Život (divoká zver). Abstrakt: Rozdiel medzi divou prírodou a neživou prírodou Vlastnosti tiel voľne žijúcich živočíchov

Príroda je všetko, čo nás obklopuje a čo lahodí oku. Od staroveku sa stala predmetom výskumu. Vďaka nej boli ľudia schopní pochopiť základné princípy vesmíru a urobiť pre ľudstvo nepredstaviteľné množstvo objavov. Dnes možno prírodu podmienečne rozdeliť na živú a neživú so všetkými prvkami a vlastnosťami, ktoré sú vlastné týmto typom.

Neživá príroda je akousi symbiózou najjednoduchších prvkov, všetkých druhov látok a energií. Patria sem zdroje, kamene, prírodné javy, planéty a hviezdy. Neživá príroda sa často stáva predmetom štúdia chemikov, fyzikov, geológov a iných vedcov.

Mikroorganizmy sú schopné prežiť takmer v akomkoľvek prostredí, kde je voda. Sú prítomné aj v tvrdých horninách. Charakteristickým znakom mikroorganizmov je možnosť rýchleho a intenzívneho rozmnožovania. Všetky mikroorganizmy majú horizontálny prenos génov, to znamená, že na rozšírenie svojho vplyvu nemusí mikroorganizmus odovzdávať gény svojim potomkom. Môžu sa rozvíjať pomocou rastlín, zvierat a iných živých organizmov. Práve tento faktor im umožňuje prežiť v akomkoľvek prostredí. Niektoré mikroorganizmy sú schopné prežiť aj vo vesmíre.

Rozlišujte medzi užitočnými a škodlivými mikroorganizmami. Tie prospešné prispievajú k rozvoju života na planéte, zatiaľ čo tie škodlivé vznikajú za účelom jeho zničenia. Ale v niektorých prípadoch môžu byť škodlivé mikroorganizmy prospešné. Napríklad pomocou niektorých vírusov sa liečia ťažké ochorenia.

Zeleninový svet

Svet rastlín je dnes veľký a mnohostranný. Dnes existuje veľa prírodných parkov, ktoré zhromažďujú veľké množstvo úžasných rastlín. Bez rastlín nemôže existovať život na Zemi, pretože vďaka nim vzniká kyslík, ktorý je nevyhnutný pre väčšinu živých organizmov. Rastliny tiež absorbujú oxid uhličitý, ktorý poškodzuje klímu planéty a ľudské zdravie.

Rastliny sú mnohobunkové organizmy. Dnes si bez nich nemožno predstaviť žiadny ekosystém. Rastliny slúžia nielen ako prvok krásy na Zemi, ale sú veľmi užitočné aj pre človeka. Okrem vytvárania čerstvého vzduchu slúžia rastliny ako cenný zdroj potravy.

Bežne možno rastliny rozdeliť podľa nutričných charakteristík: ktoré sa môžu jesť a ktoré nie. Jedlé rastliny zahŕňajú rôzne bylinky, orechy, ovocie, zeleninu, obilniny a niektoré riasy. Medzi nejedlé rastliny patria stromy, mnohé okrasné trávy a kríky. Tá istá rastlina môže súčasne obsahovať jedlý aj nejedlý prvok. Napríklad jabloň a jablko, krík ríbezlí a bobule ríbezlí.

Svet zvierat

Svet zvierat je úžasný a rozmanitý. Predstavuje celú faunu našej planéty. Vlastnosti zvierat sú schopnosť pohybovať sa, dýchať, jesť, rozmnožovať sa. Počas existencie našej planéty mnoho zvierat zmizlo, mnohé sa vyvinuli a niektoré sa jednoducho objavili. Dnes sú zvieratá rozdelené do rôznych klasifikácií. V závislosti od biotopu a spôsobu prežitia ide o vodné vtáctvo alebo obojživelníky, mäsožravce alebo bylinožravce atď. Zvieratá sú tiež klasifikované v závislosti od stupňa domestikácie: divoké a domáce.

Divoké zvieratá sa vyznačujú voľným správaním. Medzi nimi sa rozlišujú bylinožravce aj mäsožravce, ktoré sa živia mäsom. V rôznych častiach sveta žije široká škála živočíšnych druhov. Všetci sa snažia prispôsobiť miestu, v ktorom žijú. Ak ide o ľadovce a vysoké hory, sfarbenie zvierat bude svetlé. V púšti a stepi viac prevláda farba okrová. Každé zviera sa snaží prežiť akýmikoľvek prostriedkami a zmena farby jeho srsti či peria je hlavným dôkazom tohto prispôsobenia.

Domáce zvieratá boli tiež kedysi divoké. Ale skrotil ich človek pre svoje potreby. Začal chovať ošípané, kravy a ovce. Ako ochranu začali využívať psy. Pre zábavu krotil mačky, papagáje a iné zvieratá. Význam domácich miláčikov v živote človeka je veľmi vysoký, ak nie je vegetarián. Zo zvierat dostáva mäso, mlieko, vajcia, vlnu na oblečenie.

Živá a neživá príroda v umení

Človek si prírodu vždy vážil a vážil si ju. Chápe, že jeho existencia je možná len v súlade s ňou. Preto existuje veľa výtvorov veľkých umelcov, hudobníkov a básnikov o prírode. Niektorí umelci, v závislosti od ich oddanosti jednému alebo druhému prvku prírody, vytvorili svoje vlastné trendy v umení. Existovali také smery ako krajina a zátišie. Veľký taliansky skladateľ Vivaldi venoval veľa svojich diel prírode. Jedným z jeho vynikajúcich koncertov je „The Four Seasons“.

Príroda je pre človeka veľmi dôležitá. Čím viac sa o ňu stará, tým viac dostáva na oplátku. Je potrebné ju milovať a rešpektovať, a potom bude život na planéte oveľa lepší!

Všetko, čo okolo seba vidíme, všetko, čo nás obklopuje a zároveň nie je vytvorené ľudskou rukou – to je živá a neživá príroda. Vyznačuje sa širokou škálou javov a procesov. Dozvieme sa, aké sú vlastnosti prírody a ako sa živá príroda líši od neživej.

Príroda

Všetky objekty voľne žijúcich živočíchov majú dôležité vlastnosti: rodia sa, rastú, jedia, dýchajú, pohybujú sa, umierajú. K životu potrebujú potravu, teplo, vodu a vzduch. Živá príroda zahŕňa nielen človeka, ale aj zvieratá, rastliny a dokonca aj mikroorganizmy. Štúdiu voľne žijúcich živočíchov sa zaoberá veľmi rozsiahla a dôležitá veda, biológia.

• Mikroorganizmy

Dávno predtým, ako sa na našej planéte objavili zvieratá, ju už obývali drobné, okom neviditeľné organizmy: baktérie, huby, vírusy. Môžu existovať takmer v akomkoľvek prostredí, kde je aspoň trochu vody. Hlavnou črtou všetkých mikroorganizmov je schopnosť veľmi rýchleho množenia.

