Кто был последним общим предком?
Кит и бактерия, осьминог и орхидея — казалось бы, между ними нет ничего общего, но если копнуть глубже, окажется, что сходство всё-таки есть.
Практически всё живое содержит белки и нуклеиновые кислоты: во всех живых организмах содержится генетический код, а последовательность генома человека напоминает генеалогическое древо — это говорит о том, что всё многообразие жизни можно свести к одному универсальному предку.
Теоретически, вычисление общего предка поможет глубже заглянуть в истоки жизни. Учёные заявляют, что последний универсальный общий предок (англ. last universal common ancestor — L.U.C.A.) примерно 2,9 млрд лет назад дал две ветви развития — бактерии и эукариоты (вторые позже развились в растения, животных и далее). К сожалению, генетический материал той эпохи достаточно скуден, так как неоднократно перетасован и изменён в процессе эволюции.
Но некоторые сохранившиеся генетические свойства белков и нуклеиновых кислот позволяют предположить, на кого L.U.C.A. был похож: — на клетку, из которых состоят все живые организмы.
Любая материя — это энергия
Материя и энергия — это просто две стороны одной медали. На самом деле, вы всегда это знали, если когда-нибудь видели формулу E = mc2. E — это энергия, а m — масса. Количество энергии, содержащейся в конкретном количестве массы, определяется умножением массы на квадрат скорости света.
Объяснение этого явления весьма захватывает и связано с тем, что масса объекта возрастает по мере приближения к скорости света (даже если время замедлится). Доказательство довольно сложное, поэтому можете просто поверить на слово. Посмотрите на атомные бомбы, которые преобразуют довольно небольшие объемы материи в мощные выбросы энергии.
Хронология открытий
Каждый из этапов научной деятельности имеет свои особенности, и не все ученые могут одинаково успешно освоить все премудрости научного метода. Одним больше нравится наблюдать природные явления, находя в них гармонию, красоту и скрытую целесообразность; другим — экспериментировать с целью выявления неизвестных закономерностей; третьим — создавать теории мироздания, объясняющие устройство мира; четвертым — изобретать новые приборы и устройства, с помощью которых можно изменить окружающий мир и открыть новые миры.
Усилиями множества людей разных стран и времен постепенно строится величественное здание науки, которое служит одновременно всем людям на Земле. В этом здании хранятся знания — информация об окружающем мире, систематизированная определенным образом. Каждый может воспользоваться этими знаниями, но эффект от их использования зависит от того, кто эти знания применяет.
Одни и те же сведения и законы можно использовать как во благо, так и во вред людям. Так, законы ядерной физики можно применить для получения дешевой электроэнергии, а можно с их помощью получить оружие массового уничтожения людей.Изучая любую науку или участвуя в ее развитии, нужно постоянно помнить о цели научного поиска, о гуманном смысле науки. Нужно помнить, что наука, так же как и искусство, — важнейшая составляющая культуры человечества и не может применяться против человека, служить средством его угнетения или порабощения.Во все времена наблюдались две тенденции в развитии науки.
Одна характеризуется все большей специализацией и разделением наук на узкие области знания. Другая, противоположная первой, стремится объединить знания разрозненных областей и создать единую научную картину мира. И то и другое направление в развитии науки привело к выдающимся результатам. Благодаря первой тенденции созданы уникальные методы исследования, разработаны устройства, которые не имеют аналогов в природе, многократно расширены возможности человека как в его восприятии окружающего мира, так и в воздействии на окружающий мир.Благодаря другой тенденции у человека появляется возможность воспринимать природу как единое целое, увидеть свое место в окружающем мире. Носителями такого подхода являлись выдающиеся люди своей эпохи, обладающие энциклопедическими познаниями.
Отличительной чертой творчества этих людей является не только создание обобщающих картин окружающего мира, но и ярко выраженный гуманистический характер созданного ими мировоззрения. Дело в том, что бурное развитие узкоспециализированных наук порою приводит к отделению исследователя от объекта исследования. Этот процесс неизбежен, так как позволяет человеку выделиться из окружающего его мира, осознать себя уникальным творением природы, но вместе с тем приводит к обособлению человека от природы, частью которой он является.
