тонкая оболочка. Ее масса составляет всего лишь 1/1000 долю всей массы Земли. Воды мирового океана перемещаются со скоростью 2-3 см/с, а в океанических течениях-5-10 см/с. Малый и большой круговороты воды поддерживают равновесие гидросферы и способствуют возобновлению запасов пресной воды. Большой круговорот полностью осуществляется примерно за 200 миллионов лет. Это время, в течение которого происходит самоочищение всех океанических вод.
Газовая оболочка — атмосферапростирается над поверхностью Земли почти на 200 км. Она состоит из нескольких сфер — тропосферы (до 20 км над уровнем моря), стратосферы (до 50 км), мезосферы (до 80 км) и термосферы. На высоте 30-50 км находится озоновый слой, предохраняющий живой мир Земли от жесткого космического излучения. Атмосфера состоит на 78% из азота, на 21 — из кислорода, 1% составляют вместе взятые инертные газы, двуокись углерода, метан, оксиды азота, водород, озон, пары воды и примеси. 4/5 всей массы воздуха находится в тропосфере. Хаотическое движение молекул способствует рассеянию атмосферы в космическое пространство, силы притяжения к Земле наоборот стремятся сосредоточить ее в тонком приземном слое. В результате действия этих факторов возникло определенное распределение частиц газа по высоте (распределение Больцмана), при котором плотность газа и его давление изменяются с высотой по экспоненциальному закону. Скорость перемещения воздушных масс атмосферы 5-7 м/с, в случае урагана — до 30 и выше. В атмосфере образуются облака, дождь, снег, циклоны, антициклоны, словом все, что определяет погоду. Атмосфера снабжает живые организмы кислородом для дыхания, защищает от космических излучений и метеоритов. Космическое и солнечное излучения, попадая в верхние слои термосферы, ионизуют разреженный газ и формируют ионосферу. Благодаря магнитному полю Земли на высоте 500-5000 км существует мощный радиационный пояс.
Все физические оболочки Земли представляют единый комплекс и находятся в тесном взаимодействии. Каждая из них представляет собой открытую самоорганизующуюся систему. Процесс их самоорганизации происходил (и происходит сейчас) под воздействием внешнего источника энергии — Солнца, внутреннего тепла Земли и сложного механического движения, в котором Земля принимает участие. Между ними существует множество прямых и обратных связей, которые реализуются благодаря малым и большим круговоротам веществ, обмену энергией и информацией. Флуктуации параметров в одной из сфер (температура, давление, плотность, изменение скорости перемещения и т. д. ) вызывают локальные, а иногда и глобальные изменения и в других сферах.
Химическая эволюция Земли происходила синхронно с ее геологической эволюцией. В результате активной вулканической деятельности в первые миллионы лет жизни Земли верхние слои литосферы обогащались тяжелыми химическими элементами, которые сосредотачивались в виде концентрированных запасов в отдельных точках Земли. При дегазации лав выделялись газы, которые стали основой первичной атмосферы — аммиак, цианиды, диоксид углерода, соединения серы, пары воды и другие.
На ранней Земле постепенно создались условия для абиотического синтеза простейших органических соединений. Насыщенная парами атмосфера обладала высокой электропроводностью, поэтому в изобилии происходили грозы. В каналах молний, где температура достигает нескольких тысяч градусов, происходил синтез сложных соединений. Первичная атмосфера не имела озонового слоя, что способствовало поступлению на Землю огромных количеств ультрафиолетового и рентгеновского излучений. Это в свою очередь содействовало протеканию фотохимических реакций, которые в обычных условиях были бы невозможны.
Атмосфера была очень тонкой и слабо препятствовала рассеянию тепла в окружающее околоземное пространство. Вследствие этого средняя температура поверхности Земли снизилась до 15-20о С, что способствовало активной конденсации паров и образованию водоемов. Это произошло около 4 млрд. лет назад, о чем свидетельствует возраст найденных древних осадочных пород. Растворение всевозможных неорганических соединений в водах первичного океана и выпадение атмосферных осадков обогащали его солевой состав.
Гидросфера и атмосфера первобытной Земли практически не содержали свободного кислорода. Его выделение в чистом виде связано с появлением простейших живых организмов и, прежде всего, водорослей.
Косная материя не могла эффективно использовать солнечную энергию для самоорганизации, поэтому процессы эволюции шли медленно. И лишь с появлением живого вещества, интенсивность круговоротов многократно усилилась, появилась возможность за счет фотосинтеза более эффективно использовать солнечную энергию для формирования облика Земли. В результате взаимодействия геологических, химических и биотических процессов установился современный состав литосферы, гидросферы и атмосферы, которые существенно отличаются от раннего периода существования планеты. Однако и термодинамические процессы не потеряли своей значимости. Они и сейчас во многом определяют характер тектонических, атмосферных и гидросферных явлений.

3. Геосфера

Геосфераили географическая оболочка-это глобальный природный комплекс Земли, представляющий тонкий слой (50-60 км) на границе литосферы, гидросферы и атмосферы и включающий биосферу. Это область наиболее интенсивного взаимодействия всех сфер Земли. В геосфере существует и развивается человечество. Благодаря живому веществу и производственной деятельности человека в ней более интенсивно, чем в других оболочках, идут процессы обмена веществом, энергией и информацией. Хрупкое подвижное равновесие геосферы поддерживают естественные круговороты. Но в последние два столетия в них активно встраиваются техногенные циклы, что в значительной мере смещает природное равновесие в сторону неустойчивости.
Геосфера представляет совокупность иерархически связанных подсистем — ландшафтной оболочки, физико-географических стран, зональных областей, местностей и т. д. Взаимодействие абиотических (рельеф, распределение температур, освещенность, влажность, космические излучения) и биотических (растительный и животный мир) факторов определяет разнообразие свойств геосферы. Ее целостность обусловлена слаженным взаимодействием всех подсистем.
Важнейшей подсистемой геосферы и зоной наиболее активной деятельности живого вещества является ландшафтная оболочка. Ее толщина не превышает нескольких сотен метров. Характер солнечно-земных связей, расположение относительно экватора и рельеф поверхности определяют зональность распределения животного и растительного мира, пригодность отдельных ее областей к проживанию и производственной деятельности человека.
При изучении Земли геологи и палеонтологи разделили ее историю на отдельные эры, периоды и эпохи. Это разделение не случайно. Переход от одной эры к другой знаменовался кардинальными изменениями в облике Земли. Эти изменения наблюдаемы, их следы видны в отложениях разного типа. Определяя возраст отложений, и осуществили эту периодизацию.

4. Биосфера

Понятие биосферы было введено австрийским геологом Э. Зюссом (1831-1914) для обозначения всей совокупности живых организмов Земли. Большой вклад в учение о биосфере внес выдающийся русский ученый В. И. Вернадский. Биосфера является частью геосферы. Это сфера распространения живого вещества, которая включает все экосистемы Земли. Она является сложноорганизованной иерархической системой, между подсистемами которой (организмы, популяции, сообщества, экосистемы) осуществляются взаимодействия благодаря обмену веществом, энергией и информацией. По оценкам ученых время существования биосферы оценивается в ~3,5 млрд. лет. С появлением живого вещества биологические процессы и биотические факторы стали определяющими в становлении состава современных атмосферы, гидросферы и почвенного покрова литосферы. На смену периоду геолого-химической эволюции планеты пришел период геолого-биологический.
Границы биосферы определяются наличием пригодных абиотических условий (определенный состав воздуха, достаточное количество воды, благоприятные температуры, наличие минеральных веществ, определенная соленость и кислотность среды, определенное давление). Живое вещество занимает очень узкий пространственный интервал на границе микро — и макромира. Верхняя граница биосферы определяется высотой полета птиц (около 10 км), хотя микроорганизмы обнаруживаются и на значительно больших высотах. Нижняя граница биосферы простирается до 3 км вглубь литосферы и до 10 км вглубь гидросферы. Распределение живого вещества внутри биосферы неравномерно. Основная его масса сосредоточена в тонком приземном слое — биостроме(до нескольких сотен метров).
Биосфера условно может быть представлена в виде взаимосвязанной совокупности, состоящей из экотопаи биоценоза(Рис. 15).

 
                                 Э К О Т О П
                                        гидросфера

                    атмосфера                       литосфера
 

                    Продуценты                      консументы
 

Рис. 15 Функционирование связей в глобальной экосистеме (по аналогии со схемой В. Н. Сукачева)

Экотоп (или биотоп) представляет совокупность взаимосвязанных участков литосферы, гидросферы и атмосферы, с которыми взаимодействуют организмы и которые являются средой их обитания и источником ресурсов. Структура и функционирование биоценоза (совокупности живых организмов, проживающих на данной территории) определяется множественностью взаимосвязей между организмами и элементами экотопа.
Средний элементный состав живого вещества состоит из наиболее распространенных во Вселенной элементов. От состава экотопа он существенно отличается высоким содержанием биогенных элементов — углерода, водорода, кислорода, азота, фосфора и серы.
В настоящее время на Земле известно около 500 тыс. видов растений и 1,5 млн. видов животных. Соотношение между разными типами организмов можно представить в виде «волчка жизни» (по Н. Ф. Реймерсу). Устойчивое равновесное движение волчка обуславливается пропорциональностью его частей и количеством поступающей от Солнца энергии (рис. 16). Изменение солнечной активности может привести к существенному изменению соотношения видов, что неоднократно наблюдалось в истории развития биосферы.

Рис. 16 Волчок жизни

Каждый организм представляет собой самоорганизующуюся систему, состоящую из множества функционально согласованных органных систем (нервная, пищеварительная, гормональная, кровеносная, выделительная), основу которых составляют отдельные, согласованно функционирующие органы, состоящие из специализированных клеток. Все организмы и их сообщества находятся в тесном взаимодействии между собой. Их биомасса оценивается в 1, 8*105 кг сухого вещества, при этом биомасса организмов океана составляет всего 0,13% от всей биомассы планеты.
Биосфера является открытой самоорганизующейся системой. Ее эволюция осуществляется благодаря энергоинформационному обмену с окружающим пространством. Временной ход развития биосферы носит направленный характер и выражается в повышении уровня организации, нарастании усложнения и упорядоченности живого вещества: последовательное появление прокариотов (клеток без ядра) — эукариотов(клеток с ядром) — многоклеточных организмов — организмов с твердыми скелетами — организмов с высокоразвитой нервной системой и мозгом — возникновение разумного человека и общества. Этот процесс можно представить как чередование этапов медленных постепенных изменений, прерываемых скачкообразными переходами к новым качественным состояниям.
Процессы самоорганизации биосферы во многом определяются солнечно-земными связями, и прежде всего, потоками солнечной энергии, их качеством и периодичностью поступления. Достаточно давно человеком было замечено, что на Земле с определенной повторяемостью изменяется численность отдельных популяций животных и урожайность культур. Обобщил имеющиеся эмпирические данные и дал им теоретическое обоснование А. Л. Чижевский (1897-1964), представив их как «земное эхо солнечных бурь».
Изменение абиотических условий неоднократно приводило биосферу в неустойчивое состояние и ставило живое на грань вымирания. В точках бифуркации неизменно происходила смена форм живого вещества на более приспособленные к новым условиям, которая была связана с изменением строения и функций существующих структурных элементов организма, появлением и развитием новых органных систем. Но и из старых форм сохранялись отдельные виды, сумевшие выжить. И сегодня мы наблюдаем следы былых биосфер Земли. Благодаря им существует то великое многообразие живых организмов, которое в конечном итоге определяет устойчивость развития. Однако в последнее столетие оно оказалось нарушенным вследствие интенсивной производственной деятельности человека. Это чревато катастрофическими последствиями не только для живого вещества, но и всей планеты в целом.

Новые понятия и термины: прецессия, космохронология, протоземля, астеносфера, конвекция, стратификация, фотохимические реакции, биостром, экотоп, волчок жизни.
Ведущие идеи:
— Земля как самоорганизующаяся система;
— влияние солнечно-земных связей на процесс ее самоорганизации;
— особенности эволюции Земли как геологического тела;
— взаимодействие и взаимное влияние отдельных сфер Земли.