Ryža. 1. Baktérie

• Rastliny

Svet rastlín je veľmi rozsiahly a rozmanitý. Bez nich by na Zemi nebol život, pretože rastliny produkujú najdôležitejší plyn na dýchanie – kyslík. Absorbujú aj škodlivý oxid uhličitý, ktorý je veľmi zlý pre ľudské zdravie a klímu planéty.

Rastliny sú dôležitým zdrojom potravy pre ľudí a zvieratá. Treba si však dávať veľký pozor, pretože rastliny sú jedlé (ovocie, orechy, obilniny, zelenina) a nejedlé (kvety, okrasné kríky, trávy).

TOP 4 článkyktorí čítajú spolu s týmto

• Zvieratá

Medzi zvieratá patria všetky zvieratá, vtáky, obojživelníky, hmyz našej planéty. Počas histórie Zeme niektoré zvieratá zmizli, niektoré sa veľmi zmenili.

Pred mnohými rokmi boli pánmi našej planéty dinosaury – obrovské jašterice, ktoré nepoznali obdobu. Ale v dôsledku prudkej zmeny klímy takmer všetky vymreli a len niekoľko predstaviteľov starých zvierat sa dokázalo prispôsobiť novým životným podmienkam.

Zvieratá môžu byť mäsožravce a bylinožravce, domáce aj voľne žijúce. Prispôsobujú sa podmienkam, kde žijú, a zvieratá možno nájsť kdekoľvek na svete, od horúcich púští až po ľadovú Arktídu.

Ryža. 2. Ľadový medveď

• Osoba

K objektom voľne žijúcich živočíchov samozrejme patrí aj človek. Vďaka svojmu umu, vynaliezavosti a inteligentnému plánovaniu svojich aktivít sa mu podarilo dobyť celú planétu. Ale rovnako ako zvieratá, rastliny a mikroorganizmy nemôže žiť bez jedla, vzduchu a vody.

Neživá príroda

Medzi neživé predmety patrí vzduch, voda, pôda, minerály. Boli prví, ktorí vytvorili našu planétu, a preto sa neživé predmety často nazývajú primárne.

Môžu byť v troch stavoch:

• pevný (kamene, hory, piesok, ľad);
• kvapalina (voda, oblak, hmla, olej);
• plynný (para, vzduch).

Pri predmetoch neživej prírody nedochádza k zmenám po mnoho desiatok a stoviek rokov. Nedýchajú, nerozmnožujú sa ani nekŕmia. Ich veľkosť sa môže zväčšiť alebo zmenšiť, môžu sa pohybovať v priestore, ale iba pod vplyvom vonkajších faktorov. Keďže sa nenarodili, nikdy nezomrú.

Niektoré neživé predmety môžu zmeniť svoj stav. Voda môže byť napríklad pevná vo forme ľadu, kvapalná a plynná vo forme pary. Nikde ale nezmizne a z ničoho nič sa neobjaví.

Tabuľka „Znaky živej a neživej prírody“

Vzťah medzi živou a neživou prírodou

Po zvážení príkladov živej a neživej prírody môžeme konštatovať, že všetko na našej planéte je vzájomne prepojené a všetko je vo vzájomnom súlade. Živé bytosti by nemohli existovať bez predmetov neživej prírody. A keby nebolo rastlín a zvierat, Zem by vyzerala ako púšť bez života.

Ryža. 3. Schéma vzťahu medzi živou a neživou prírodou

čo sme sa naučili?

Pri štúdiu jednej zo zaujímavých tém v programe Svet okolo nás v 1. – 2. ročníku sme zisťovali, čo platí pre živú a neživú prírodu. Prístupný abstraktný plán pomohol identifikovať hlavné rozdiely medzi predmetmi živej a neživej prírody, ich blízky vzťah medzi sebou.

Tématický kvíz

Hodnotenie správy

Priemerné hodnotenie: 4.6. Celkový počet získaných hodnotení: 306.

Štúdiom univerzálnych vzorcov evolúcie a samoorganizácie zložitých systémov odhaľuje synergetika hlboký izomorfizmus živej a inertnej, zhodnosť vzorcov evolúcie a štruktúrnych formácií v kráľovstvách živej a „mŕtvej“ prírody. Prináša množstvo neočakávaných otázok na diskusiu: Aké štruktúry „prežijú“ na „tele“ prírody? Prečo sa aj štruktúry inertnej povahy riadia určitými „rytmami života“? Vyvíjajú sa atómy? Existuje pamäť v „neživej“ prírode? Ako sa skladá zložitá konštrukcia? O tom všetkom - v článku Eleny Nikolaevnej KNYAZEVA a Sergeja Pavloviča KURDYUMOVA.

Synergetika o analógoch živých vecí v „neživej“ prírode

Čo „uprednostňuje“ príroda? Spektrá evolučných foriem

Zdá sa, že príroda má radosť z variovania toho istého mechanizmu nekonečne rôznymi spôsobmi. D. Diderot

Je zvykom myslieť si, že príroda je nekonečne rôznorodá, že nie je nijako obmedzená v obmenách svojich evolučných mechanizmov a foriem organizácie. Ale synergetika ukazuje mylnosť takéhoto pohľadu.

V prvom rade sa objavuje paradoxná myšlienka, že v otvorenom prostredí (so zdrojmi a záchytmi energie), s rozptýlením energie, môžu vznikať lokalizované procesy, ktoré sa udržujú trvalo udržateľným spôsobom. disipatívne štruktúry. V spojitom médiu môže dôjsť k lokalizácii - centrám intenzívnejších procesov, napr. spaľovacie konštrukcie. Navyše v danom prostredí nie je možné realizovať hocijaké štruktúry.

Pre niektoré triedy otvorených nelineárnych médií (systémov) sa zistilo, že potenciálne obsahujú celé spektrá štruktúr (spektrá evolučných foriem organizácie), ktoré môžu vzniknúť len v pokročilých, asymptotických štádiách procesov. Toto je jedna zo základných úloh, ktorá sa v synergetike nazýva problém hľadania vlastných funkcií nelineárneho prostredia, teda stabilné spôsoby organizácie procesov v prostredí, ktoré sú mu adekvátne a ku ktorým sa časom vyvíjajú všetky ostatné jeho stavy. Koľko a ktoré relatívne stabilné štruktúry sa môžu samostatne udržiavať ako metastabilné stabilné v danom prírodnom systéme, určujú jeho čisto vnútorné vlastnosti.

Vyhľadávanie spektrá evolučných foriem príroda je v podstate superproblém blízky takzvanému Heisenbergovmu problému v jadrovej fyzike, keď sa vyžaduje napísať nelineárne rovnice určitého média, ktoré by ako samoorganizujúce sa médium dávalo stabilné stavy v r. forma spektra elementárnych častíc.