Возникающее противопоставление человека и природы приводит к негативным явлениям, находящим выражение в разрушении окружающей среды, внутреннего мира человека, возникновению и распространению неизлечимых болезней, стихийным бедствиям антропогенного происхождения, экологическим катастрофам.
История
Отторжению человека от природы в результате развития науки противостоит сама наука благодаря развитию в ее недрах общих междисциплинарных подходов с гуманитарным содержанием. Результатом такого процесса является появление как новых межпредметных дисциплин, таких, например, как экология, так и частно-научных, и общих картин мира:
- физической,
- химической,
- биологической,
- культурной,
- технической,
- естественно-научной,
- социально-гуманитарной.
В истории становления и развития физической картины мира можно выделить несколько этапов, связанных не только с развитием физики как науки, но и с развитием человеческой цивилизации в целом: античный период, период средневековья, заканчивающийся героическим временем Возрождения, становление механической картины мира, период развития полевых представлений, завершившийся созданием электродинамической картины мира, становление современной картины мира, базирующейся на представлениях и идеях современной физики и культуры.К эпохе античности мы относим время развития человеческой цивилизации на протяжении примерно пятнадцати веков, от X в. до н. э. до VI в. н. э.
Методы преподавания дисциплины
После того как человек открыл физику и сформулировал многие законы в этой сфере, остро встал вопрос преподавания этой науки. Весомый вклад в развитие методологии внесли различные ученые.
Методы Николая Алексеевича Любимова
Николай Алексеевич Любимов сделал важный шаг в вопросах преподавания физики. В девятнадцатом веке одним из наиболее распространенных способов обучения было механическое заучивание материала. Вначале для этого использовались записи лекций, а впоследствии – краткие учебники. Неудивительно, что знания студентов в те годы были весьма поверхностными. Сам Николай Алексеевич отмечал: судя по ответам на экзаменах, человек сам не понимает, что доказывает.
Преподавательская деятельность Николая Пирогова
Того же мнения придерживался и известный русский хирург Николай Иванович Пирогов. Он высказывал идею поддержки личных качеств учителя и способов его деятельности. Ученый отмечал, что основную роль в процессе преподавания физики играет то, каким именно образом сведения будут сообщены ученикам.
Именно поэтому возникла необходимость в переходе к новому методу экспериментального преподавания. При этом во главу угла поставили не детальное изучение устройств и заучивание информации, а самостоятельное получение новых знаний на основе анализа опытов.
Труды Федора Шведова
Первым обобщающим трудом по методологии изложения физики стала работа Федора Шведова, которая появилась в 1894 году. Она получила название «Методика физики». Там рассматривалось построение учебного курса, классификация методик и их объяснение с психологической точки зрения. К тому же Шведов первым описал задачи предмета физики. Он считал, что задача методики заключается в выяснении логических основ науки, которые могли бы стать отправной точкой в выборе материала и порядка его изложения.
Как выглядит современная физика
Развитие физики повлияло не только на естественно-научную картину мира, но и на материально-техническое обеспечение цивилизации. Тесная связь науки с другими отраслями естествознания привела к тому, что физика стала неотъемлемой частью астрономии, химии, геологии. В результате появился ряд пограничных дисциплин. В качестве примера стоит привести биофизику, астрофизику, молекулярную биологию
Физические методики исследований приобрели важное значение для всех естественных наук
Физика представляет собой фундамент ключевых направлений техники. На ее основе появилась электротехника, радиотехника, энергетика, гидротехника. Благодаря сознательному применению законов физики техника встала на путь целенаправленного развития.
История развития физики весьма интересна. Первые представления о физических законах были сформулированы еще в древние времена. Но за время своего существования они многократно пересматривались и совершенствовались.
Мета-науки
Существуют две мета-науки, философия и математика. Мета-науки изучают нематериальные сущности и одновременно разрабатывают методы исследования для других наук.
Философия занимается изучением качественных отношений и сущностей. Поэтому философия разрабатывает для других наук качественные методы исследования.