3. 4. 4 САМООРГАНИЗАЦИЯ И ЭВОЛЮЦИЯ ЖИВОГО ВЕЩЕСТВА

1. Общие представления

На сегодняшний день нет достаточно четкого определения, что такое жизнь. С точки зрения материалистической философии жизнь — это особая форма движения материи. С биологической точки зрения жизнь — это особая форма существования белковых структур.
С точки зрения системно-синергетического подхода жизнь — это форма существования макроскопических гетерогенных открытых систем, далеких от равновесия, способных к самоорганизации, саморегуляции и самовоспроизведению (М. Волькенштейн).
Это определение является наиболее полным, так как отражает принципиальное отличие живой материи от косной. По сравнению с последней, жизнь — это качественно новая форма организации материи, основные свойства которой — способность усваивать энергию Солнца за счет фотосинтеза и воспроизводить из неживого живое.
Структурная организация живого, и проблемы самоорганизации обсуждались в предыдущих разделах. Только необходимо добавить, что в живых системах процессы саморегуляции осуществляются на уровне активного обмена веществом, энергией и информацией. Это связано с тем, что реакции живого организма на воздействие среды носят опережающийхарактер.
Элементарная единица такого организма — клетка. Ей присущи все признаки живого — обмен веществ, раздражимость, самоорганизация, саморегуляция, самовоспроизведение, передача наследственных признаков. Она является самоорганизующейся биохимической системой, состоящей из большого числа согласованно функционирующих органоидов. Клетка, хотя и обладает всеми функциями живого, неспособна к самостоятельному существованию (за исключением одноклеточных организмов) в открытой среде. Основу клетки составляют сложнейшие биополимеры, играющие важные функциональные роли в системе сопряженных автокаталитических циклов, составляющих основу жизнедеятельности живых организмов.
Основное проявление жизни биологической системы — деление клетки. С ростом клетки ухудшаются условия питания ее элементов, что должно привести к замедлению процессов жизнедеятельности. Кроме того, рост клетки связан с построением копий каждого ее элемента. Вследствие этого снижаются возможности управления внутренними процессами. Эти явления приводят к повышению энтропии клетки и способствуют ее переходу в неустойчивое состояние, выход из которого — деление материнской клетки на две дочерние. Наиболее благоприятные условия для деления складываются в момент удвоения массы, при этом лишняя энтропия сбрасывается в окружающее пространство и образовавшиеся две новые системы вновь обретают устойчивость до очередного момента деления. Отдельной клетке в отличие от одноклеточного организма практически невозможно выжить в одиночку. В средах с определенными условиями они образуют колонии. Однако и здесь, после 50-60 делений клетки неизбежно гибнут, ибо на уровне колонии отсутствует управление. В энерго-энтропийном плане более выгодным, чем колония, является объединение клеток в более сложные структурные образования — многоклеточные системы: ткань, орган, органная система, многоклеточный организм. В рамках организма осуществляется саморегулирование, появляются механизмы управления и клетка сохраняет свою жизнеспособность даже после 10 тысяч делений. При этом увеличение структурной сложности и упорядоченности системы компенсирует рост энтропии, связанный с увеличением числа ее элементов. Разные подсистемы сложных организмов развиваются с разной скоростью и используют разные стратегии. Поэтому оптимальная согласованность их взаимодействия достигается только в определенный временной промежуток, по истечении которого компенсаторные возможности организма, определяемые его генотипом, снижаются. Рассогласованность функционирования органных систем усиливается нарастанием рассогласования биохимических процессов на клеточном уровне. Становится невозможным эффективное управление процессами при данной системной организации, что ведет к нарушению целостности системы и ее разрушению.
Подобный механизм действует на видовом, групповом и популяционном уровнях. Любое сообщество, любая совокупность взаимодействующих живых организмов (сообщество бактерий, насекомых, косяк рыб, стая птиц, стадо млекопитающих) имеют свои специфические формы самоорганизации. Это может быть пирамидальная структура (как у муравьев или пчел), на вершине которой находится матка либо структура с вычленением элитных особей (вожаков), обретающих абсолютную власть над стадом. Самоорганизация живых организмов происходит под воздействием объективных законов природы и энергии, поступающей по пищевым цепям.
При наличии в среде обитания неограниченных ресурсов и благоприятных условий рост численности любого вида подчиняется экспоненциальномузакону. Однако. в процессе эволюции Земли природно-климатические условия изменяются и порой существенно, рано или поздно уменьшается количество ресурсов, необходимых для поддержания его целостности. Борьба за ресурсы порождает внутривидовую и межвидовую конкуренцию, что повышает энтропию системы. Вид теряет свою устойчивость. Адаптируясь к изменившимся условиям, он вынужденизменяться. Если этого не происходит, то он вообще вымирает, как это случилось с древними гигантскими растениями и животными.

2. Гипотезы о происхождении жизни на Земле

Существует несколько гипотез происхождения жизни на Земле. Наиболее распространенные: креационизм (жизнь есть результат творения сверхъестественного существа — бога), самопроизвольное зарождение (жизнь возникала неоднократно из неживого вещества), стационарное состояние (жизнь существовала всегда), панспермии (жизнь занесена из других миров), биохимической эволюции (жизнь возникла в результате процессов, подчиняющихся физическим и химическим законам). Однако ни одна из них до сих пор не подтверждена надежным эмпирическим материалом. Наиболее доказательно выглядит последняя гипотеза, высказанная в 1923 г. советским биохимиком А. И. Опариным (1894 — 1980) и независимо от него английским биологом Д. Б. Холдейном (1892-1964).
Было выделено несколько этапов биохимической эволюции.
1. Геохимическая эволюция Земли, синтез простейших неорганических соединений (СО2, Н2О, NН3 и др. ), переход воды из парообразного состояния в жидкое в процессе охлаждения Земли. На это ушло десятки, если не сотни миллионов лет. Эволюция атмосферы и гидросферы.
2. Образование простейших органических веществ (аминокислот) под воздействием грозовых разрядов. Накопление их в водах океанов.
3. Постепенное усложнение органических соединений, формирование белковых структур.
4. Благодаря амфотерности белковых молекул (способности к образованию коллоидных гидрофильных комплексов, притягивающих к себе молекулы воды) стало возможным создание вокруг белковых структур водной оболочки. Образовались водные комплексы.
5. Слияние таких комплексов привело к образованию коацерваций(лат. coacervatio — накопление, накопление в растворах высокомолекулярных соединений), способных обмениваться веществом и энергией с окружающей средой.
6. Поглощение коацерватами металлов привело к образованию ферментов, способных ускорять биохимические процессы.
7. Выстраивание гидрофобных липидов на границе между коацерватами и внешней средой способствовало образованию примитивной мембраны, обеспечивающей стабильность функционирования коацервата.
8. В процессе эволюции у этих образований появились простейшая саморегуляция и самовоспроизведение.
Так по мнению А. И. Опарина появилось примитивное живое вещество. На его создание природа потратила около полутора миллиардов лет. Дальнейшее его усложнение осуществлялось на основе механизмов, выявленных в эволюционной теории Ч. Дарвина. Таким образом, чисто качественно, без математических уравнений, еще не зная о существовании автокаталитических реакций, Опарин указал основные этапы предбиологическойэволюции вещества. Одно из слабых мест его теории — механизмы перехода от неживого к живому, появление функций саморегуляции и самовоспроизведения.
Развитие математического моделирования позволило более или менее точно восстановить картину перехода от неживого к живому. В 1971 году немецкий ученый М. Эйген предложил модельную теорию самоорганизации макромолекул. Поздний этап предбиологической эволюции по модели Эйгена связан с сопряжением множества химических процессов, поисками оптимального соотношения их скоростей, согласованности их отдельных этапов и способности к внутренней перестройке под действием факторов внешней среды. Это потребовало совершенствования информационных связей между отдельными компонентами коацерваций. По всей вероятности, именно на этом этапе возникает многоконтурная обратная связь. Для достижения высокого уровня регуляции процессов необходимо ограничение влияния флуктуаций параметров внешней среды. Для этого потребовалась избирательно проницаемая мембрана — клеточная оболочка. Очевидно, одновременно совершенствуется процесс самовоспроизведения и передачи структурной (наследственной) информации, появляется способность к регенерации. Возникает примитивная пространственно обособленная область низкой энтропии, отделенная от внешней высокоэнтропийной среды, и способная к саморегуляции и самовоспроизведению. На этом уровне организации материи, как и на более низких, возможно появление мутантов, но благодаря конкуренции выживают наиболее оптимальные виды. Появление молекул ДНК и РНК способствовало отработке простейших механизмов управления воспроизводством себе подобных структур, снижению и коррекции сбоев, сохранению наследственных качеств структуры.
Опыты, проведенные американским ученым Стенли Миллером в условиях, приближенных к тем, которые некогда существовали на Земле, полностью подтвердили возможность предбиологической эволюции по сценарию, описанному А. И. Опариным. Однако воспроизвести процесс самоорганизации биополимеров до клеточного уровня в искусственных условиях пока не удалось, и будет ли это возможно в обозримом будущем неизвестно.
Первые примитивные одноклеточные организмы, по всей вероятности, были гетеротрофами(греч heteros другой, trophe — пища, организмы, которые используют для своего питания готовые вещества), так как только они могли воспользоваться имевшимися в морском бульоне готовыми запасами вещества и энергии. Автотрофы (греч. autos — сам, организмы, синтезирующие органические вещества, необходимые для обеспечения своей жизнедеятельности)появились значительно позднее, когда природой были отработаны механизмы хемо— и фотосинтеза. С момента возникновения живых организмов, способных к фотосинтезу, геохимическая и биологическая эволюции стали неотделимы друг от друга. Жизнедеятельность живого вещества стала оказывать формирующее влияние на геохимический состав поверхности Земли, гидросферы и атмосферы.
Однако возможности одноклеточной структуры весьма ограничены в плане энергетики, устойчивости и оптимальности. Возникают ассоциации клеток, отрабатываются механизмы их согласованного взаимодействия, разделяются функции, происходит специализацияотдельных клеток, появляются прообразыорганных систем. Многоклеточные структуры лучше, чем одноклеточные, защищены от внешних воздействий и более надежны, благодаря возможности дублировать функции. Эта надежность многократно возрастает с появлением руководящего центра — нервной системы и ее центрального отдела — мозга.
Как известно, многие абиотические факторы (температура, мощность излучения, напряженность электромагнитного поля, естественный радиационный фон и другие) изменяются циклично под влиянием космических ритмов (вращение Земли вокруг собственной оси, вокруг Солнца, цикличность солнечной активности). Вероятно, воздействие этой цикличности на первичные коацерваты в течение миллионов лет привело к тому, что химические процессы, протекающие внутри них, сделались цепными. Некоторые стали носить опережающий характер. Если у коацерватов каждый из факторов вызывает «свою» биохимическую реакцию, то у примитивного живого изменение всего лишь одного фактора запускает весь комплекс реакций. А это значит, что у примитивной живой системы появилось опережающее отражение. С усложнением систем усложняется и характер отражения. На уровне живого опережающее отражение изучено советским физиологом П. К. Анохиным (1896-1974).
У простейших организмов сохраненные следы былых воздействий начинают использоваться в виде сигналов, оповещающих о воздействиях, аналогичных былым. При этом отмечаются слабые признаки целенаправленной деятельности и обучаемости. Например, инфузории под воздействием падающего света пытаются найти более оптимальное положение тела по отношению к источнику. У планарий световое раздражение закрепляется на биохимическом уровне и проявляется в опережающих поведенческих реакциях при повторном действии раздражителя через длительный промежуток времени. С усложнением организмов, сохранение былых воздействий выходит на генетический и более высокие уровни и закрепляется в виде инстинктивных «знаний» и безусловных рефлексов, в системе различных форм общения (феромонное, звуковое, знаковое, смысловое).

Опережающее возбуждение является фундаментальным свойством, принципиально отличающим живое от неживого, и лежит в основе адаптивныхмеханизмов. Подчиняясь космическим ритмам, живое «заранее готовится» к смене времен года. Деревья сбрасывают листву задолго до промерзания почвы. Медведь заранее накапливает жир для зимней спячки. Замирает жизнь насекомых.
Проявление опережения наблюдается не только на биохимическом уровне, но и на уровне социальной жизни. Например, планирование деятельности отдельного человека, предприятия, государства, «преждевременные» идеи и открытия, творчество писателей-фантастов, это все проявление важнейшего свойства сложноорганизованных систем — опережающего отражения.

3. Биологическая эволюция и концепция генетики

Процессы эволюции организмов были изучены и качественно описаны Ч. Дарвином и А. Уоллесом.
Теория эволюции основывается на следующих принципах:
1. Мир находится в постоянном развитии. Вектор его направлен от простого к более сложному.
2. Усложнение происходит непрерывно и постепенно.

•  Усложнение оставляет возможность существованию разнообразия более простого.
•  Механизмом эволюции служит естественный отбор, основой которого является способность организмов адаптироваться к изменяющимся условиям окружающей среды, выжить в условиях конкуренции с другими видами и подняться на более высокую ступень развития.
•  В процессе усложнения накапливаются новые признаки, сохраняются и передаются по наследству.