Doteraz napríklad nie je jasné, prečo je počet chemických prvkov (typov atómov) obmedzený. Prečo existujú stovky atómov a nie, povedzme, výrazne viac alebo menej? Prečo existuje diskrétny súbor nábojov atómových jadier alebo spektrum typov atómov? Prečo sú poplatky celé? Tieto otázky ovplyvňujú hlboký fyzikálny, kvantovo-mechanický základ pre popis chemických vlastností a reakcií.

Existujú dôvody na stanovenie úlohy získavania spektrum atómov ako štruktúry samoorganizácie nejakého otvoreného nelineárneho média, ako je spektrum foriem, hmôt, nábojov. Najmä sa už ukázalo, že existuje hlboká analógia medzi vlastnými funkciami spaľovania nelineárneho média v kvázistacionárnom štádiu a vlastnými funkciami stacionárneho Schrödingerovho problému v centrálnom silovom poli s Coulombovým potenciálom . (V citovanej práci bola lineárna stacionárna Schrödingerova rovnica s Coulombovým potenciálom odvodená zo všeobecnejšej kvázilineárnej rovnice tepla s nelineárnym zdrojom; okrem toho sa našli podmienky pre normalizáciu a spojitosť funkcie.) Tento výsledok má celý rad prirodzených dôsledkov, a predovšetkým pokus o konštrukciu model atómu ako štruktúry spaľovania určitého média a ponúkajú odlišné chápanie príčin kvantovania, spojené so špeciálnou stabilitou riešení s invariantnými skupinami, ktoré pôsobia ako atraktory – ciele rozvoja.

Obmedzený počet vlastných funkcií kvázilineárnej rovnice tepla so zdrojom je matematickou analógiou konečného počtu vlastných štruktúr nelineárneho prostredia a na základe tejto analógie spočítateľný počet typov atómov, chemických prvkov. Pri tomto prístupe by kvantovanie malo byť dôsledkom riešenia klasického, ale nelineárneho problému. Celé spektrum atómov, ako je reprezentované v periodickom systéme D.I. Mendelejeva, by sa malo získať vo forme spektra vlastných funkcií prostredia, určených zodpovedajúcimi nelineárnymi diferenciálnymi rovnicami.

Vo všeobecnosti diskrétnosť možné štruktúry organizácie – to je spoločná vec, ktorá spája svet živých a „neživých“, hoci to nemusí byť zrejmé. Živé systémy sú otvorené a značne nelineárne, takže ich reakcia na vonkajší vplyv môže byť mnohonásobne silnejšia (alebo slabšia) ako je jeho veľkosť a kvalitatívne odlišná v rôznych situáciách. Nelinearita kladie určité obmedzenia na typy živých štruktúr. Nie všetko je možné ako metastabilné stabilné v nelineárnom svete. Nelinearita kvantuje, umožňuje diskrétne súbory pohybov, pozícií, gest živých bytostí.

„Architektúra“ živého je spojená predovšetkým s pohybom a rozvojom živého. Je to harmonická kombinácia, usporiadanie častí v metastabilnom evolučnom celku. Hoci existuje veľa typov štruktúr a konfigurácií, „architektúra“ života nie je v žiadnom prípade ľubovoľná. Známe sú napríklad základné typy translačných pohybov koňa - chody: krok, cval, klus, úskok. Kôň nejde tak, ako sa mu páči, ale zakaždým „využije“ niektorý zo svojich základných druhov pohybu. V každom takomto type pohybu sú kone určitým spôsobom koordinované a prechod z jedného typu pohybu na druhý sa uskutočňuje v skoku.

Príroda má teda prirodzené preferencie pre určité formy života a inertnosti. V prirodzenom prostredí sú realizovateľné len určité súbory foriem. A na ďalšie formy je uvalený evolučný zákaz: sú nestabilné a veľmi rýchlo sa vyvinú do stabilných foriem organizácie, „padnú“ na ne.

Štruktúry-atraktory ako neprejavené

Príroda sa rada skrýva.

Herakleitos

Pripomíname, že relatívne stabilné štruktúry, ku ktorým procesy evolúcie v otvorených a nelineárnych systémoch nevyhnutne prichádzajú, sa nazývajú atraktory. Keďže atraktory tu znamenajú skutočné štruktúry a nie ich obrazy vo fázovom priestore (priestor fyzikálnych parametrov), používa sa nasledujúca fráza: atraktorové štruktúry.

Najjednoduchšie matematické modely nelineárnych otvorených médií naznačujú, že takýto systém je plný určitých formy organizácie. Štruktúry-atraktory sú potenciálne vložené do prostredia, sú nastavené čisto vlastnými nelineárnymi vlastnosťami. Sú NEMANIFESTOVANÝM – „duchom stávania sa“ systému. Ukladajú v ňom trendy procesov.

Skrytosť, potenciál, odvrátená stránka bytia je vlastná ľudskému svetu aj svetu „neživej“ prírody. Tak v prostredí plazmy, ako aj v živej hmote, ako aj v oblasti ľudského vedomia, v tele kultúry a v prostredí vedeckej komunity existujú vnútorné tendencie, ašpirácie - „preferencie“. A nemá zmysel sa im brániť. Napriek tomu vás, ako silný riečny prúd, prinútia pohybovať sa správnym smerom: v oblasti príťažlivosti jedného atraktora vzoriek - k nemu a v oblasti príťažlivosti iného atraktora vzoriek - k inému. . V tomto zmysle vyznievajú myšlienky Platóna, Aristotela a mudrcov starovekej Číny mimoriadne konštruktívne.

Súvislé otvorené a nelineárne prostredie spolu s nedokonalými prejavenými formami. obsahuje potenciálne bytie, ideálne štruktúry. Je „naplnená“ formulármi, ktoré sa ešte neuskutočnili. Každá z týchto atraktorových štruktúr zodpovedá vlastnej tendencii prostredia a má šancu sa realizovať. Na zjednodušených matematických modeloch je možné vidieť celé pole možných ciest evolúcie, všetky „tao“ prostredia.

S výberom vývojovej trajektórie, s prístupom k jednej z atraktorových štruktúr, sa všetky ostatné evolučné cesty zdajú byť uzavreté. A keďže sa v priebehu vývoja môže meniť aj samotné prostredie, jeho vnútorné vlastnosti, môže sa pretvárať, do istej miery preskupovať celé pole prípustných zmien a niektoré štruktúry-atraktory sa nemusia realizovať.

Dosť vážne je tvrdenie, že otvorené komplexné systémy majú mnoho ciest evolúcie. Odtiaľ pochádza celá rozmanitosť foriem, najmä v nelineárnom svete. Za určitých podmienok si zakaždým uvedomíme jednu z možných foriem organizácie, jedinú zo všetkých potenciálnych štruktúr. Prístup k štruktúre atraktora je určený určitými princípmi najudržateľnejší rozvoj a je to trvalo udržateľný rozvoj, a nie stacionárny stav.