Математика занимается изучением количественных и пространственных отношений и сущностей. Соответственно, математика разрабатывает для всех других наук количественные и пространственные методы
исследования.
И философия и математика в качестве основного научного метода используют дедуктивный метод. То есть на базе небольшого количества недоказуемых предложений путем логических рассуждений строится некоторая
абстрактная модель. И изначально бывает даже неизвестно, найдет ли эта модель хоть какое-то применение на практике или же останется только красивой игрушкой для ума. Но в любом случае дедуктивный метод
познания для этих наук является адекватным методом познания. Поэтому нет никаких оснований не считать философию и математику полноценными науками.
Философия и математика были самыми первыми науками в истории человечества. Причем, математика возникла из чисто практических потребностей человека. А философия, наоборот, возникла из чисто абстрактных
потребностей человека, очень оторванных от реальной практической жизни.
Попытка философии заняться чем-то более практичным привела к тому, что некоторые разделы философии стали на столько развитыми, что эти разделы философии стали отпочковываться от философии. Эти
отделившиеся от философии разделы и превратились в обычные науки. Для их разработки уже не требовались знания в области философии.
Первыми от философии отпочковались естественные науки. Затем, пришло время отделяться от философии социальным наукам. Самыми последними от философии отделились гуманитарные науки.
Собственно говоря, гуманитарные науки до сих пор находятся в процессе отделения от философии и поэтому их связь с философией всё ещё очень сильна. Философия гораздо сильнее влияет на гуманитарные науки,
чем на социальные. И философия практически совсем не оказывает никакого влияния на естественные науки. Многие современные философы известны своими работами в гуманитарных науках. А люди, далёкие от науки,
обычно, ошибочно относят философию к гуманитарным наукам.
С математикой ситуация прямо противоположная. По мере того, как науки отделяются от философии, они всё более и более математизируются. Гуманитарные науки позже всех других наук отделились от философии и
поэтому математизация гуманитарных наук еще не наступила. Общественные науки уже достаточно математизированы, особенно экономика. Но самыми математизированными являются естественные науки, так как они
раньше всех других наук отделились от философии.
Теоретическая механика и квантовая теория поля сейчас выглядят как какой-нибудь раздел математики. Многие физики-теоретики имеют неплохое математическое образование и совершают открытия в области
математики. Люди, далёкие от науки, обычно, ошибочно относят математику к естественным наукам.
Как действует гравитация?
Есть четыре основных силы, не дающих Вселенной «развалиться»: электромагнетизм, сильные и слабые ядерные взаимодействия и гравитация. Гравитация из этих четырёх — наименее заметна, из-за чего её свойства нелегко изучить при использовании небольших предметов, в лабораторных условиях, а вот, например сильное ядерное взаимодействие больше слабого в 1026 раз. Несмотря на все старания физиков объяснить явление притяжения предметов друг к друг, используя принципы квантовой механики, или Общей Теории Относительности, суть этого взаимодействия не будет ясна до разработки Объединённой Теории Всего.
Непонятно также, с чем связано гравитационное взаимодействие между объектами: делу может помочь лишь постройка множества супер-коллайдеров для обнаружения гипотетического гравитона — элементарной безмассовой частицы-переносчика гравитационного взаимодействия. Некоторые из учёных стремятся найти доказательства его существования, а другие уверены, что это только всё запутает.
Пифагор
Это имя известно каждому школьнику, которому приходилось учить таблицу умножения, иначе называющуюся «Таблицей Пифагора».
Однако это не единственное открытие ученого, жившего в Древней Греции, в период 570 – 490 гг до н. э., Пифагор стал основателем математики как фундаментальной науки, организатором школы пифагорейцев.
К его достижениям относят:
- Открытие метода построения многоугольников.
- Теорему о квадрате гипотенузы прямоугольного треугольника.
Ученый первым высказал предположение о том, что Земля имеет шарообразную форму. Пифагор увлекался астрономией, нумерологией и музыкой, верил в существование инопланетных рас.