Однако загадку накопления новых признаков и передачи их по наследству удалось частично раскрыть только благодаря современной молекулярной генетике. Становится все более очевидным, что эволюция живого вещества теснейшим образом связана с совершенствованием механизмов регистрации, кодирования и сохранения информации о космических ритмах и цикличности изменения параметров окружающей среды на уровне клеточной (носитель РНК), генетической (носитель ДНК), иммунологической (носитель антитела) и нейрологической (носитель мозг) памяти.
Большие надежды в разрешении проблем, связанных с пониманием самоорганизации живого, возлагаются на возможности, расшифровки информации, закодированной в структурах ДНК и РНК. Проблема системы записи наследственной информации в макромолекулах живого впервые была поставлена в книге одного из основоположников квантовой механики Э. Шредингера «Что такое жизнь с точки зрения физики». Но ее решение стало возможным, когда в 1953 году английский кристаллограф Ф. Крик и американский биохимик Д. Уотсон методами рентгеноструктурного анализа установили пространственную структуру ДНК. А в 1954г. Г. Гамов поставил и в значительной степени разрешил задачу по расшифровке генетического кода, вслед за которой последовал целый каскад открытий в области генетики и теоретической биологии.
По современным представлениям эти биополимеры состоят из мономеров, называемых нуклеотидами. В состав РНК входят — рибоза — пятиуглеродный сахар, азотистые основания (аденин, гуанин, цитозин, урацил) и остаток фосфорной кислоты (Н3РО4). Различают информационную (и), транспортную (т) и рибосомную (р) РНК. В состав ДНК входит дезоксирибоза, азотистые основания (аденин, гуанин, цитозин, тимин) и остаток фосфорной кислоты. Через молекулы ДНК и РНК осуществляется передача наследственных свойств биологических структур (информации) и реализуется механизм наследственности.
Порядок расположения нуклеотидов в молекулах ДНК (генетическая программа) определяет порядок расположения аминокислот в первичных структурах белков. Сегодня мы знаем, что ДНК состоит из двух взаимодополняющих цепочек, в которых каждый нуклеотид одной цепочки с помощью водородных связей может обратимо соединяться с комплементарным ему нуклеотидом противоположной цепочки. Когда клетка делится, цепи расходятся и каждая из них становится матрицей для синтеза новой цепи ДНК. Аналогичное расхождение противоположных цепочек ДНК происходит и в том случае, когда необходимо синтезировать и-РНК — матрицу для последующей сборки из аминокислот какого-либо белка. Каждая и-РНК способна отпечатать в рибосоме синтез сотни и тысячи молекул белка. Ранее считалось, что закодированная информация передается в одном направлении — ДНК®РНК®белок. Но в 70-е годы Темин и Балтимор открыли обратную транскриптазу — некоторые ферменты используют РНК в качестве матрицы для синтеза ДНК.
Молекулы ДНК в соединении с молекулами белков структурируются в хромосомы, каждая из которых имеет специфическую форму и размер. Эти структуры можно увидеть только в момент деления клетки. Каждому биологическому виду соответствует свой набор хромосом, определяемый их количеством и генным составом. Например, в соматических клетках человека 46 хромосом, у шимпанзе — 48, у дрозофилы — всего 8. В хромосомный набор соматической клетки входят две половые хромосомы. У женских особей это две х хромосомы, у мужских — х и у. Рост и развитие организма связаны с делением соматических клеток — митозом и удвоением количества хромосом. При достижении половой зрелости в организме образуются половые клетки — гаметы. Их образование связано со специфическим процессом, который называют мейозом, в результате которого происходит разделение хромосом, и в гамете их оказывается в два раза меньше, чем в соматической клетке. В процессе мейоза возможны случайные искажения хромосом (перекресты, разрывы, укорочения или удлинения), что приводит к нарушению генетической программы потомства (т. н. хромосомные мутации). При слиянии гамет и образовании зиготыпроисходит объединение хромосом в пары ХХ или ХУ. Из зиготы организм развивается благодаря митозу и другим очень сложным процессам, которые изучает морфогенез.
Установлено, что элементарным кирпичиком наследственности является ген— участок ДНК длиной около 1000 пар чередующихся нуклеотидов. ДНК вирусов содержит всего несколько десятков генов, у одноклеточного организма — несколько тысяч. Геном(совокупность генов, содержащихся в одинарном наборе хромосом) высокоорганизованных животных содержит сотни тысяч генов, при этом каждая хромосома включает несколько сотен или тысяч взаимодействующих между собой генов. Совокупность всех генов организма составляют его генетическую конституцию — генотип. Часть генов называют «структурными», они несут ответственность за структурные признаки организма. Есть гены — регуляторы. Они влияют на начало, скорость и сроки окончания синтеза белков, на растормаживание или блокировку синтеза отдельных продуктов или звеньев метаболизма. Есть гены — определители фермента. Под генетическим контролем находится функционирование каждой отдельной клетки и всего организма в целом. Все гены находятся в сложном взаимодействии друг с другом. Очевидно, в основе этого механизма лежат сложные физико-химические, а возможно и квантовые процессы. Генотип несет все наследственные свойства организма. В результате взаимодействия генотипа с окружающей средой формируются индивидуальные признаки и свойства организма — его фенотип; говорят, генотип реализуется в фенотип.
Под влиянием факторов окружающей среды (химическое загрязнение, высокая радиация), изменения температуры или кислотности среды возможны изменения в структуре самого гена (генные мутации) гаметы. Вероятность появления случайных мутаций мала, но они могут накапливаться из поколения в поколение, при случайном стечении обстоятельств становиться устойчивыми и передаваться по наследству в виде фенотипических признаков.
В процессе самоорганизации живых систем под воздействием факторов окружающей среды идет изменение и усложнение видов вследствие генетических мутаций. В результате межвидовой и внутривидовой конкуренции выживают особи с генотипом, наиболее приспособленным к сложившимся условиям. При этом естественный отбор играет двоякую роль. С одной стороны, предотвращает накопление ошибок (ослабленные особи вымирают), а с другой — допускает усовершенствование организмов. Все происходит по тем же законам, как и при самоорганизации открытых нелинейных диссипативных систем.
Совершенно очевидно, что эволюционный путь развития — это не широкая столбовая дорога, а лабиринт со множеством тупиков. Проигрывая множество вариантов, природа на пути эволюции отсекает нежизнеспособные виды и структуры и в то же время оставляет многие простые, но хорошо приспособленные к внешним условиям виды. Благодаря этому накапливается и сохраняется огромное количество биологических видов, каждый из которых выполняет определенную функцию в биосфере. И исчезновение хотя бы одного из них нарушает сложившиеся пищевые цепи, что неизменно ведет к вымиранию других. И в то же время неуправляемое размножение некоторых видов и выход их за пределы своей экологической ниши чреваты разрушительными последствиями, ибо ущемляет полноценную жизнь других видов. За миллионы лет эволюции в биосфере выработались механизмы саморегуляции. Однако активное вмешательство человека в природные процессы неизбежно ведет к их нарушению и снижению биоразнообразия.
Подводя итог, можно сказать, что современная теория эволюции носит синтетический характер и представляет сплав идей Дарвина, результатов молекулярной биологии и принципов синергетики. Ее основы начали закладываться в рамках хромосомной теории наследственности американского биолога Т. Моргана (1866-1945), популяционной генетики, разработанной в трудах крупнейших советских ученых С. С. Четверикова (1880-1959), Н. В. Тимофеева-Ресовского (1900-1981), Н. П. Дубинина (1906-1998), в работах Н. И. Вавилова (1887-1943) по гомологичеким рядам и других. Однако и синтетическая теория не является окончательной. В теории эволюции живой материи есть еще много темных пятен и загадок, раскрыть которые современной науке пока не удалось.

4. Антропный принцип и проблемы происхождения жизни

В процессе самоорганизации Вселенной происходила ее структуризация и усложнение, формирование таких условий, при которых стало возможным появление высокоорганизованных форм материи. Фундаментальные законы и свойства Мироздания удивительным образом соответствуют возможности возникновения и функционирования живого, его эволюции и совершенствованию. Ученые полагают, что если хотя бы одна из мировых констант (гравитационная постоянная, постоянная Планка, отношение заряда электрона к его массе, отношение массы протона к массе электрона и другие) изменилась на один процент от того значения, которое имеет, жизнь в той форме, которая существует сегодня на Земле, была бы невозможной.
Возникает вопрос, во всех ли частях Вселенной или нашей Галактики имеются подходящие условия для возникновения разумной жизни? Исследования ближнего космоса показали, что в Солнечной системе условия для белковой жизни имеются только на Земле, хотя спектральные исследования показывают присутствие в ближнем космосе довольно сложных органических молекул, которые могут быть основой биополимеров. Есть предположение, что существование живого вещества возможно лишь в очень узком окраинном поясе Галактики, в областях, находящихся между спиральными рукавами, то есть там, где отсутствует бурное звездообразование.
Но как объяснить единение земного человека и Вселенной? Религия отвечает на этот вопрос просто «Бог создал мир таким, чтобы в нем мог жить человек». Наука на сегодня не имеет однозначного ответа на этот вопрос.
В 1974 году американский физик Б. Картер высказал два варианта так называемого «антропного принципа», связывающего свойства Вселенной с существованием живого вещества.
Первый вариант, называемый слабым антропным принципом, гласит о том, что наблюдаемые астрономами явления (как и наблюдения в квантовой механике) зависят от присутствия самого наблюдателя. Второй вариант, называемый сильным антропным принципом, утверждает о том, что все свойства Вселенной должны быть такими, чтобы в ней была разумная жизнь, живое самовоспроизводящееся вещество. То есть в мире все происходит именно так потому, что в нем существует человек. Но в чем собственно отличие этой трактовки от религиозной?
Исходя из эволюционно-синергетической парадигмы можно предположить, что в силу случайных флуктуаций в некоторой области Вселенной, а именно, в галактике Млечный путь, в Солнечной системе, на планете Земля, создались условия для возникновения жизни в виде белковых тел. Но как показывают исследования, Вселенная однородна и изотропна, свойства ее на больших масштабах одинаковы. А значит можно предположить, что жизнь есть и в других частях Вселенной. Но пока это только сюжет для писателей-фантастов, так как современная наука не располагает данными о наличии разумной жизни в других звездных системах. Однако многочисленные попытки, предпринимаемые землянами в поисках внеземных цивилизаций, пока не увенчались успехом.
Новые понятия и термины: экспонента, креационизм, амфотерность, коацерват, опережающее возбуждение, геном, генотип, генетический код.
Ведущие идеи:
— жизнь как форма существования макроскопических гетерогенных открытых систем, далеких от равновесия, способных к самоорганизации, саморегуляции и самовоспроизведению;
— опережающее отражение — важнейшая отличительная особенность живого;
— сопряжение биохимических реакций обеспечивает согласованность взаимодействия подсистем организма и является условием его устойчивого функционирования;
— особенности эволюции вида и сохранения наследственных свойств определяются его геномом;
— геном как эволюционирующая система.

3. 4. 5 САМООРГАНИЗАЦИЯ И АНТРОПОГЕНЕЗ

1. Природа человека

С точки зрения естественных и технических наук (физика, химия, биология, кибернетика и др. ) человек — это целостная, гетерогенная, открытая, самоорганизующаяся термодинамическая нелинейная система, поддерживающая постоянство своего состава, находящаяся вдали от равновесия и обладающая всеми признаками живого. Человек — система кибернетическая. Она достаточно легко отзывается на изменения факторов окружающей среды, перестраивает свою работу, основные ритмы, адаптируется к новым условиям. Устойчивое состояние такой сложной системы — это череда ее откликов на внешние воздействия, череда многоконтурных обратных связей и сигналов, которые вырабатывает система, и корректирует свое поведение.
Это система электромагнитная. Жизнедеятельность человека связана с электрическими процессами, протекающими в отдельной клетке, мышечной среде ткани, мозге. Наличие в организме человека комплексов, содержащих железо, а также биотоки определяют магнитные свойства организма. Создание сверхпроводящих квантовых интерференционных датчиков позволило в восьмидесятые годы обнаружить слабое электромагнитное поле вокруг тела человека. Человек — система биохимическая. Тысячи биохимических процессов протекают в каждой клетке его тела. Их синхронность, а также способность организма сохранять гомеостаз является важнейшим условием устойчивости этой системы.
В человеке находит максимальное выражение биопсихосоциальная тенденция, присущая всему живому. Его восхождение на вершину эволюционной пирамиды связано с одновременным взаимодействием биологических, психических и социальных факторов. Человеку присущи все качества, характерные для биологических систем и заложенные в его генетике, и в то же время он принципиально отличается от других видов. В процессе социальной эволюции у него сформировались мышление и речь (вторая сигнальная система).
Человек — целостная система. Его физическое и биологическое состояния определяют состояние психики, все вместе они определяют социальную значимость человека. Благодаря высокоразвитому мозгу человек осознанно познает окружающий мир и самого себя, создает сложные искусственные системы и управляет ими. Человек обладает интеллектом, волей, эмоциями, темпераментом. Он может осознанно регулировать свои потребности и поведение. Его деятельность носит творческий характер. Он создает культуру, духовные ценности, наследует культурные традиции. Человек — существо духовное.
Но духовная жизнь человека, его культура невозможны без природных предпосылок. Человек — система, в которой тесно переплетено физическое, химическое, биологическое, психическое и социальное, поэтому и изучение его с помощью методов какой-либо одной науки не может дать полных представлений о его сути. Ее постижение требует синтеза многих наук. Сегодня его изучением занимаются естественные, технические и гуманитарные науки. Его суть пытаются постичь философия, литература, искусство и религия. Никогда еще человечество не обладало таким большим объемом знаний о человеке, как сегодня. И несмотря на это, человек сам для себя остается мучительной и сладкой загадкой, на которую нет однозначного ответа. В какой-то степени раскрыть ее, понять, как из животных инстинктов выросли нравственные устои человека, возможно, поможет обращение к истории становления человечества.