"Rytmy života" prírody

Múdrosť je daná len nám:

Všetky živé veci by mali nasledovať cestu obilia.

V.F. Chodasevič

Nikto sa nebude hádať s tým, že všetko živé podlieha rytmom života. Dialektika života, cyklická zmena stavov - vzostup a pokles aktivity, bdenie a spánok, život a smrť - je symbolicky znázornená vo východnom obraze jin-jang. Vrchol blahobytu obsahuje „červí dieru“ pádu, noc začína na poludnie, keď jang slabne a začína v nej rásť „zrno“ jinu. Ako hovorí jedno z taoistických podobenstiev, „v živote je generácia, v smrti je návrat, začiatky a konce sú protichodné, ale nemajú začiatok a [keď] skončia, nie je známe.

kukurica, jin, je nepretržitý potenciál, plný ašpirácií. A rastlina jang,- už sa to stalo, aktualizované. jin symbolizuje neistotu a nejednoznačnosť, blúdenie v evolučnom labyrinte a jang- uskutočnenie cieľa a vybudovanie celku, určitá úplnosť. Synergetika nám presvedčivo ukazuje, že v samom základe prírody, živej aj inertnej, spočíva princíp Yin Yang, pozorujú sa procesy expanzie a skladania, evolúcie a involúcie, rastu a zániku.

V prírode rozšírený, nelineárny pozitívne ohlasy(keď účinok „podnecuje“ pôsobenie príčiny. - Červená.) určujú vývoj štruktúr v sťažený režim, čo naznačuje, že „Životnosť“ štruktúr je obmedzená. Nafukovacie režimy sa chápu ako ultra rýchly procesy, kedy sa charakteristické veličiny (teplota, energia, koncentrácia, peňažný kapitál a pod.) v konečnom čase neobmedzene zvyšujú, tzv. čas exacerbácie. Ak faktor, ktorý vytvára nehomogenity v médiu (pôsobenie nelineárnych objemových zdrojov) pôsobí silnejšie ako rozptylový (disipačný) faktor, potom vznikajú lokalizované procesy a vlny horenia, ktoré sa zbiehajú vo vnútri oblasti lokalizácie. Proces sa stále intenzívnejšie rozvíja v zužujúcej sa oblasti blízko maxima. Toto je takzvaný LS režim so zhoršením, sprevádzaný koncentráciou (pity), ale plný desynchronizácie v rámci systému.

Preto je komplexná lokalizovaná štruktúra, ktorá sa objavila v režime LS, iba relatívne stabilná. V blízkosti momentu zhoršenia sa stáva nestabilným, citlivým na malé poruchy a rozpadá sa (to je už pôsobenie jinu. — Ed.). Prítomnosť vyostrujúceho momentu, teda konečnosti času existencie zložitej stavby, je sama o sebe markantná. Aby mohla vzniknúť štruktúra, je potrebný režim LS, ktorý vedie k nestabilite. Ukazuje sa, že zložitá štruktúra existuje len preto, že existuje obmedzený čas! Prežite čas konca, aby ste vôbec žili! Alebo inými slovami: iba smrteľník je schopný sebaorganizácie („Rastieme s prekážkami!“ - Ed.). Ak chcete získať lokalizáciu, zložitú štruktúru, potom je čas jej implementácie obmedzený momentom zhoršenia. seba fakt prekonania chaosu, ktorý ho drží v určitej forme predpokladá konečnosť života komplexnej štruktúry.

A ešte jeden, nemenej dôležitý výsledok: pre širokú triedu rovníc so silne nelineárnymi zdrojmi existencia dva protichodné, komplementárne režimy. Predpokladá sa, že je možné vyhnúť sa procesu rozpadu komplexnej štruktúry, ktorá sa vyvíja v LS-režime rastu (teplota) s ostrením, ak časom (v dôsledku výkyvov - chaosu) dôjde k prepnutiu do iného režimu - HS-mód; potom intenzita klesá (teplota klesá) a „vlny sa donekonečna rozptyľujú“, obnovujú sa procesy „po starých koľajach“. Rozpad, aspoň čiastočný, je nahradený unifikáciou, maximálny rozvoj nehomogenít je nahradený ich vymývaním, vyhladzovaním, rozotieraním, synchronizáciou.

Ako výsledok výpočtových experimentov sa doteraz získal a študoval iba prechod z HS- na LS-mód. Spätné prepínanie z LS- do HS-módu pre médiá so silnou nelinearitou možno považovať za hypotézu, ako výsledok teoretického modelovania (založeného na analýze fázovej roviny získanej metódou spriemerovania).

Synergetika nás vedie k záveru, že zákony rytmu, cyklická zmena stavov, univerzálny. Pre človeka je to deň a noc, zmena v jeho bdelosti a spánku. V prírode je to leto a zima. V teple sa biologické procesy zrýchľujú a v chlade spomaľujú. Tento druh pulzovania je charakteristický aj pre inertnú povahu. Oscilačné režimy sú známe v chemických reakciách (v reakcii Belousov-Zhabotinsky - "chemické hodiny"). Podľa jednej z kozmologických hypotéz, ak je priemerná hustota hmoty vo vesmíre väčšia ako určitá kritická, potom by mala byť súčasná fáza rozpínania pozorovateľného vesmíru, „šírenie všetkého zo všetkého“, nahradená tzv. štádium kompresie, "kolaps do stredu". Rozvíjajú sa myšlienky o pulzujúcom vývoji Zeme a s ním synchrónnom vývoji biologického života na planéte: planéta sa buď rozťahuje, alebo zmršťuje, akoby dýchala.

Prepínanie režimov HS a LS je matematickým ekvivalentom procesov jin-jang. LS-mód je zhoršenie, zrýchlenie procesov, kontrakcia do určitého centra a prejav potenciálu; HS-mód je naopak spomaľovaním procesov a rozhadzovaním, „obnovovaním starých stôp“, ponorením sa do minulosti, obrátením sa do ríše neprejaveného.

Starnú atómy?

Opäť bude nebo

Nie také ako u nás...

F.Sologub

Kvantová mechanika presadzuje nerozoznateľnosť, identitu všetkých elementárnych častíc rovnakého druhu a podobne aj atómov. Predpokladá sa, že všetky mikroobjekty určitého typu sú rovnaké, takže nie je možné rozlíšiť povedzme jeden fotón od druhého alebo jeden atóm vodíka od iného atómu vodíka.

Synergický pohľad na svet – evolučný pohľad. Evolúcia má prierezový charakter. Preniká všetkými úrovňami organizácie inertných a živých. Predpokladá sa, že súčasná éra vývoja vesmíru je spojená s expanziou galaxií. Z evolučného hľadiska sa možno pokúsiť považovať takýto objekt za atóm. Potom na atómovej úrovni organizácie sveta sú viditeľné analógy života a dokonca aj histórie.