На скорости света время останавливается
Согласно специальной теории относительности Эйнштейна, скорость света неизменна — и равна приблизительно 300 000 000 метров в секунду, вне зависимости от наблюдателя. Это само по себе невероятно, учитывая что ничто не может двигаться быстрее света, но все еще сугубо теоретично. В специальной теории относительности есть интересная часть, которая называется «замедление времени» и которая говорит, что чем быстрее вы движетесь, тем медленнее для вас движется время, в отличие от окружения. Если вы будете ехать на автомобиле час, вы постареете немного меньше, чем если бы просто сидели у себя дома за компьютером. Дополнительные наносекунды вряд ли существенно изменят вашу жизнь, но все же факт остается фактом.
Выходит, если двигаться со скоростью света, время вообще застынет на месте? Это так. Но прежде чем вы попытаетесь стать бессмертным, учтите, что двигаться со скоростью света невозможно, если вам не повезло родиться светом. С технической точки зрения движение со скоростью света потребует бесконечного количества энергии.
Это интересно: 675,Великие тайны нашей планеты, неразгаданные тайны
Как работает память?
Долгое время учёные предполагали, что механизмы памяти заключены в гиппокампе, коре головного мозга или рассеяны в неопределённой группе нейронов.
Учёным из Массачусетского Технологического института впервые удалось управлять памятью мышей, влияя на некоторые нейронные связи. Это, конечно, шаг вперёд, но как мозг определяет, какую связку необходимо задействовать? Этот «трюк» пока до конца не изучен: исследования показывают, что при возникновении воспоминания активируются те же мозговые клетки, которые участвуют непосредственно при получении опыта, иными словами, память не просто накапливает впечатления, а затем «вынимает их» — это больше похоже на конструирование «той самой» ситуации.
Существуют ли человеческие феромоны?
Вы узнаёте запах чьего-либо страха? А можете, например, почувствовать на расстоянии крысу? Животные давно и с успехом общаются на уровне химических сигналов, но способен ли на это человек? Некоторые говорят о несомненном изменении поведения и реакции самой физиологии человека на хемосигналы, но пока невозможно точно сказать, что является инициатором этих изменений. Пусть надписи на духах и гелях для душа гласят, что именно это средство «с феромонами» сделает вас неотразимым, учёные пока не знают никаких феромонов, способных воздействовать на человека. Даже если некие «химические сигналы» у человека существует, не совсем ясно, как «дешифрует» этот сигнал принимающая сторона. У млекопитающих и рептилий этой цели служит вомероназальный орган, который также наличествует у нас с вами, но имеет обонятельные функции, и его сенсорные клетки не связаны с центральной нервной системой.
Теория всего
«The theory of everything».
Многие астрономы считают, что поиск темной энергии бесполезен. По их мнению, разработка неуловимой «теории всего» решит проблему темной энергии.Эта теория должна быть способна объяснить поведение всех объектов во Вселенной — от очень больших до невероятно малых. Пока что все теории о том, как работает Вселенная, делятся на крупномасштабные теории (например, теория гравитации) и мелкие теории (например, квантовая механика).
Хотя решение проблемы темной энергии таким образом логически обосновано, нахождение этой теории оказалось невозможным даже для самых ярких умов в физике. Обычные законы физики, похоже, «ломаются», когда достигают квантового уровня. Поиск продолжается.
Зачем мы зеваем?
На этот счёт существует множество теорий, в том числе и самых нелепых. Внимания заслуживают две как наиболее вероятные.
Первая гласит, что зевота помогает снять напряжение с мозга и улучшить его работу. Именно поэтому, утверждают психологи из Университета Олбани в Нью-Йорке, мы обычно зеваем перед сном — к тому времени производительность мозга снижается, то же наблюдается и при недосыпе.
Но, если зевота всего лишь помогает «подстегнуть» наш мозг, почему же она так заразительна? Приверженцы теории отвечают, что это пошло ещё от наших далёких предков: когда вожак стаи зевает, показывая тем самым, что находится в данный момент не в лучшей форме, вся стая начинает делать то же самое, чтобы, так сказать, повысить коллективную бдительность и раньше выявлять потенциальную угрозу.