2. Современные представления о происхождении и эволюции человека

Существует несколько гипотез о происхождении человека, но наиболее обоснованной на сегодняшний день является эволюционная теория: человек появился на Земле в результате сложной и длительной эволюции живого вещества. В ее основе лежат труды Ж. Б. Ламарка, К. Ф. Рулье, Ч. Дарвина, Я. Рогинского и др. крупнейших ученых. Конечно, и в этой гипотезе есть много темных пятен и провалов, но антропологические исследования стоянок древнейших людей, их останков и результатов жизнедеятельности, простейших орудий труда являются серьезным ее подтверждением. Свою окончательную завершенность она получила, объединившись с молекулярной биологией, генетикой, психологией и другими науками. Исходя из общепринятых положений, следует выделить три этапа в эволюции человека: морфологический (биологический), психический, социальный.
Изменение морфологии, психики и социальной значимости индивида необходимо рассматривать как взаимосвязанные процессы, протекающие одновременно.
На пути филетической эволюции к современному человеку можно выделить несколько периодов. Примерно 60 миллионов лет назад на Земле появились популяции простейших млекопитающих. В течение буквально какого-то десятка последующих миллионов лет появились ранние приматы — высшие млекопитающие, имеющие пятипальные конечности, более развитые полушария головного мозга, органы зрения, слуха и осязания. Их богатый генетический материал давал большие возможности для мутаций, что способствовало появлению их огромного разнообразия. В течение всего последующего времени вектор эволюции некоторых из их видов был неизменно направлен в сторону развития прямохождения, совершенствования головного мозга, эмоционально-чувственной сферы, повышения уровня интеллекта, средств коммуникации, социальных отношений и способности к труду.
Выделение дальних предшественников человека из животного мира и восхождение на вершину эволюционной пирамиды сопровождалось одновременным изменением биологических, психических и социальных характеристик вида. Однако скорость и глубина этих изменений на разных этапах его становления была разной. На самых ранних — доминировали (от лат. dominantis — господствующий) преимущественно морфологические (от греч. morphe — форма; строение) изменения, которые сопровождались лишь небольшими сдвигами со стороны психики и социальности. На более поздних — когда вид оформился внешне, начался период интенсивного развития психики и общественных отношений. Активизировались процессы усложнения структуры и функций головного мозга, совершенствовались механизмы опережающего отражения, формы мышления, способы общения и кооперации, что переводило этих созданий на более высокую ступень социального развития и существенно отличало их от животных.
Одновременно существовало довольно много форм этих древнейших существ, стоявших на разных ступенях развития и эволюционировавших в разных направлениях. Но наиболее перспективным неизменно оказывалось то, которое было связано с дальнейшим увеличением головного мозга и совершенствованием его работы. Какой из факторов «запустил» этот процесс и стал ведущим в «очеловечивании» вида, наука пока не может ответить однозначно. Вернее всего, это был комплекс условий космического, геофизического, биологического и социального планов, которые действовали одновременно.
В начале палеогена (ок. 50 млн. лет назад) приматы разделились на две ветви — широконосых и узконосых. Широконосые дали начало популяциям обезьян, а узконосые — гоминоидам(лат. homo — человек), итогом эволюции которых в дальнейшем стало появление на Земле гоминид, затем человека разумного и , наконец, — человека современного. Это была начальная точка бифуркации на пути развития вида. Во второй половине палеогена на Земле наступило похолодание. Тропические леса отступили на юг, появились обширные открытые пространства, заросшие высокой травой. Приматы, не откочевавшие на юг, вынуждены были приспосабливаться к наземному образу жизни и к более тяжелым климатическим условиям. Решающими факторами эволюции приматов в этот период является прямохождениеи стадный образ жизни. Прямохождение было связано с совершенствованием опорно-двигательного аппарата (подвижность конечностей, форма стопы), мышечной системы (необходимость удерживать кости таза, черепной коробки, предохранять внутренние органы от излишнего давления друг на друга), зрения (оно стало бинокулярным и цветным), руки как орудия труда и т. д. Стадный образ жизни способствовал развитию совместных действий, направленных на выживание вида, совместного труда, общения, что стимулировало развитие мозга.
Примерно 15-20 млн лет назад, в позднем олигоцене, гоминиды разделились на две ветви — рамапитеки и примитивные гоминиды. Большинство ученых считает, что рамапитек является древнейшим предшественником человека. Его останки найдены в северо-западной индии и восточной Африке. Челюсть и зубы рамапитека явно человеческого типа. Рамапитеки, хотя и эпизодически, но уже использовали в качестве орудий труда палку и камень. Около 3-5 млн лет назад из множества популяций рамапитеков выделяются две ветви — поздние гоминиды и австралопитек(лат. australus — южный). австралопитек — прямоходящий всеядный хищник, ростом 120-150 см, массой — 30-50 кг и мозгом около 550г. австралопитеки стали регулярно использовать камни, палки и кости в качестве орудий труда. Они были преимущественно правшами. Среди них был широко распространен каннибализм (франц. cannibale — людоед). Это был уже почти человек не только по внешнему виду, он уже мог производить орудия труда, хотя и самые примитивные. Изготовление орудий труда и активное их использование в совместной деятельности стало важнейшим поворотным пунктом в эволюции человека, которая с морфологического уровня переходит на психический — уровень совершенствования австралопитека как существа с высокоразвитой психикой.
Около 2 млн. лет назад от африканского австралопитека произошел человек умелый— Ноmо habilis. Это ближний предшественник человека. С него и начинается история человечества. Человек умелый уже возможно обладал зачатками речи, которая хотя и была примитивной, но составляла важнейшее качественное отличие высшей нервной деятельности человека от высшей нервной деятельности животных. Слово, обозначающее действия, трудовые операции, предметы, а затем и абстрактные понятия, стало важнейшим средством общения между людьми.
Около миллиона лет назад образовались изолированные группы, которые дали начало новому виду — архантропы. Для них характерна развитая орудийная деятельность, увеличение головного мозга до 1000 г, совершенствование речи. Одновременно существовало довольно много форм древнейших людей, стоявших на разных ступенях развития и эволюционировавших в разных направлениях. Известны несколько типов древнейших людей — питекантроп, синантроп, гейдельбергский человек и др. Наиболее перспективным было направление, связанное с дальнейшим увеличением головного мозга и совершенствованием его работы, развитием общественного образа жизни, улучшением орудий труда, более широким использованием огня.
Постепенно в среде древнейших людей формируется новый вид — неандерталец, который и появился около 300 тыс. лет назад. По одной из гипотез он занимает промежуточное положение между древнейшими и первыми современными людьми. Изучение многочисленных антропологических находок показало, что в эволюции неандертальцев можно выделить две основные линии. Одна линия шла в направлении мощного физического развития существ с грубыми чертами. Другая группа характеризовалась более тонкими чертами; в общем физическом развитии она уступала первой группе, но зато у ее представителей значительно увеличился объем лобных долей головного мозга. Масса мозга составляла уже ~ 1300 — 1500 г. Эта линия оказалась более перспективной. В борьбе за существование она побеждала не за счет физической силы, а за счет смекалки и развития внутригрупповых связей. Неандерталец уже умеет добывать огонь и управлять им. Происходит постепенный отказ от каннибализма. На этом этапе отмечается забота о старых и слабых, но обладавших опытом и выделявшихся своими умственными способностями. Такие особи стали ценными членами сообщества, как носители и хранители знания и опыта, которые передавали молодежи. Эта ветвь эволюции и привела к появлению нового вида Homo sapiens — человека разумного (200-40 тыс. лет назад), а около 30-40 тыс. лет назад неандертальцы были вытеснены первыми настоящими людьми — кроманьонцами(одна из их древнейших стоянок была обнаружена вблизи г. Кроманьон на юге Франции). Кроманьонцы владели членораздельной речью, о чем свидетельствует хорошо развитой подбородочный выступ. Высокая степень развития мозга и общественный характер труда привели к резкому уменьшению зависимости человека от внешней среды, к установлению контроля над некоторыми сторонами среды обитания. Эволюция человека вышла из-под ведущего контроля биологических факторов и приобрела социальный характер.
Ход социальной эволюции можно условно разбить на три периода.
1. У человека разумного оказались развитыми такие свойства, которые создали высокую степень его социальности. Это позволило ему быстро развить материальную культуру, усовершенствовать речь и положить начало искусству. Само искусство как общечеловеческий вид деятельности оказало серьезное влияние на эволюцию человека, т. к. в искусстве происходит ярчайшее сочетание труда, мышления и речи. Великолепные наскальные рисунки кроманьонца (30-40 тыс. лет назад) все еще удивляют нас изяществом линий и ярким, осмысленным наблюдением животных, что выражается в выдающейся силе и энергичности рисунка. Возникновение современного человека характеризуется исключительным духовным и психическим развитием, которое вывело эволюцию человека из рамок чисто биологических, и поставило его под власть социальных законов. Эволюция человека с морфологического уровня перешла на психический — уровень совершенствования человека как существа с высокоразвитой психикой.
2. Исключительное влияние на развитие человека оказала неолитическаяреволюция (10 тыс. лет назад). Человек от присваивающего хозяйства перешел к производящему. Если древний человек приспосабливался к окружающей среде, то в период неолита он стал приспосабливать окружающую среду к себе, освобождаясь от полной зависимости от нее. Эта зависимость остается, но приобретает другой характер. Человек научился с помощью труда снабжать себя продуктами питания, строить жилища, использовать мускульную силу животных, направлять некоторые природные процессы. Экстенсивный характер хозяйствования породил первые экологические проблемы — обмеление рек, эрозию почв, истребление некоторых биологических видов.
3. Научно-техническая революция, начавшаяся около 2 тысяч лет назад и особенно интенсивно развивающаяся в последние 400 лет вывела человека на господствующее положение в биосфере. Он расширил свой ареал (стал интенсивно заселять ранее полупустынные районы), превратился в мощную геологическую силу, изменил условия окружающей среды, усилил свою материальную обеспеченность, увеличил среднюю продолжительность жизни. Но вместе с тем НТР оказала огромное негативное влияние на окружающую среду и самого человека. Появление новых видов заболеваний, изменение структуры ДНК под воздействием физических, химических и биологических мутагенов, увеличение количества отклонений со стороны психики, угроза глобального экологического кризиса и разрушения биосферы Земли — цена научно-технического прогресса.

3. Эволюция головного мозга и развитие психики

Головной мозг человека (как и другие органы) является продуктом эволюции, длившейся почти двести миллионов лет. В процессе становления человечества выживали (адаптировались к условиям среды обитания) те группы представителей гоминидов, которые продвигались по пути усложнения и увеличения массы головного мозга, а значит, и усовершенствования нервной системы.
В среднем мозг взрослого человека имеет массу ~ 1,5 кг. Составляя всего около 2% от массы индивида, он потребляет 20% кислорода, поступающего в организм. Мозг погибает через 5-6 минут после прекращения его поступления. Ритмичная деятельность мозга (a, b, g, t — ритмы) связана, главным образом, с выработкой биотоков в разные периоды функционирования мозга (сна, бодрствования, интенсивной работы, стресса и т. д. ).
Мозг состоит из двух полушарий, соединенных между собой. Причем правое и левое полушария контролируют разные процессы. Правое полушарие «отвечает» за образное мышление, эмоциональное восприятие, интуитивные процессы, левое — обрабатывает поступающую в мозг информацию с позиций логики, «отвечает» за рациональное мышление. У большинства людей функционально более развитым оказывается одно из полушарий, поэтому у некоторых из них больше развито математическое, а у других — гуманитарное мышление. В этом проявляется функциональная асимметрия мозга. Однако известны случаи, когда при нарушении деятельности одного из полушарий, его функции берет на себя второе.
Полушария покрыты тонким слоем (3-5мм) серого вещества (кора больших полушарий). Серое вещество — это скопление нервных клеток — нейронов. В коре мозга человека насчитывается около 15 млрд. нейронов разной степени сложности. Они уложены в шесть различных слоев. С помощью отростков (дендритов и аксонов) и синаптической связи нейроны взаимодействуют друг с другом. По современным представлениям каждый нейрон в зависимости от его функций может иметь от нескольких до шести тысяч таких отростков. Белое вещество мозга, которое занимает большую часть объема — скопление, главным образом, нервных волокон.
Мозг — это сложнейшая электромагнитная биофизическая система, которая управляет всеми остальными органами с помощью вырабатываемых ею электрических импульсов. Основу ее функционирования составляют биохимические процессы.
Активное изучение мозга, механизмов его деятельности началось в XIX веке. Эти работы связаны с именами И. М. Сеченова (1829-1905), И. П. Павлова (1849-1936), В. М. Бехтерева (1857-1927) и других выдающихся нейрофизиологов.
Несмотря на грандиозные достижения физико-химических, электрофизиологических и других методов исследования человек не познал и тридцати процентов о механизмах деятельности мозга, а использует всего около 10% его возможностей.
Мозг получает огромное количество сигналов, как из окружающей среды, так и из самого организма. Эти сигналы можно разделить на две большие группы:
1. Разнообразные зрительные, слуховые, обонятельные, вкусовые и осязательные раздражители включают в работу первую сигнальную систему. Она присуща и животным и человеку, работает на уровне инстинкта, безусловного рефлекса.
2. Но человек, единственный вид, у которого в процессе социализации сформировалась речь. Речевой раздражитель включает в действие вторую сигнальную систему. При этом человек обращает главное внимание не на звуковую, а на смысловую оболочку слова, выраженную интонацией, экспрессией. Организм реагирует на внешний раздражитель. Быстрота реакции и уровень ответных действий зависит от управленческих возможностей мозга.
Управляя деятельностью организма, того или иного его органа, мозг действует по определенному алгоритму. При этом нейроны периодически находятся в состоянии возбуждения и торможения (одна фаза сменяет другую), что и обуславливает периодичность работы органов. Возникает сложная цепочка поведенческих реакций всего организма, которая обеспечивает саморегуляцию и самоуправление в процессе правильного приспособления к окружающей среде. Этот процесс можно представить в виде схемы (Рис. 17).
                                    I2¢
 