Ako už bolo spomenuté, k pochopeniu kvantovej mechanickej reality sa možno priblížiť riešením klasického problému, kvázi-lineárnej rovnice tepla s nelineárnym zdrojom. A v tomto prípade je možný aj model atómu ako štruktúry spaľovania nelineárneho prostredia. Samozrejme, je to len konštatovanie pre ďalší výskum.

Stabilný atóm s nezmenenými úrovňami, ako sa o ňom uvažuje v stacionárnom Schrödingerovom probléme v kvantovej mechanike, zodpovedá podobnému druhu modelu - vývoj procesov v nafúknutých režimoch, ale pravdepodobne len v kvázistacionárnom štádiu. (Režimy nafúknutia spolu s fázou ultrarýchleho rastu procesov majú tiež dlhú počiatočnú kvázistacionárnu fázu.)

Takže model atómu podobného vodíku je opísaný tepelnou rovnicou s rozloženou hustotou a zdrojom a niektoré teplotné nehomogenity zodpovedajú stabilným stavom (hladinám) atómu. V tomto probléme sú horenie, tepelná vodivosť (faktor, ktorý pohlcuje nehomogenity) a dané rozloženie hustoty. V kvázistacionárnom štádiu sa rozloženie teploty prakticky nemení. Preto môžeme predpokladať, že máme do činenia s hladinami, ktoré sú „zamrznuté“ v určitých vzdialenostiach od stredu.

Ale ak začneme uvažovať o veľkých časových intervaloch, aby sme prekročili kvázistacionárne štádium, potom zistíme, že „horiace vlny“ sa zbiehajú, smerujú do stredu, k analógu atómového jadra. „Život“ atómu zodpovedá režimu LS so zostrovaním, režimu „bežiacej vlny“, keď sa intenzita procesu zvyšuje v čoraz užšej oblasti okolo stredu. Pohľad na atóm ako na lokalizovaný kvázistacionárny proces v prostredí, ktoré má zložitú štruktúru, je zjavne plodný, pretože umožňuje vysvetliť niektoré skutočnosti, napríklad vplyv „červeného posunu“ spektrálnych čiar vo vzdialených galaxie.

Stále sa predpokladá, že jav červeného posunu môže vyvolať množstvo rôznych faktorov. Po prvé, podľa obvyklej, najbežnejšej interpretácie môže byť tento jav spôsobený expanziou galaxií v súčasnom štádiu vývoja vesmíru, sprevádzanou Dopplerovým javom. Po druhé, niektorí vedci sa držia verzie, že za dočasnú zmenu kvánt žiarenia je zodpovedný efekt „sčervenania kvánt“ – „starnutie“ kvánt. Po tretie, v modeli, ktorý uvažujeme, môže byť tento efekt spôsobený „starnutím“ samotných atómov. Všetko je tu postavené na evolúcii v čase, vrátane atóm môže byť časovo premenlivá organizácia.

Svetlo z galaxií, ktoré sú v značných vzdialenostiach od Zeme, k nám dopadá počas obrovských časových úsekov. Vidíme tieto galaxie také, aké boli pred mnohými miliónmi rokov. Táto vzdialená minulosť, ktorej dôkazy k nám prichádzajú zo stále väčších vzdialeností, zodpovedá z nášho pohľadu raným štádiám vývoja atómov. Úrovne týchto atómov mali byť ďalej od stredu a potom sa pomaly približujú k jadru. Takže keď ideme do minulosti, pozorujeme atómy, ktorých energetické hladiny sa nachádzajú stále ďalej od jadra. A to je len ekvivalentné s efektom červeného posunu. A v princípe je možné odhadnúť jeho konštantu na základe tých konštánt nelineárneho prostredia, ktoré sme získali simuláciou atómu ako konvergujúcich vĺn spaľovania v režime LS.

Rast a rozširovanie mierok vesmíru môže znamenať, že na makroúrovni, na rozdiel od mikroúrovne, existuje režim HS rozťahovania všetkých mierok, aj keď galaxie nemajú žiadnu mechanickú rýchlosť – jednoducho kvôli „ napučiavanie samotného priestoru“ v dôsledku režimu chladenia HS. Pre pozorovateľa obrázok vyzerá, ako keby sa galaxie rozlietali vysokou rýchlosťou.

Pokusy postaviť model atómu ako nejaký druh vyvíjajúcej sa štruktúry s vlastnou históriou sú veľmi zaujímavé. Ak sa takýto model podarí dôsledne rozvinúť, potom bude možné predpokladať, že v mikrokozme prebiehajú evolučné procesy, ale zmeny sú hmatateľné len v gigantických časových obdobiach.

Má „neživú“ pamäť?

Ale tvoja, príroda, svet mlčí o časoch minulých

S úsmevom dvojzmyselný a tajný.

F.I. Tyutchev

Niektoré kuriózne javy nelineárneho sveta poukazujú na prvky „pamäte“, a to aj v procesoch inertnej prírody.

Po prvé, to - obnovenie starých stôp v režime HS. Vyššie bolo spomenuté, že v médiách s dostatočne silnou nelinearitou môže pravdepodobne dôjsť k samovoľnému prepínaniu režimov LS a HS. Režim zvyšovania intenzity procesu a úniku do centra (LS-mód) je nahradený chladiacim a roztieracím módom (HS-mód), procesy jangového typu sú nahradené procesmi jinového typu. V režime HS sa proces šíri prevažne „po starých koľajach“, pretože tepelná vodivosť takýchto oblastí je v dôsledku nelinearity koeficientu tepelnej vodivosti výrazne vyššia ako tepelná vodivosť „studených“ oblastí zvyšku médium.

Rozprestieranie, aj keď slabé, sa však uskutočňuje aj v chladnom prostredí, to znamená, že štruktúra sa čoraz viac symetrizuje, jej tvar degeneruje zo zložitého na jednoduchý. Uzatváranie cyklov vzájomného prepínania opačne smerovaných režimov teda síce výrazne predlžuje „život“ štruktúry so silnou nelinearitou, no nemôže ju urobiť nesmrteľnou. Hromadenie „pamäťových“ prvkov vedie k „starnutiu“ a v konečnom dôsledku aj k „smrti“ zložitých štruktúr, napriek ich rytmickému životnému štýlu ako napr. Yin Yang .