Вторая теория заключается в том, что зевота объединяет и как бы заставляет людей друг другу сочувствовать — зевнувший следом за кем-то будто подсознательно хочет сказать: «Да, дружище, как я тебя понимаю».
Экзотическая частица
Теория «Экзотической частицы».
Идея о частицах и полях существует уже столетия. Как известно, электрон создает электрическое поле, а в последнее время гравитационное поле начали ассоциировать с «силовой частицей гравитации» — гравитоном. Теоретики физики частиц согласны с идеей о том, что энергия отдельного поля должна передаваться силовыми частицами, а не самим полем. Эту концепцию можно применить и к темной энергии, причем темная материя (остальные 27 процентов вселенной) является ее силовой частицей.
Эта идея кажется правдоподобной, особенно потому, что некоторые силовые частицы ненаблюдаемы (тот же гравитон). Тем не менее, мало доказательств, подтверждающих эту теорию, поскольку пока не существует способа измерить какие-либо свойства, связанные с темной энергией или темной материей.
Изобретения 20 века. Физики
Теперь поговорим о великих физиках 20 века и их открытиях. Всем известно, что физика является основой, без которой представить комплексное развитие какой-либо другой науки в принципе невозможно.
Отметим квантовую теорию Планка. В 1900 году немецкий профессор Макс Планк стал открывателем формулы, которая описывала распределение энергии в спектре черного тела. Заметим, что до этого считалось, что энергия всегда распределяется равномерно, но изобретатель доказал, что распределение происходит пропорционально благодаря квантам. Ученый составил доклад, которому на то время никто не поверил. Однако уже через 5 лет благодаря выводам Планка великий ученый Эйнштейн смог создать квантовую теорию фотоэффекта. Благодаря квантовой теории Нильс Бор сумел построить модель атома. Таким образом, Планк создал мощную базу для дальнейших открытий.
Нельзя забывать о самом великом открытии 20 века — открытии теории относительности Альберта Эйнштейна. Ученому удалось доказать, что гравитация представляет собой следствие искривления четырехмерного пространства, а именно времени. Также он объяснил эффект замедления времени. Благодаря открытиям Эйнштейна удалось рассчитать многие астрофизические величины и расстояния.
К величайшим открытиям 19-20 века можно отнести изобретение транзистора. Первое рабочее устройство было создано в 1947 году исследователями из Америки. Учёные экспериментально подтвердили верность своих идей. В 1956 году они уже получили Нобелевскую премию за открытия. Благодаря им в электронике началась новая эра.
Константа космологической энергии
Теория «Константы космологической энергии».
Одной из величайших неудач современной физики является предсказание фактического количества темной энергии. Квантовая теория предсказывает очень небольшое ее число, но физики вычислили число, которое в 10 в 120 степени раз больше (это количество темной энергии является космологической константой).
Именно здесь стоит вспомнить об антропном принципе: идее о том, что фундаментальные константы физики и химии (такие как скорость света, гравитационная постоянная и т. д.) являются «правильными» для поддержания жизни в нашей конкретной Вселенной, но могут иметь разные значения в других Вселенных.
В бесконечном множестве параллельных вселенных кажется вероятным, что наша Вселенная просто оказывается той, у которой есть «правильное количество» темной энергии, позволяющее формировать жизнь.
Холодная Вселенная
Теория «Холодной Вселенной».
Сложно даже представить, как можно доказать физикам, что их самая известная теория ошибочна. Теория относительности Эйнштейна утверждает, что каждое тело во Вселенной притягивается к любому другому телу, причем сила этого притяжения зависит исключительно от масс объектов и расстояния между их центрами. Однако некоторые физики утверждают, что эта теория может быть неправильной, и разрабатывают новые теории гравитации, которые могли бы объяснить темную энергию.
В этих теориях влияние гравитации в крупных масштабах становится обратным, так что объекты отталкиваются друг от друга. Хотя эти теории не имеют большой экспериментальной поддержки, они объясняют, почему Вселенная расширяется. Согласно этим новым моделям гравитации, наша Вселенная снова достигнет состояния холодной тьмы после состояния быстрого расширения.