                        I4 — обратная связь
 

         Рис. 17 Упрощенная схема действия обратных связей в организме человека
Управленческая деятельность мозга организует целенаправленное функционирование организма и направлена против случайных отклонений, дезорганизации и разрушений. Всякий раз, анализируя работу органа, мозг сталкивается с проблемой выбора команды (т. е. периодически находится в точке бифуркации).
I — сигнал, поступающий из окружающей среды.
I1 — сигнал, поступающий от анализатора (глаз, ухо, вкусовые бугорки) в мозг по центростремительному нерву; I2 — сигнал, поступающий от мозга к управляемому органу по центробежному нерву. Коррекция деятельности осуществляется за счет обратных связей I4, I2¢.
Аналогичным образом может быть представлена реакция организма на звуковой сигнал. Звуковые колебания, попадая на барабанную перепонку, вызывают ее колебания, которые через посредство молоточка, наковальни и стремечка передаются во внутреннее ухо к основной мембране, в Кортиев орган, состоящий из клеток, к которым подходят окончания слухового нерва. Внешние звуковые колебания приводят в колебание основную мембрану. Возникающие при этом нервные электрические сигналы определенной частоты (т. е. происходит преобразование сигнала) и амплитуды передаются в кору головного мозга в височные доли. В мозге формируются восприятия и представления. Преобразованный в мозге сигнал переключается на соответствующий двигательный нерв и передает команду рабочему органу. Возбуждение в теле описывает рефлекторное кольцо. Коррекция работы мышц осуществляется через систему вторичных сигналов от рабочего органа в мозг и обратно. Эти сигналы информируют мозг об изменениях в деятельности органа.
В процессе эволюции мозга и коры его больших полушарий совершенствуется способность живого вещества отражать окружающий мир (то есть психика). В эволюционном развитии жизни кора больших полушарий впервые появляется у пресмыкающихся и птиц, интенсивно развивается у млекопитающих и достигает совершенства у человека за счет увеличения поверхности коры, образования многочисленных борозд и извилин, а главное, увеличения количества и качества нейронов. Благодаря этому человек оказался единственным живым существом, способным к осознанному познанию окружающего мира и самого себя, как его части.
С эволюцией мозга тесно связана и эволюция психики человека, совершенствование поведенческих реакций, мыслительной деятельности, усложнения форм и способов общения, формирования речевого аппарата.
Развитие речи и абстрактного мышления на основе второй сигнальной системы привело к формированию у человека высшей ступени развития психики, свойственной только человеку — сознания и самосознания, которые формировались в процессе совместного труда, речевого общения, творчества. Изменение мозга и человеческого сознания происходило синхронно в результате культурно-исторического развития человечества.
Использование идей синергетики в изучении процессов мышления, построение новых психологических систем уже сейчас позволяет искать новые подходы к разгадке тайны мозга, тайны способностей и сверхспособностей человека.

• Генетическая программа человека и природа интеллектуальных способностей

Геном человека содержит около 100 тысяч генов, функционирующих как единая взаимосвязанная система, в которой любой ген находится в сложном взаимодействии со всеми остальными. Появились сообщения о том, что геном человека раскрыт, однако идентифицирована пока всего лишь небольшая часть всех имеющихся в генотипе генов. Науке известны гены — модификаторы, отвечающие за морфологию и видовые признаки, гены-регуляторы биохимических процессов, гены дифференцировки, которые дают команды, когда у зародыша развиваться тем или иным органам.
Количество всевозможных сочетаний генов в зиготах определяется числом 223 и появление у зародыша тех или иных свойств предков является довольно случайным и в естественных условиях непредсказуемым. Огромное многообразие всевозможных комбинаций генов исключает появление хотя бы двух генетически идентичных людей (за исключением однояйцевых близнецов).
Гены отличаются высокой устойчивостью к внешним воздействиям и способны оставаться неизменными на протяжении многих поколений. Каждый из нас в своей генетической программе хранит память о всех ступенях развития живого вещества. И вместе с тем, под воздействием изменяющихся факторов окружающей среды или при стечении случайных обстоятельств спонтанно могут появляться мутации, сохраняться и передаваться потомству. И с каждым поколением человек все более отягощается грузом отрицательной наследственности, вероятность проявления которой повышается с ухудшением качества окружающей среды.
Несмотря на вырожденность генетического кода, снимающую случайные шумы и повреждения, время от времени различные виды повреждений генов реализуются в отдельных индивидах. Эти изменения могут быть наследственными и особенно ярко проявиться при наличии большого числа родственных браков, при которых вероятность повторения повреждения возрастает. При генных мутациях происходят искажения одного или нескольких генов, как правило, в периоды редупликации (удвоения) ДНК. Искажение генов половых хромосом происходит в результате изменения различных факторов внутриклеточной среды, и при соответствующих условиях может передаваться по наследству. На сегодня известно свыше трех тысяч генетических нарушений. Природа многих из них до сих пор остается неизвестной. Например, у четырех человек из ста есть наследственная предрасположенность к заиканию, причем у мужчин она встречается в четыре раза чаще, чем у женщин. Дальтонизмом страдает около 45% мужчин и около 1% женщин, гемофилией страдают только мужчины, хотя женщины являются носительницами поврежденного гена.
Хромосомные нарушения связаны с искажением хромосом в процессе образования гамет. Эти искажения могут быть нескольких типов. Повреждения внутри аутосомных хромосом (1-22) связаны с различными аномалиями. Эмбрионы с нарушениями в хромосомах 1-15 либо погибают до рождения, либо рождаются нежизнеспособными. Дети с повреждениями в хромосомах 15-18 рождаются с физическими уродствами и пониженным интеллектом. Лишняя хромосома в паре 21 обуславливает болезнь Дауна. Сегодня достаточно хорошо изучены нарушения в половых хромосомах (23). Наличие лишней Х-хромосомы приводит к синдрому Клайнфельтера у мужчин (характерный женский тип телосложения, умственная отсталость, бесплодие), наличие лишней У-хромосомы порождает высокую степень агрессивности. Иногда при типично мужском сочетании в половых хромосомах (ХУ) рождается женщина. Очень часто такой тип встречается среди спортсменок или деловых женщин. К третьей группе относятся многофакторные болезни, болезни с наследственной предрасположенностью (алкоголизм, ишемия, диабет и др. ). При неблагоприятных условиях эта предрасположенность реализуется. Искажения на молекулярном уровне могут произойти под действием физических (различные типы излучений, гипертермия и гипотермия), химических (пестициды, тяжелые металлы, некоторые лекарственные препараты, алкоголь и др. ), биологических (вирусы и возбудители, вакцины ) и других мутагенов и связаны с повышением частоты врожденных пороков развития.
Но наряду с такими людьми, появляются люди гениальные, с незаурядными способностями, значительно превышающими способности среднего человека. Современная наука под гениальностью понимает наивысшее проявление человеческих возможностей. Безусловно, гениальным был человек, научившийся первым добывать огонь, создавать рисунки, выращивать ячмень или картофель, использовать мускульную силу животных, работать с металлом. По мере социального прогресса число гениальных открытий возрастает. Как правило, они являются плодом коллективного труда и имена гениев часто остаются неизвестными. Истинно гениальных людей за сорок веков цивилизации оказалось не так уж и много, всего лишь около трехсот.
От античности идет взгляд на гениальность как «божественный дар», как род иррационального вдохновения, «озарения свыше». Но где истоки гениальности? Говорят безумие и гениальность — дети одной природы. Генетики усиленно ищут ген гениальности. Но есть ли такой ген? — Скорее всего отдельного гена нет. Есть лишь довольно малая вероятность случайного уникального сочетания генов, которая отражает заложенные в человеке предпосылки стать гением. Сегодня эта вероятность оценивается учеными в 10-4. Но гений реализуется лишь, попадая в благоприятные условия, где эти предпосылки могут развиться до высокого уровня. Здесь вероятность еще ниже. Благоприятная социальная среда способствует реализации природных задатков, неблагоприятная превращает потенциального гения в заурядность.
Проблема гениальности на генетическом уровне широко и всесторонне изучена в работах крупнейшего советского генетика и знатока истории В. П. Эфроимсона. Исследуя психику, творчество, жизнь и генеалогию некоторых выдающихся людей, он пришел к выводу, что гениальность — это некое пограничное состояние между «светом и тьмой», лезвие бритвы, тонкая грань между психическим расстройством и нормой. Примеров тому в истории человечества предостаточно.
Чем же отличается гений от других, даже, может быть, и очень способных людей? — Прежде всего, уникальным сочетанием генов, возникшим из случайной комбинации генов его предков, наделенный благодаря этому живым, любознательным умом, обостренностью ощущений, исключительной восприимчивостью окружающего мира, эмоциональной напряженностью, ярко выраженным темпераментом. Обстоятельства могут выковать из индивида гения, если у индивида есть задатки от природы.
Исследуя феномен А. Пушкина, Эфроимсон изучил его генеалогическое древо до пятого колена, предрасположенности, характеры и наклонности всех его предков по материнской и отцовской линиям. По его наблюдениям одаренность Пушкина развивалась на фоне ярко выраженной циклотимии (склонности к быстрой смене спадов и подъемов настроения), унаследованной им от своих родителей — кровных родственников (предки отца и матери поэта в пятом колене были родными братьями). Периоды резкого возбуждения, аффекта, как правило, сопровождались резким подъемом творческой активности и продуктивности. Этому способствовали его природные задатки: феноменальная память, широкий кругозор, гибкость ума. Психиатры охарактеризовали такой тип как акцентуированную личность. В молодости повеса, донжуан, дуэлянт, он с возрастом стал более управлять своими страстями и направлять их в творческое русло. По воле случая поэт оказался наследником еще одного фактора психической стимуляции умственной активности. Известно, что его ближайшие родственники страдали подагрой, был склонен к ней и сам поэт. Заболевание это связано с увеличением в крови мочевой кислоты, по своим свойствам и действию похожей на кофеин, большие дозы которого вызывают гипертимическую стимуляцию умственной активности. Как правило, обострение этой болезни происходит в осенний период. Эти факторы, соединившись в геноме Пушкина в их пограничном выражении, оказались стимуляторами его творческой деятельности, которые, воздействуя на необыкновенную природную одаренность поэта, дали человечеству гения с ярко выраженной цикличностью в творчестве, максимум которой приходился в большинстве случаев на осенний период.
Другой пример — творчество Г. Х. Андерсена. Исследователи, изучавшие его жизнь и творчество, отмечают что у него налицо все признаки синдрома Марфана, связанного с пороками развития мезодермы и экзодермы зародышевого листка эмбриона. Сегодня ген синдрома Марфана локализован, он находится в длинном плече хромосомы 15. Люди с синдромом Марфана имеют массу аномалий — высокий рост, непропорционально длинные конечности, чрезмерно длинные («паучьи») пальцы, большую голову с худым лицом и удлиненным выступающим носом, воронкообразную форму груди, недоразвитость мышечной и жировой ткани. Такие люди характеризуются психической неустойчивостью, биохимическими нарушениями, связанными с выбросом в кровь больших количеств адреналина. Чаще всего такие люди — психически ненормальны. Но в редчайших случаях, при определенном сочетании с другими генами люди с синдромом Марфана показывают очень высокий интеллект. Явные признаки синдрома Марфана были налицо у таких выдающихся личностей как Н. Паганини, А. Линкольн, Де Голль, К. Чуковский, Л. Ландау.
Если «средний» человек со средними способностями характеризуется некой «генетической гармонией» — нормой, то гений — это отклонение от нормы. Это отклонение перерастает в гениальность лишь при условии тесного взаимодействия генетической и социальной программ человека.
Гениальность сродни природному дару предвидения. Все гениальные люди имеют высокий уровень интуитивного мышления. Но интуиция, озарения посещают человека, который, вникая в проблему, пытается идти нетрадиционным путем, взглянуть на явление с другой стороны. И примером этому научные озарения, которые, как правило, приводили к сменам научных парадигм. Ньютон, Больцман, Планк, Эйнштейн — все это люди, которые обладали мощным интеллектом и интуицией.
Новые понятия и термины: антропогенез, гоминоиды, гоминиды, австралопитек, неандерталец, кроманьонец, рефлекторное кольцо, вторая сигнальная система.
Ведущие идеи:
— человек как биопсихосоциальное существо, проявление природных инстинктов у которого регулируется культурой и нормами нравственного императива;
— человек как целостная эволюционирующая система, единство биологического и духовного;
— изменение морфологии, психики и социальной значимости человека — взаимосвязанные процессы, протекающие одновременно;
— эволюция головного мозга человека как ведущий фактор антропогенеза;
— наличие второй сигнальной системы важнейший отличительный признак человека от животных;
— интеллектуальные способности человека как результат взаимодействия его генетической программы и социальных факторов.