V procesoch vývoja zložitých štruktúr minulosť nezmizne. Zostáva existovať v inom, pomalšom alebo menej intenzívnom tempovom svete, „jemnom“. Intenzívne procesy v blízkosti centra v režime LS sú svetom rýchleho tempa. A stopy šírenia a miznutia v režime HS, zostávajúce na periférii komplexnej štruktúry, sú svetom pomalého tempa. Návrat k starým pomalým procesom v uvažovanom modeli sveta je v istom zmysle obdobou podvedomia a ešte hlbšej druhovej pamäti. Všeobecne povedané, nič nezmizne, ale všetko ďalej horí v inom, pomalom a pre nás málo postrehnuteľnom tempovom svete („subjektívnom.“ – pozn. red.). Podobne je ľudské podvedomie úložiskom všetkého, čo človek kedy videl, počul, urobil a poznal.

Možno by to nemalo byť príliš prekvapujúce. Vo fyzike sú už dlho známe také procesy, keď správanie systému nezávisí len od veľkosti vonkajšieho vplyvu naň a jeho vlastných výkyvov v súčasnosti, ale aj od povahy procesov, ktoré v ňom prebiehali v predchádzajúcich bodoch. na čas. Ide napríklad o hysterézu - zvyškovú magnetizáciu, zvyškové deformácie atď. História systému teda ovplyvňuje jeho správanie v súčasnosti.

Po druhé, pamäť je informácie o minulosti obsiahnuté v zložitej evolučnej štruktúre. Určité fragmenty (priestorové plochy) synchrónneho úseku štruktúry sú indikátorom jej minulého vývoja ako celku a iné fragmenty budúcnosti. Napríklad, ak sa štruktúra vyvíja so zhoršením v režime kolapsu smerom k stredu (LS-mód), potom skutočný priebeh procesov v centre naznačuje povahu minulého vývoja celej štruktúry a priebeh procesov na centrále. periféria teraz naznačuje charakter jeho budúceho vývoja.

Po tretie, pamäť je budovanie vzorov, reprodukcia matrice, ktorá prebieha v evolučných procesoch. Prvky pamäte zohrávajú úlohu katalyzátora, umožňujú výrazne urýchliť evolúciu, neopakovať dlhú historickú cestu blúdenia a náhodného výberu. Okrem toho sa prostredníctvom pamäte spájajú zložité štruktúry spojené do jedného celku. Je to takpovediac evolučné lepidlo. Nakoniec je tu jemná interakcia, keď je možné štruktúry spájať cez slabé stopy („chvosty“) pomalých, zdanlivo úplne zmiznutých procesov, cez „únik“ procesov mimo oblasť ich efektívnej lokalizácie. Pri topologicky správnom zjednotení dochádza k východu do iného tempového sveta, k zrýchleniu vývoja vzniknutej štruktúry.

"Príroda nevie o minulosti," povedal nám F.I. Tyutchev. Synergetika nás núti pochybovať o správnosti týchto slov. Snáď príroda ešte vie o minulosti. Problémom je naučiť sa nájsť informácie o jeho predchádzajúcich stavoch a procesoch v evolučných štruktúrach.

Pamäť... Možno to nie je len uvedomenie si predchádzajúcich skúseností, ale samotné informácie o minulosti, rozliate po Vesmíre. Myšlienka pamäti je objektivizovaná. Pamäť nie je to, čo si pamätáme, ale to, čo si pamätá nás. Spomienka na „neživé“... Je to len metafora?

„Keď Veľký dych vydýchne, všetko, čo je vo väzbách foriem, sa musí roztiahnuť. V dôsledku tejto expanzie, keď sa dosiahne posledný stupeň svojho zadržania, táto forma - či už je to slnko, planéta alebo semienko rastliny - musí explodovať a rozmetať svoje fragmenty. Každý fragment, alebo menší stred, je odnesený do vesmíru, a tak vznikajú nové planéty, nové hviezdy, nová vegetácia a nové životy.

(The Teaching of the Temple. T. 1. M .. ICR, 2001. S. 320)

Dve cesty prírody: cesta selekcie cez chaos a cesta rezonančného vzrušenia

A tajomstvo života - dva spôsoby -

Obaja vedú k rovnakému cieľu.

A bez ohľadu na to, kam ísť.

D.S. Merežkovskij

Dlhá a náročná cesta evolúcie prírody je cestou prekonávania chaosu a vzniku štruktúr, náhodných variácií, tvrdej konkurencie a prežitia najsilnejších. Disipatívne procesy vykonávajú "jedenie". Utlmenie „nepotrebného“ v dôsledku chaosu na mikroúrovni (vo všeobecnosti na nižšej úrovni organizácie – pozn. red.) je základom odchodu do atraktorových štruktúr evolúcie. Takto prebiehala kozmická a biologická evolúcia niekoľko miliárd rokov. Je to však jediný možný spôsob?

Živá príroda sa naučila mnohonásobne skrátiť čas potrebný na dosiahnutie požadovaných štruktúr zostavovaním genetických programov. Nosič dedičnosti DNA sa stáva akousi matricou, na ktorej sú postavené zložité proteínové telá a biologické prostredia. Je možné vytvoriť niečo zložité dostatočne rýchlo, bez toho, aby ste museli opakovať celú obludne namáhavú a dlhú cestu vývoja prírody. Vie to znížiť miliónkrát – od jednoduchej bunky až po zložitý organizmus. Veď ani jeden živý systém v priebehu svojej ontogenézy znova neprejde celú fylogenetickú cestu evolúcie. Toto je veľké tajomstvo morfogenézy!

Budovanie vzorov, duplikácia matice, je formou rezonančné budenie. Ide o „úderový“ mechanizmus, akým je napríklad replikácia DNA, ktorá funguje v otvorených nelineárnych systémoch.

Áno, obe cesty vedú k rovnakým cieľom – k štruktúram-atraktantom evolúcie. A v tomto má D.S. Merezhkovsky pravdu. Nezáleží však na tom, kam ísť, akú cestu si vybrať.

Selekcia cez chaos je pomalá cesta náhodných variácií a evolučného výberu, postupný prechod od jednoduchých štruktúr k čoraz zložitejším. Cesta rezonančného budenia je rýchly prechod do komplexu, mnohonásobné zníženie časových a materiálových nákladov, iniciácia želaných, a čo je nemenej dôležité, štruktúr, ktoré je možné realizovať na danom médiu. Zároveň je to akoby cesta jogy, kedy meditácia prispieva k najkratšiemu prístupu k „štruktúre-atraktorovi“ a dochádza ku kryštalizácii ducha, vyššiemu poznaniu, talentu.

Celá príroda je usporiadaná tak, že v nej fungujú princípy ekonomiky a rast tempa evolúcie. Zrýchľovanie tempa procesov prebieha v režimoch so zhoršením, ktoré sú charakteristické pre svet živej aj „mŕtvej“ prírody za prítomnosti nelineárnej pozitívnej spätnej väzby v posledne menovaných „slučkách“. Pomocou rezonančného budenia sú procesy stlačené v čase.