3. 4. 6 САМООРГАНИЗАЦИЯ, ОРГАНИЗАЦИЯ И СОЦИОГЕНЕЗ

Идеи синергетики начинают использоваться и в современном обществознании для моделирования и прогнозирования развития экономических и социальных систем. Она позволяет рассматривать общество как иерархию взаимодействующих систем, раскрыть внутренние механизмы их развития, роль в нем случайного и закономерного, материального и духовного, личностного и общественного, выявить и понять основные тенденции и определить границы допустимого. В настоящем разделе мы рассмотрим лишь некоторые стороны этой многоаспектной и сложной проблемы.
Весь окружающий человека мир является мегасистемой, в которой Вселенная, природа Земли, общество, человек и его культура представляют интегрированную развивающуюся целостность. Ее пронизывает огромное число прямых и обратных связей, отражающих взаимную обусловленность всех процессов и явлений, протекающих как во всей мегасистеме, так и в отдельных ее подсистемах. Общество, выступая как элемент этой грандиозной суперсистемы, не может находиться вне влияния его фундаментальных законов. Но их проявление и влияние на социальную жизнь опосредовано. Кроме того, социальная форма материи подчиняется и своим собственным, присущим только ей специфическим законам (законы вектора развития и исторической необратимости, принципы социально-экологического равновесия и культурного управления развитием цивилизации и другие).
Человеческое общество выступает в качестве творца, преобразователя и создателя культуры. Оно является динамической развивающейся в пространстве и времени системой, в которой системообразующими качествами являются отношения, которые складываются в сфере материального производства и те, которые пронизывают духовную жизнь общества, их взаимодействие и взаимная обусловленность. В отличии от самоорганизующихся природных систем, которые «выбирают» путь развития, оптимальный с точки зрения фундаментальных законов природы и внешних условий, социальные системы относятся к классу систем с задаваемой целью. Ее выбирает отдельный человек или человечество, руководствуясь определенными потребностями и мотивами, ценностными ориентациями и объективными законами развития, учитывая внешние условия и внутреннее состояние социума. Развитием общества правят не жесткие законы, а тенденции, изменение которых доступно воле человека, который выступает в качестве активного участника этого процесса. Поэтому для социальных систем важны не только процессы самоорганизации, но и организации — умелого использования флуктуаций внутренних параметров, выбора места, времени и интенсивности резонансного внешнего управляющего воздействия, стимулирующего развитие системы в заданном направлении и способствующего сохранению ее целостности и устойчивости. Процессы самоорганизации придают развитию цивилизации волновой характер, процессы организации — поступательный. Их интерференция и дает то, что имеется в реальности.

1. Краткий исторический экскурс

Простейшие сообщества людей возникли в условиях, не позволяющих отдельному человеку выжить в одиночку. Именно условия выживания определяли численность первобытных коллективов, их структуру и внутренние отношения. При благоприятных внешних условиях, как и в любой популяции живых организмов, рост численности происходит по экспоненциальному закону. Но происходит это до определенного критического размера, по достижении которого сообщество делится на отдельные группы. Однако это деление не продолжается бесконечно. Когда плотность населения территории достигает определенного значения, дальнейшее деление приводит к увеличению энтропии системы, ее распаду и рассеянию. Такое сообщество как целостность перестает существовать. Для ее сохранения необходимо усложнение социальной структуры. При этом предел возможной сложности определяется как внешними так и внутренними факторами: природно-климатические условия, ресурсное обеспечение, уровень культуры, свойства отдельных членов сообщества, зависящие как от генотипа человека, так и формируемых самим сообществом и многое другое.
Самый первоначальный этап усложнения сообществ и социализации человека связывается с семейными, родо-племенными и этническими отношениями. Устойчивая социальная группировка людей, представленная племенем или группой племен, имеющих какие-то общие антропологические, бытовые, лингвистические и культурные особенности, проживающих на определенной территории, образуют этнос(греч. ethnos — племя). Любое сообщество, достигшее определенного уровня культуры, находящееся в благоприятных для политогенеза условиях и, будучи саморегулирующейся системой, развивающейся в конкретных обстоятельствах и подверженной воздействию многих факторов как объективного, так и случайного характера, организуется в более сложную систему — протогосударство. Такие образования среди слабо структурированных этнических общностей возникли около семи тысячелетий назад. С появлением частной собственности, разделения труда, образования классов появляется необходимость в особых органах и учреждениях, осуществляющих функцию власти на основе правовых отношений, закрепляющих определенную систему норм и правил. С этого времени начинается процесс становления и укрепления отдельных государств и систем их управления. При этом государство выступает в двух ипостасях — как форма самоорганизации общества и как аппарат управления. Выполняя функции управления государственный аппарат, использует для этой цели экономические, правовые и культурные механизмы регулирования социальных отношений.
На базе протогосударств около пяти тысяч лет назад сформировались более сложные формы социального общежития, с высоким уровнем материальной и духовной культуры и своеобразием социальной жизни, которые называют цивилизациями (лат. civilis — гражданский, государственный). Примерами их являются древнейшие речные цивилизации Египта, Междуречья, Индии, Китая, представлявшие классовые общества с экономикой, основанной на товарном производстве и торговле, с денежным обращением, финансами, политической и правовой системами, с высоким уровнем культуры, техники, образования. Около двух с половиной тысяч лет назад выделились приморские античные демократические цивилизации древней Греции и Рима и восточные деспотии (греч. despoteia — неограниченная власть), во главе которых стояли единовластные правители. В процессе исторического развития сравнительно небольшие цивилизации сменились громадными империями (например, Александра Македонского и древнего Рима). Однако, как свидетельствует история, наиболее прогрессивные демократические античные цивилизации просуществовали в своем первозданном виде значительно меньше, чем восточные деспотии. Внутренние противоречия, несовершенство законодательства, а значит и нестабильность демократической формы правления (приобретающей как в позднем Риме монархические черты), интенсивные набеги полуориентализованных племен (германцы, гунны, готы и т. д. ) в начале нашей эры привели к их гибели. Спустя почти тысячелетие на их развалинах зарождаются и вырастают средневековые феодальные государства, по своему характеру близкие к восточным деспотиям. Но античные демократические традиции не канули в Лету, они сохранялись и развивались в городах-республиках средневековой Европы (Венеция, Генуя, Флоренция, города Ганзы). В эпоху Возрождения они выходят на передний план. Возникший в их недрах европейский капитализм с его абсолютизацией рыночно-частнособственнических отношений является не столько наследником феодализма, сколько античности. Восток развивался иначе, ибо его структуре соответствовала консервативная стабильность закрытого государства. Трансформация восточных деспотий началась лишь в XV-XVII веках, когда Восток стал объектом экспансии европейского колониального капитала и сопутствующих ему идей и институтов. Этот процесс продолжается и до сегодняшнего дня.
Становление единой мировой цивилизации началось в период великих географических открытий. Промышленная революция XYII-XIX веков придала ей технократический характер. Отличительными ее признаками являются небывалое по своему размаху развитие производительных сил, мощное антропогенное воздействие на природу, ориентация на рост цивилизационных показателей, становление культуры, в системе которой приоритетное положение занимают наука и материальное производство.
В истории науки было множество попыток постичь закономерности развития общества, понять где, как и почему зарождаются цивилизации, каковы условия их процветания (устойчивости), что является причиной распада и движущими силами исторического процесса. На ранних этапах развития человечества стремление осмыслить происхождение общества реализуется в мифологии. В период античности и средневековья ответ на вопросы о возникновении общества давали религия и философия. Платон и Аристотель исходной точкой своего представления об идеальном обществе берут идею «золотого века», когда люди, жили в гармонии с природой, не зная войн и раздоров. Платон называет государством совместное поселение свободных граждан, управляемое мудрецами, обеспечивающее защиту от внешних врагов и поддерживающее внутренний порядок. Основой идеального государства являются свобода, справедливость и равенство. Развивая эту идею, Аристотель в иерархию социальных систем наряду с государством включает семью и селение. Но в реальности в государстве существует неравенство людей. Поэтому естественно, что государство опирается на механизм принуждения, хотя принуждение не обязательно направлено на подавление меньшинства. Даже в восточных деспотиях хотя элемент подавления и имел большое значение, но все же решающую роль играл социально-этический стандарт поведения, заложенный в религиозно-культурной традиции.
Новые веяния во взглядах на происхождение цивилизаций принес век расцвета механики, машины, пара и Просвещения — век, который подготовил человечество к промышленной революции и переходу к индустриальной эре. В работах Д. Локка (1632-1704) и Т. Гоббса (1588-1679) была сформулирована идея появления общества как результата договора человека с богом. Гарантом выполнения этого договора выступает государство. Ж. Ж. Руссо (1712-1778), в целом разделяя эту идею, видит причины происхождения социального неравенства людей в неравенстве их естественных сил и дарований. Социалисты-утописты Сен-Симон (1760-1825), Ш. Фурье (1772-1837) и Р. Оуэн (1771-1858) описали идеал будущего справедливого общества, в котором существует социальная гармония, свободный творческий труд и равноправие. И даже предприняли попытку построить такое общество, которая однако оказалась неудачной. Английский экономист А. Смит (1723-1790) в работе «Исследование о природе и причинах богатства народов» выдвинул идею общества, основу которого составляет труд, и показал, как случайные рыночные отношения регулируют устойчивую жизнь и процветание государства. Т. Мальтус (1766-1834) в работе «Опыт закона о народонаселении» высказал мысль о том, что движущей силой развития общества являются возрастающие потребности человека и рост народонаселения; причина же его неустойчивости кроется в ножницах между возрастающим потреблением и ограниченными возможностями природы его удовлетворить. Г. Гегель (1770-1831) смог увидеть в казалось бы, хаотическом нагромождении исторических фактов закономерный и неизбежный процесс развития общества. Он считал, что его основой является развертывание «абсолютной идеи» или «абсолютного духа».
XIX век стал в истории науки веком становления эволюционной теории и системного подхода к изучению мира. Почти одновременно эти подходы сформировались в биологии (Ч. Дарвин), обществознании (К. Маркс), физике (Л. Больцман). Ф. Энгельс (1820-1895) издает свой труд «Происхождение семьи, частной собственности и государства», в котором выявляет материальные причины усложнения человеческого сообщества. К. Маркс (1818-1883), выдающийся мыслитель XIX столетия, в классическом труде «Капитал» представил общество как систему, вычленив базис и надстройку и все, присущие им подсистемы, охарактеризовал его экономическую структуру. На основе анализа экономических, социальных и философских идей предыдущих поколений он разработал классовый формационный (лат. formatio — образование) подход к описанию исторического процесса, вскрыл механизмы смены цивилизаций, пришел к выводу, что капитализм, как и другие формации, является преходящей формой организации жизни общества, увидел в нарождающемся пролетариате движущую силу истории. Теория Маркса определила особое видение истории общества как динамического процесса, в основе которого лежит развитие товарных отношений. Смена формаций, по его мнению, обусловлена сменой способа производства и разрешением противоречия между производительными силами и производственными отношениями людей. Отдавая дань уважения его исследованиям, необходимо все же отметить, что формационный подход к описанию истории развития общества является механистичным по своей природе, ибо усматривает лишь одновариантность развития, жестко детерминированные причинно-следственные связи, неизбежность взрывных революционных скачков при переходе от одной формации к другой. Сегодня можно с уверенностью сказать, что это не совсем так. Истории известно множество фактов, которые не вписываются в жесткую модель, созданную Марксом.
ХХ век в истории социологической мысли стал золотым веком разработки теории управления системами. Открыл этот золотой век А. Богданов своей «Тектологией», в которой выявил роль организации и самоорганизации в динамике социальных систем и их переходе из одного состояния в другое через фазу кризиса. Позднее, в тридцатые годы советский экономист Н. Кондратьев изучил периодичность экономических кризисов, показал, что с определенной периодичностью в развитии экономических систем наблюдается чередование фаз: подъем-процветание-спад-застой-подъем. Проанализировав влияние кризисов на развитие современной цивилизации, он выявил возможности их управлением.
Но как и любое другое явление развитие общества многоаспектно, и нельзя ставить ход истории в зависимость только от экономики. Экономика, природа и культура составляют единый комплекс, и друг без друга попросту существовать не могут. Рассматривая явление эволюции общества только с одной стороны и не учитывая другие, мы невольно обедняем свое представление о нем.
К середине ХХ века окончательно сформировалось несколько теорий цивилизации, среди которых выделяются две основные: стадиальныетеории (например, формационная теория), в рамках которых цивилизация есть единый процесс прогрессивного развития человечества, который осуществляется поэтапно в направлении усложнения производства и общественных отношений, и локальныетеории, в рамках которых мировая цивилизация представляет собой сложную систему, состоящую из локальных цивилизаций, уровень развития, разнообразие и индивидуальность которых определяется взаимодействием множества компонент — природно-климатические условия, экономика, социальное структура, политическое устройство, законодательство, культура и другие. Показательны в этом плане культурологический подход английского историка и социолога А. Дж. Тойнби (1889-1975) и концепция этногенеза, разработанная советским историком и этнографом Л. Н. Гумилевым (1912— 1992).
Культурологический подход к изучению истории был сформулирован А. Дж. Тойнби в его 12-ти томном труде «Постижение истории». Он отвергает линейность исторического процесса, считает, что общей истории человечества не существует, что она складывается из жизни отдельных, замкнутых, независящих друг от друга цивилизаций, которые различаются неповторимым своеобразием культур, высшим воплощением которых является религия. Возникновение и рост цивилизаций — это проявление некой сверхприродной космической силы. В каждой цивилизации она проявляет себя по-разному, через творческую элиту, которая увлекает за собой инертное большинство. Динамику и направленность общественных процессов определяет культура. Каждая локальная цивилизация проходит стадии возникновения, роста, надлома и разложения. Совершив полный круговорот в развитии, цивилизация сходит с исторической сцены. Но при этом сохраняется преемственность, передача основных черт и особенностей ее культуры.
В центре концепции Л. Н. Гумилева — абсолютизация верной по сути своей мысли: развитие общества и человека регулируется законами, общими для всего Мироздания, и законами частными, характерными для развития социальных систем. В центре внимания Гумилева находится этнос и этногенез. Исследуя эти явления, он выясняет естественнонаучный механизм возникновения и функционирования этносов Земли. Рассматривая ритмичность развития этносов, он на первое место ставит естественно-географические условия, космические и биологические ритмы — пассионарные толчки. Но это лишь внешние условия. Внутренние причины — это наличие пассионариев — людей, наделенных энергией, страстью и способных повести за собой большинство. К таким людям он относит, прежде всего, великих завоевателей и создателей громадных империй. Пассионарии по его мнению есть духовный субстрат этноса,— люди, которые определяют его развитие в тот или иной период времени. По Гумилеву этнос — энергетическая замкнутая система, этногенез — природный процесс, подчиненный закону возрастания энтропии, в конце которого любой этнос ждет гибель. И никакой другой альтернативы у этноса нет. На основе исследования большого числа этносов Гумилев сумел описать зависимость пассионарной напряженности от возраста этноса, выявить ее колебания и периоды неустойчивости, сопоставить их с некоторыми глобальными природно-климатическими условиями, обусловленными солнечно-земными связями.
Вместе с тем причины возникновения, расцвета и гибели цивилизаций, в отличии от первобытных сообществ людей, следует искать не только и не столько в наличии природных ресурсов, сколько в особенностях их системной организации, культуры, способов управления и стихийных социальных процессов, характерных для того или иного времени. Однако нельзя отрицать, что природно-климатические условия и космические ритмы оказывают на эти процессы существенное влияние. Это доказывается всем ходом писаной истории человечества.
Каждый из представленных подходов, используя эмпирические данные истории человечества, отражает одну из сторон его развития. И стадиальный, и локальный подходы имеют свои преимущества и в постижении процесса развития общества дополняют друг друга. Однако многочисленные попытки создания универсальной схемы истории общества на основе их объединения пока не увенчались успехом.

2. Системно-синергетический подход к описанию социальных систем

C точки зрения системно-синергетического подхода государство является развивающейся макросистемой, состоящей из огромного количества иерархически связанных систем: культуры, экономики, политики, юриспруденции, образования, здравоохранения, науки и т. д. Любая из них, как и вся макросистема в целом, является открытой, неравновесной, диссипативной и нелинейной. В них отсутствует жесткая детерминированность, господствует стохастичность и неопределенность. В предоставленной самой себе социальной системе нельзя однозначно предсказать конечный результат развития, можно лишь говорить о поле путей развития (поливариантности) и их вероятности.
Все социальные системы связаны между собой огромным количеством прямых и обратных связей. Малейшая флуктуация параметров хотя бы в одной из подсистем не проходит бесследно для всех остальных, вызывая каскад изменений во всех других подсистемах и во всей системе в целом, способствуя ее самоорганизации и переходу на качественно иной уровень развития. Устойчивое функционирование макросистемы зависит от устойчивости составляющих ее подсистем, разнообразия и стабильности их взаимосвязей, умелого использования флуктуаций параметров для управления процессами, протекающими в отдельных подсистемах и всей системе. Глубокая взаимосвязь и взаимозависимость всех подсистем друг от друга и от всей макросистемы в целом, гармоничность их взаимодействия обуславливают их коэволюцию — общность тенденций их развития, взаимообусловленность и взаимостабилизируемость.
Устойчивость цивилизации, как и любой сложноорганизованной системы, поддерживается за счет поступающих в нее энергоинформационных потоков. На стадии роста цивилизации входящие потоки из окружающей среды компенсируют повышение энтропии, происходящее, прежде всего, за счет увеличения числа элементов системы. Последнее накладывает ограничения на возможности управления системой, что ведет к росту беспорядка и усилению конкурирующих противодействий. При этом подсистемы, управляющие организацией и распределением входящих потоков (государственный аппарат, бюрократические структуры) разрастаются, возникает диспропорция между управляющими и управляемыми системами, что нарушает стабильность (устойчивость) функционирования всей системы. Упорядочение и усложнение системы достигается путем совершенствования информационных систем, интенсификации производства, прогрессирующей дифференциации и упрощения трудовых функций, сосредоточения возрастающего населения в крупных мегаполисах. Однако сопутствующий им рост специализации, социального неравенства, исключение все большего числа людей из сферы непосредственного производства усиливает индивидуализм, разрушает связи внутри социальной системы, ведет к разрушению семейных, профессиональных и общественных связей, национальных и культурных традиций, увеличению энтропии отдельного человека, к снижению уровня его физического, психического и социального здоровья. Эти процессы ведут к увеличению энтропии и беспорядка во всей социальной системе, и в итоге общество оказывается в точке бифуркации, выход из которой, как правило, заключается в переходе к новым моделям развития, новым эталонам культуры и более совершенным образцам деятельности, новым способам производства и управления.
Моделирование состояния социальных систем, выявление основных тенденций, прогнозирование их развития, определение разнообразия возможных его траекторий, выявление некоторого оптимального вектора, благоприятствующих ему условий и принятие адекватных управленческих решений может быть осуществлено с помощью методов нелинейной динамики. Их использование требует знания параметров порядка социальной системы, умений построить систему математических уравнений, описывающих их взаимосвязь, решить ее и из полученных решений выбрать оптимальный вариант. Для выявления параметров порядка обычно изучают субъектно-деятельностный, функциональный, социокультурный и другие срезы общества, и в зависимости от характера изучаемой системы, выделяют те показатели и параметры, которые наиболее существенно влияют на ее развитие. К ним относят демографические характеристики (рождаемость, смертность, структура населения, национальный состав, уровень урбанизации), уровень жизни, эмоциональный настрой населения, уровень культуры и образования, религиозные предпочтения и особенности, наличие природных ресурсов, особенности и состояние производственной сферы и финансово-хозяйственной деятельности, состояние здоровья, уровень обслуживания, состояние дорог и т. д. В конкретных условиях выделяют несколько основных параметров, которые играют управляющую роль и ими ограничиваются. С помощью мониторинговых исследований выявляют тенденции их изменения и подбирают математические уравнения для их описания. Совместное решение уравнений позволяет найти несколько совокупностей значений параметров, соответствующих устойчивому состоянию системы. Из этого набора решений выбирают оптимальный вариант, который соответствует наиболее эффективному и устойчивому развитию системы и сообразно этому подбирают управленческие решения — слабое внешнее резонансное воздействие, в результате которого она может перейти в новое устойчивое состояние. Не менее сложна проблема выбора характера и времени его реализации. Однако использование формализованного математического описания поведения социальных систем вызывает серьезные трудности, связанные с выделением управляющих параметров, подбором математического языка и подходящих математических уравнений, решение которых позволило бы построить набор моделей развития. Поэтому в большинстве случаев моделирование и прогнозирование развития социальных процессов осуществляется на качественном уровне.
Допустим, что в качестве основного параметра выбран реальный доход на душу населения Х (Рис. 18). Пусть в силу каких-то причин снижается количество природных ресурсов и возникают проблемы обеспечения, а значит и социальная напряженность. Общество подходит к точке бифуркации А, т. е. к такому состоянию в котором может произойти развал системы. Чтобы сохранить устойчивость, необходимо найти какой-то выход (выбросить излишнюю энтропию за пределы системы). Например, начать колонизацию более слабых государств и за счет этого поддерживать высокие доходы своего населения. Но в определенный момент (в точке В) может снова произойти дисбаланс. Если выбрать статус торговой державы, то можно выйти из положения и держать стабильность достаточно долго.

Рис. 18 Бифуркационная диаграмма развития социальной системы (построенная Г. Малинецким)
Диаграмма «а» бифуркационной схемы отражает этот сценарий (ситуация, типичная для развития Англии в XVI-XIX веках). Диаграмма «б» соответствует кризису «общества потребления», имеющего высокие жизненные стандарты и небольшое количество ресурсов. Точка С является критической. Собственно говоря, сегодня человечество находится именно в такой точке. Высокий уровень потребления, истощение природных ресурсов, колоссальное загрязнение окружающей среды стали угрожающими для существования человечества как биологического вида. Ведутся поиски выхода из ситуации. Изучаются всевозможные модели допустимого (устойчивого) развития. Но пока не найдено какого-либо обнадеживающего варианта. Хотя достаточно ясно, что необходимо решение демографических проблем, снижение потребления, внедрение ресурсосберегающих технологий, изменение характера деятельности и стереотипов мышления самого человека.
При исследовании таких сложных систем как «общество», «общество — природа» выявляется множество противоречивых тенденций, нахождение компромисса между которыми является одной из сложнейших проблем управления. Например, в погоне за экономической выгодой часто наносится невосполнимый экологический ущерб. Как сделать производство экономически выгодным и экологически безопасным? Как в условиях экономической конкуренции найти обоюдную выгоду? Как найти мирное решение выхода из военного конфликта? Неспособность или нежелание сторон достичь компромисса неизбежно приводит к тяжелым социальным последствиям
В математике существует специальный раздел, посвященный анализу конфликтных ситуаций, в котором под компромиссом понимается коллективное решение, не нарушающее интересы всех сторон (устойчивость системы). Любой компромисс достигается в результате определенной последовательности действий, т. е. при выполнении некоторой общей стратегии и принятия решений. В связи с этим появилось новое научное направление — теория игр, или теория конфликтов, которая описывает экономические, правовые и военные коллизии, столкновения, игровые стратегии, прогнозирование результатов которых строится на моделях с обратной связью. В центре внимания теории — оптимизированные правила поведения, ведущие к победе одной из сторон.
Однако формализованный подход, несмотря на все его положительные качества, должен использоваться с большой осторожностью, так как социальные системы имеют дело с взаимодействием отдельных людей, поведение которых чаще всего бывает очень трудно предсказать. Кроме того, при разработке модели, как правило, учитывают только ведущие факторы и отбрасывают второстепенные. Но всегда может оказаться так, что второстепенный сегодня фактор, может стать ключевым завтра. Тем не менее, этот подход является перспективным, сегодня уже имеются многочисленные попытки и положительный опыт использования идей и моделей синергетики для управления социальными системами.