V dôsledku evolúcie príroda vyvinula určité mechanizmy, ktoré sú zámerne znovu vytvorené v jednoduchých nelineárnych modeloch prostredníctvom rezonančných efektov na otvorenom nelineárnom médiu. Je potrebné správne „prepichnúť“ prostredie – urobiť doňho drobné zásahy v správnom čase a na správnom mieste. Tieto vplyvy je potrebné správne priestorovo rozložiť, pretože nie je dôležitá sila (hodnota, trvanie, inkluzívnosť a pod.), ale jej priestorová konfigurácia, topológia, najmä priestorová symetria. Ak ovplyvníme prostredie konfiguračne konzistentným spôsobom s jeho vlastnými štruktúrami, odkryje sa pred nami rôzne podoby v ňom skryté. Dôjde k sebaorganizácii, odhaleniu toho najvnútornejšieho, k realizácii potenciálu.

A nech nás filištíni nestrašia strašidlom Číňana alebo nášho ruského Veľkého skoku vpred. Príroda robí tieto skoky, neustále uskutočňuje toto kolosálne stláčanie času vo všetkých dejoch rozvoja života.

Zrýchlenie procesu. Katalýza

Okamih letí nezastaviteľne...

N. Gumilyov

A v "mŕtvych" existujú mechanizmy na urýchlenie syntézy komplexu.

Katalýza je jedným z najzaujímavejších fenoménov študovaných v modernej chémii. Vyvíjajú sa najmä modely procesov prebiehajúcich na povrchu katalyzátora. Na povrch kryštálu, teda na nejakú špecifickú štruktúru mriežky, náhodne padajú atómy z prostredia, v ktorom prebieha katalytická reakcia a sú na mriežke fixované v dôsledku adsorpcie a/alebo povrchových reakcií. Mriežka hrá úlohu matrice, ktorá vám umožňuje udržiavať atómy v daných vzdialenostiach. Dá sa povedať, že v priebehu času, s určitým oneskorením, sa na ňom uskutočňujú analógy zrážok mnohých častíc, ktoré sa študujú v synergike.

Dôvodom ultrarýchleho vývoja procesu prebiehajúceho na mriežke je prudké zvýšenie pravdepodobnosti komplexnej reakcie - analógu zrážky mnohých častíc. Počas katalytického procesu dochádza k „reprodukcii“ produktu. Mriežka, na ktorej prebieha katalytická reakcia, nie je len urýchľovačom procesu, ale aj prostriedkom na výrobu látky požadovaného typu.

Katalyzátorová matrica umožňuje nenáhodné sčítanie častíc (napríklad atómov), ktoré na ňu náhodne padajú, to znamená vykonávať zložité kolektívne interakcie. Urýchlenie procesov prebieha v dôsledku určitej priestorovej organizácie katalytického povrchu, špecifického usporiadania, rozloženia atómov v mriežke. Tu je možné vidieť hlboké spojenie s konceptmi rezonančného budenia v synergetike. Správna topológia vplyvu na médium je ekvivalentná excitácii vlastnej štruktúry v ňom, správnemu zjednoteniu atómov do komplexnej molekuly. Formou rezonančnej excitácie v biológii je teda zdvojenie DNA, budovanie podľa vzoru, čo umožňuje výrazne urýchliť biologické procesy.

Prečo je príroda taká šetrná?

Príroda je ako rozvážny pán, ktorý je šetrný tam, kde je to potrebné, aby dokázal byť štedrý vo svojom čase a mieste. Vo svojich činoch je veľkorysá a vo svojich veciach skromná.

G. Leibniz

V mnohých prípadoch v chémii je jednoducho nevysvetliteľné, prečo má molekula takú stereometriu asociácie a nie inú. Často sa to považuje len za experimentálny fakt. Možný, možno jediný spôsob, ako vysvetliť chemické väzby a chemické štruktúry, je vysvetlenie založené na variačných princípoch. Ukazuje sa, že určité konfigurácie amalgamácie atómov znamenajú najstabilnejšie stavy, pretože zodpovedajú (prispievajú) k minimalizácii energie alebo voľnej energie.

Nelineárna analýza a synergetika umožňujú zásadne odlišný prístup k hľadaniu najstabilnejších stavov a štruktúr prírody. Takéto vyhľadávanie sa môže uskutočniť na základe vôbec nie variačných princípov minimalizácie funkcionalít (energie, akcie atď.). Okrem toho by bolo pekné pochopiť, odkiaľ pochádzajú samotné variačné alebo extrémne princípy.

V synergetike sa študujú mechanizmy samoorganizácie prírody, inými slovami, ako sa dosahujú najstabilnejšie stavy.

Po prvé, je ukázané, že takýchto stavov môže byť veľa pre akýkoľvek viac či menej zložitý systém. Riešenie nelineárneho problému vedie k akémusi kvantovému efektu, k izolácii určitých stavov, k diskrétnosti evolučných ciest. Existujú napríklad dva typy „vybudovania“ média počas konvekčnej nestability. Ide o klasické známe hexaedrické „Bénardove bunky“, ktoré tvoria štruktúru typu „voštinový“, alebo menej stabilné tetraedrické bunky.

Po druhé, je odhalený samotný mechanizmus „vypadnutia“ na stabilné stavy, na štruktúry-atraktory evolúcie. Ide o mechanizmus „prekonania“ chaosu, súperenie dvoch princípov – chaotického, disipatívneho, pôsobiaceho prostredníctvom disipatívnych procesov a princípu zvyšujúceho nehomogenity v prostredí (v dôsledku nelineárnych objemových zdrojov). Ich vzájomné pôsobenie vedie k „jedlu“, určuje, ako sa hovorí, silu príťažlivosti k atraktoru, výber z budúcnosti podľa ideálneho modelu z jednej z atraktorových štruktúr.

Synergetika odhaľuje aj inú metódu šetrenia, stláčanie procesov evolúcie v čase, vypracované prírodou. Toto je rezonančné budenie. Malá, ale topologicky správne organizovaná akcia, ktorá, ako povedal Leibniz, „vo svojom čase a na svojom mieste“, sa ukazuje ako mimoriadne účinná. Je totiž ekvivalentom stabilných stavov samotného prírodného prostredia, jeho vlastných foriem organizácie.

V prostredí možno okamžite vzbudiť niektorú zo štruktúr-atraktív a navyše tú, ktorá je žiadaná. Je možné dosiahnuť atraktor, obísť dlhú cestu evolúcie k nemu s nevyhnutným zničením všetkého, čo nezodpovedá jeho správnej organizácii. Spisovateľ sci-fi Ivan Efremov by povedal, že je možné minimalizovať zlo – pekelníky. Áno, odpadá zbytočné horenie média a radikálne sa skráti čas dosiahnutia atraktora, skráti sa čas evolúcie. Ale je tu aj nebezpečenstvo veľkých skokov. To znamená, že je potrebné poznať zákonitosti správneho usporiadania atraktorov adekvátne danému prostrediu a nevnucovať systému preň neobvyklé formy organizácie.