3. Антропосоциогенез и формирование глобальных экологических проблем

В процессе своего развития человечество периодически сталкивалось с проблемами, решение которых имело для него судьбоносное значение. Современное общество оказалось на пороге новой цивилизационной катастрофы, в основе которой лежат глобальные проблемы, связанные с неуправляемым ростом населения планеты. Сегодня ведутся интенсивные поиски моделей развития цивилизации в третьем тысячелетии (ноосферы, устойчивого развития). Но ни одна из предлагаемых ныне не является удовлетворительной, так как слабо учитывает человеческий фактор, необходимость перестроить мышление человечества и каждого отдельного человека, перейти от потребительского отношения к природе к партнерским, природосообразным и выйти на уровень коэволюции природы и общества.
Самоорганизация человеческого общества на всем протяжении его становления происходила на фоне тесного взаимодействия человека и природы. С течением времени характер этих взаимодействий изменялся. Человек все больше выделялся из системы природы и превращался из ее партнера в покорителя.
В истории человечества можно выделить несколько моментов, которые сыграли судьбоносную роль и стали своеобразными точками бифуркации. Это:
— овладение простейшими орудиями труда и их изготовлением (ранний и средний палеолит — каменные орудия, поздний — кость и дерево);
— овладение огнем (около 300 тыс. лет назад);
— неолитическая революция (~10 тыс. лет назад);
— овладение металлами (~7 тыс. лет назад);
— промышленная революция (250-300 лет назад);
— информационная революция (20 лет назад).
Овладение огнем и неолитическая революция способствовали выделению человека из природы, но окончательно их разделение произошло в период промышленной революции, когда человек стал активно приспосабливать природу к своим нуждам, забывая о нуждах самой природы. Сегодня пропасть между ними достигла небывалых размеров, поставив человека как вид на грань выживания. Но не нужно думать, что эта проблема возникла перед человеком впервые. На протяжении всей истории человечество несколько раз оказывалось перед угрозой вымирания. Стремление выжить заставило коллективно трудиться, изобретать орудия труда, окультуривать растения и одомашнивать животных, учиться выплавлять металл, заниматься наукой, осваивать новые территории и создавать промышленность.
В доцивилизационный период, на первых этапах развития человек жил в тесном единении с природой. Природа давала человеку все (впрочем, как и сейчас). Но жизнь человека в те времена и его выживание полностью зависели от ее капризов. В процессе становления и развития цивилизации активное освоение природы позволило человеку получить некоторую независимость. В ХХ веке человек попытался стать свободным от природы, не ждать от нее милостей, подчинить ее себе, но ничего кроме новых проблем из этого не вышло. В доцивилизационный период это были в основном проблемы, связанные с истреблением некоторых биологических видов. Переход к производящему способу производства продуктов питания усилил воздействие на природу. К проблемам выедания добавились проблемы эрозии почв, связанные с нерациональным землепользованием (подсечно-огневая система, вырубка лесов по берегам рек), обмеления рек опустынивания и заболачивания земель.
В раннецивилизационный период с возникновением городов-государств, а затем и крупных цивилизаций, с расцветом ремесел и активным использованием металлов в отношениях человека и природы наметилась трещина, поэтому уже в законодательствах древних государств содержатся статьи об охране некоторых видов животных, регламентирование использования водных ресурсов. Но в общем и целом в раннецивилизационный период биосфера удерживала равновесие.
В эпоху средневековья рост населения, развитие производства и техники приводят к еще более мощному антропогенному воздействию на природу. В период индустриальной эры зарождаются глобальные проблемы, которые ставят биосферу на грань устойчивости. К началу ХХ века человечество, по образному выражению В. И. Вернадского «становится могучей геологической силой», сравнимой по своему воздействию разве что с такими катаклизмами природы как землетрясения, вулканизм и т. д.
Двадцатый век характеризуется грандиозным развитием фундаментальных и прикладных наук, техники, сельского хозяйства. Человек начал завоевывать космическое пространство, изобрел чудовищные виды оружия, научился использовать энергию атома. Усилилась мощь его воздействия на природу. По подсчетам специалистов за последние 90 лет из недр Земли извлечено более 50 млрд. тонн соединений, содержащих углерод, более 2 млрд. тонн железа, около 20 млн. тонн меди. Ежегодно в мире из недр Земли извлекается свыше 20 млрд. тонн различных руд и сопровождающих их пород. Это привело к истощению концентрированных месторождений некоторых видов сырья. В окружающей среде накопилось около 50 тысяч различных соединений, созданных синтетическим путем и несвойственных природе. Техническое развитие стало неуправляемым. Неограниченное потребление и безудержное стремление к обладанию ресурсами обострило межгосударственные конфликты, разделило страны и отдельные слои населения на очень богатых и нищих. Изменения экосистем стали катастрофическими и создалась угроза их полного разрушения. Локальные экологические проблемы переросли в глобальные.
В 1958 году около ста крупнейших ученых разных специальностей объединились в Римский клуб. Под его руководством крупнейшие исследовательские центры провели прогностические расчеты для 12 регионов мира и разработали несколько сценариев (моделей) развития мирового сообщества в XXI веке. В основу расчетов было заложено 5 параметров роста: население, капиталовложения, добыча ресурсов, производство продовольствия, загрязнение окружающей среды. Расчеты показали, что если сохранятся темпы и тенденции развития общества, то через 100 лет Земля станет непригодной для жизни человека. Это произойдет со смещением от 15 до 50 лет в зависимости от региона, развития в нем техники и технологий. Причем кризис начнется со слаборазвитых стран, где к настоящему времени сосредоточены самые грязные технологии и огромное количество отходов производств высокоразвитых стран.
Учитывая эти тенденции, ООН выработала обращение к правительствам и народам «Планета в опасности», в котором было выделено несколько глобальных проблем, характерных для всего Земного шара, которые необходимо решить, чтобы предотвратить полное разрушение жизненной среды.
Основная проблема (как и полагал Мальтус), которую необходимо решать — это снижение роста населения и роста потребления. В 1983 году комиссия ООН по окружающей среде и развитию обратилась к народам мира с декларацией «За наше общее будущее», конгресс в Рио-де-Жанейро (1992) принял программу «Повестка дня на ХХI век». Эти документы акцентируют внимание международного сообщества на проблемах, от разрешения которых зависит судьба человечества, предлагают пути выхода из сложившейся ситуации.
Как известно, рост населения планеты (как и любой другой популяции, проживающей в благоприятных условиях) подчиняется экспоненциальному закону, это значит, что до определенного момента фактор нарастает медленно. По достижении определенного предела начинается удвоение фактора, причем промежутки времени, в течение которых происходит последовательное удвоение, сокращаются. Эта тенденция хорошо просматривается на примере роста населения Земли. Все остальные проблемы — продовольствия, природных ресурсов, энергии, загрязнения, изменения климата, истончения озонового слоя, сокращения биоразнообразия — всего лишь следствие увеличения населения. Рост этих факторов имеет пределы, которые определяются возможностями планеты, конечностью ее ресурсов, определенным балансом (равновесием) биосферы, нарушение которого имеет разрушительные последствия. Пределы роста — это пределы интенсивности сопряженных потоков ресурсов и стоков отходов. Единственный путь к выживанию — регулирование населения, снижение потребления ресурсов каждым человеком, экономия и бережливость.

4. Новые цивилизационные модели и перспективы человека

Проблемы выживания человечества во весь рост встали уже в начале ХХ века. В 20-х годах В. И. Вернадский высказал идею ноосферы (ноос — разум) — биосферы, управляемой разумом человека на основе глубокого научного знания всех протекающих в ней процессов. Термин «ноосфера» был введен Леруа и Тейяр де Шарденом. Идеи, близкие ноосферной высказывались многими учеными и мыслителями. Космизм А. Гумбольдта (1769-1859) и Р. Штайнера (1861-1925), русский космизм начала ХХ века. Идеи космизма были тесно связаны с прогрессом естествознания на рубеже XIX-XX веков, в их основе лежали идеи эволюционизма. Наиболее полно они отразились в работах В. И. Вернадского о роли биосферы и ноосферы в истории Земли. Его не покидала мысль о том, что научное творчество человека является той силой, которая превратит биосферу в новую фазу, в новое состояние — ноосферу. Сегодня учение о ноосфере разрабатывается большой группой ученых (Л. Андерсон, Д. Беккер, Н. Моисеев, А. Яншин, А. Урсул и др. ).
Согласно мнению большинства из них, ноосфера — одно из возможных состояний Земли в будущем, но состояния не застывшего, а изменяющегося со временем. Правильнее было бы говорить о ноосферерогенезе — непрерывном процессе эволюции биосферы Земли, ее поступательном движении к ноосфере.
А. Д. Урсул, разрабатывающий эту идею в наше время в становлении ноосферы выделяет 3 этапа.
— Информационный (становление информационного общества, наукоемких технологий).
— Экологический (становление общества с высокой экологической культурой).
— Космический (освоение космического пространства и становление космоноосферы).
Грядущее информационное общество одними лишь информационными средствами (компьютерные технологии, компьютерные сети) экологическую катастрофу не предотвратит. Поэтому оно должно перерасти в экологическое общество, где логика сохранения биосферы и повышение устойчивости развития будут доминировать над экономическим ростом. Для этого необходимо перейти от экологических реформ к экологической революции (переход к безотходным технологиям, максимально изолирующим производство от биосферы).
Экологическое общество имеет следующие черты:
— Сохранение биосферы и рациональное природопользование.
— Коэволюция (взаимостабилизирующее развитие) общества и природы.
— Взаимосвязь «Экологии природы» и «экологии культуры», гармонизация отношений в системе «природа-человек-общество».
— Становление «экологического человека» (человека с высоким уровнем экологической культуры).
— Экологическое выживание и экологобезопасная деятельность.
На сегодня идея ноосферы остается слабо разработанной, и путь в ноосферу кажется еще более трудным и неопределенным, чем это предполагал Вернадский.
В 1987 году в Докладе Международной комиссии ООН была предложена концепция устойчивого (допустимого, самоподдерживающегося) развития, а в 1992 году Конференция ООН по окружающей среде и развитию, проходившая в Рио-де-Жанейро, утвердила эту концепцию как руководство к действию для всех стран планеты на ХХI век.
Устойчивое развитие — это модель развития глобальной экосистемы — биосферы, при котором сохраняется динамическое равновесие между отдельными ее подсистемами (природа, социум, геосистемы).
Международная концепция устойчивого развития включает следующие основные положения:
1. Человечество способно придать развитию устойчивый и долговременный характер, с тем, чтобы оно отвечало потребностям ныне живущих людей и не лишало этого будущие поколения. Для этого необходимо:
— соблюдать право людей на экологическую безопасность и благоприятную среду обитания;
— приостановить необратимое расходование невозобновляемых природных ресурсов;
— сохранить необходимое качество окружающей среды;
— преодолеть утраты генофонда планеты.
2. Основой устойчивости развития является бережное отношение к экологическому потенциалу планеты, ограничение и регулирование народонаселения, потребления, производства.
3. Снижение уровня бедности в планетарном масштабе, справедливое распределение ресурсов, предоставление всем возможности реализовать надежды на более благоприятную жизнь, демократическое обеспечение участия граждан в принятии решений, судьбоносных для всей планеты.
4. Отказ от чрезмерной эксплуатации высокоразвитыми странами природных ресурсов слаборазвитых стран.
5. Направление капиталовложений и развитие производств должно согласовываться с общепланетарными возможностями и будущими потребностями.
Выполнение этих условий связано с неизбежностью компромиссов и жертв особенно со стороны высокоразвитых стран, с осознанием всеми слоями населения планеты необходимости выполнять эти условия.
Этот вариант развития планеты вызывает много споров, отношение к нему неоднозначно, особенно со стороны высокоразвитых стран. И получается так, что планета входит в ХХI век без единой концепции развития.
Сегодня в мире окончательно сформировалось мнение, что повышение уровня потребления — это деструктивный путь развития цивилизации, путь, связанный с обострением экологических проблем, путь к глобальному кризису и гибели цивилизации. Необходимость смены цивилизационной парадигмы требует смены парадигмы развития важнейших подсистем общества — экономической, законодательной, исполнительной, образовательной, здравоохранительной и других.
Попытки снять экологические проблемы чисто техническими средствами, запретами, декларациями, призывами и командами сверху не увенчались успехом. Причина этого поражения в том, что потребительское мышление человека формировалось тысячелетиями и одномоментно, без специальных мер, длительного, целенаправленного воспитания и формирования соответствующего общественного мнения, экологической культуры всех, и каждого по отдельности, переориентировать человечество на ограничение потребления невозможно. Поэтому на рубеже ХХ и ХХI веков как никогда возрастает роль системы образования, как важнейшего инструмента формирования нового типа культуры, нового общепланетарного мышления, которое будет способствовать не только адаптации человека к быстроменяющимся условиям третьего тысячелетия, но и инициировать его к осуществлению идей коэволюции.
Многочисленные исследования показывают, что раздвоение некогда единой культуры, дисгармония в развитии ее отдельных частей, технократизм мышления — та глубинная причина, которая лежит в основе кризиса отношений в системе «общество-природа», а все остальное — лишь следствие кризиса мышления, а значит кризиса культуры. Разрешение этого кризиса связано, главным образом, с формированием личности нового типа — личности с высокой экологической культурой, планетарным сознанием. Экологическая культура определяет характер и качественный уровень отношений между человеком и социоприродной средой и проявляется в системе духовных ценностей, во всех видах и результатах человеческой деятельности, связанных с познанием, использованием и научно обоснованным преобразованием природы. Она включает:
— понимание единства мира, общих закономерностей развития природы и общества, осознание социальной обусловленности взаимодействия человека и природы, его роли и места в социоприродной среде;
— осознание и оценку взаимосвязей между людьми, их культурой и окружающей средой;
— бережное отношение к культурному наследию прошлого и нравственную заботу о будущих поколениях;
— умение прогнозировать последствия своих действий, подчинить свою деятельность правовым нормам общества, принять экологически ответственное решение;
— заботу о сохранении благоприятной социоприродной среды, практическую деятельность по ее улучшению;
— здоровый образ жизни, заботу о своем здоровье и здоровье окружающих.
Именно знание общих закономерностей развития мира, осознание и оценка взаимосвязей между природой, обществом и культурой способствуют пониманию того места, которое предназначено человеку в грандиозной системе Мироздания, а значит образу мышления и поведения в социоприродной среде.
Планетарное сознание — рефлексия отдельным индивидом и человечеством в целом реалий устойчивого развития. Оно ориентировано на приоритет общечеловеческих ценностей, понимание необходимости коллективных действий по поддержанию устойчивого развития биосферы, на решение глобальных проблем на основе наукоемких и информационных технологий.
Формирование нового мышления требует изменения многих параметров системы образования и, прежде всего, содержание образования. Одним из основных принципов построения нового содержания должен стать принцип конвергенции естественнонаучного и гуманитарного знания.
И кто знает, может быть, синтез естественнонаучного и гуманитарного мышления приведет человечество к более глубокому познанию природы, пониманию множественности взаимосвязей, лежащих в основе всех вещей, начиная от микромира и заканчивая Вселенной.
Новые понятия и термины: социогенез, этнос, этногенез, цивилизация, формационный подход, стадиальные и локальные теории, пассионарность, ноосфера, устойчивое развитие.
Ведущие идеи:
— общество как открытая, неравновесная, диссипативная, эволюционирующая система;
— эволюция общества как результат взаимодействия процессов самоорганизации и организации;
— культура как механизм управления социальным развитием;

Ваш комментарий о книге
Обратно в раздел Наука