Svoj podiel na zjednocovaní štruktúr zohrávajú aj princípy hospodárnosti. Pri správnom priebehu takéhoto procesu sa blíži moment zostrenia - v celom zjednotenom priestore je stanovená vyššia miera. Celok sa vyvíja rýchlejšie ako jeho jednotlivé časti.

Invarianty okolo nás

Doslov od redaktora

Myšlienky synergetiky sú vypožičané zo života mnohostrannej prírody, bez ohľadu na to, aké abstraktné sa na prvý pohľad môžu zdať. Zákony organizácie (štruktúry a vývoja) nespočetných prírodných systémov sú totiž univerzálne a bez ohľadu na to, či sú živé alebo inertné. Máme na mysli predovšetkým všeobecný princíp harmonizácia systémov – medzi sebou a ich časťami. Ide o princíp Zlatý pomer, vysledovateľné v priestore aj v čase, teda pre štruktúry aj pre procesy, v akomkoľvek meradle od mikrosveta po megasvet. Tento princíp sa obzvlášť jasne prejavuje v biosfére, v človeku, ktorý je zafixovaný v jeho psychike, formuje, formalizuje princíp KRÁSY, odrážajúci zákon OČAKÁVANOSTI. Práve vďaka všeobecným pravidlám harmónie, ktoré zaisťujú, aj keď dočasnú, stabilitu, rovnováhu v tom či onom systéme aj v rámci navzájom úplne nepodobných útvarov, sa napr. strojnásobenie ich charakteristické stupnice.

V prírode na všetkých jej úrovniach prísne funguje princíp ANALOGIE, tak uctievaný v starovekých doktrínach - zákon podobnosti, izomorfizmus. Postaral sa o ňu fraktál, „holografické“ zariadenie, keď sa spravidla v strede systému (na začiatku, v minulosti!) nachádza špirálovitá štruktúra („prameň potencie“) a na periférii (na konci , v budúcnosti!) vetvenia, turbulentná kvázi-chaotická organizácia, ktorá uzatvára systém a poskytuje mu výmenu s vonkajším svetom („natiahnutá ruka“).

A nie je prekvapujúce, že existuje určitá hlboká súvislosť medzi relatívnou polohou planetárnych úrovní v slnečnej sústave (a teda atómových úrovní!) a charakteristickými štádiami ľudského života. Takže my sami a všetko okolo nás jedinečným spôsobom stelesňujeme pôsobenie synergického princípu rezonančné budenie. V dôsledku toho by mal byť priestor vyplnený nejakým neviditeľným „tenkým“ médiom z iného materiálu, v ktorom okamžitá cca. vyd.

Paralely vznikajú so zastavením procesu reinkarnácií, kedy sú vykúpené všetky „karmické dlhy“ periodických pobytov na pozemskej rovine a prichádza čas, aby individualizované sebauvedomenie zostalo vo svete „božského vedomia“. - Poznámka. vyd.

To znamená, čo sa deje v čiernej diere (pozri "Delphis" č. 4 (28) / 2001), takpovediac v singularita, príp za mimo našich súčasných fyzikálnych predstáv o priestore, čase, gravitácii atď., je obsiahnutá akoby v MINULOSTI? Je napríklad „vnútro“ alebo jadro galaxií aj ich minulosťou? Čierne diery sú ako „okná späť“ a gravitačný kolaps, vedúci k fenoménu čiernej diery, je spôsob, ako sa vrátiť do tejto minulosti? - Poznámka. vyd. ] Elenin G.G., Slinko M.G.. Matematické modelovanie elementárnych procesov na povrchu katalyzátora//Veda, technika, výpočtový experiment. M., Nauka, 1993. S. 99.

príloha 2

OBSAH
ÚVOD	3
Kapitola č.1 Proces organizácie a sebaorganizácie vo voľnej prírode	4
1. Divoká zver	4
1.1 Organizácia vo voľnej prírode	6
1.2 Úrovne organizácie voľne žijúcich živočíchov	8
1.3 Samoorganizácia v prírode	10
Záver	13
Bibliografia	14

Úvod
Otázka živej prírody je jednou z najstarších otázok v biológii, keďže záujem o ňu siaha až do staroveku. Definície živej prírody uvedené v rôznych časoch nemohli byť vyčerpávajúce z dôvodu nedostatku dostatočných údajov. Až následný rozvoj biológie viedol k novému chápaniu podstaty živej pyrody, definovaniu vlastností živého.
Náš svet, všetko, čo sa v ňom dá pozorovať, prechádza neustálymi zmenami – sledujeme jeho neustály vývoj. Lamarck považoval za hlavný dôvod evolúcie inherentnú (vlastnú Stvoriteľovi) snahu o komplikáciu a sebazdokonaľovanie svojej organizácie, ktorá je vlastná živej prírode. Za druhý faktor evolúcie označil vplyv vonkajšieho prostredia.
Existuje napríklad iná poloha. Podľa Bohrovho princípu máme právo považovať za existujúce len to, čo je pozorovateľné alebo sa to dá urobiť. Preto takéto sily neexistujú. Všetko, čo sa okolo nás deje, teda môžeme považovať za proces samoorganizácie, teda za proces prebiehajúci vďaka vnútorným stimulom, ktoré si nevyžadujú zásah vonkajších faktorov, ktoré do systému nepatria.
V živej prírode vidíme dva dôležité procesy – organizáciu a sebaorganizáciu. Nepochybne každý z týchto procesov robí svojho „roztoča“, má svoj špecifický význam v oblasti živej prírody.
Práve preto je zmyslom mojej práce podrobné zváženie procesov organizácie a sebaorganizácie. Úlohou mojej práce je určiť podstatu týchto procesov, ako aj identifikovať ich rozdiely a spoločné črty.

Kapitola č.1: Proces organizácie a sebaorganizácie vo voľnej prírode
1.Divoká zver
Príroda je materiálny svet vesmír , v podstate - hlavný objekt štúdium vedy. V každodennom živote sa slovo „príroda“ často používa vo význame prirodzený biotop (všetko, čo nie je vytvorené človekom). Celý hmotný svet možno rozdeliť na dve zložky – neživú a živú prírodu.
neživá príroda resp inertná hmota prezentované vo formulári látky a polia , ktoré majú energie . Je usporiadaná do niekoľkých úrovní:elementárne častice, atómy , chemické prvky, nebeské telesá, hviezdy, galaxie a vesmír . Látka môže byť v jednej z niekoľkýchsúhrnné stavy(napríklad: plyn, kvapalina, pevná látka, plazma Po usporiadaní objektov vesmíru podľa ich veľkosti Sukhonos S.I. objavená periodicita. Rozvoj neživej prírody viedol k vzniku živej prírody.
Divoká zver je súbor organizmov. Biológia sa zaoberá štúdiom živej prírody (z gréckeho bios – život a logos – vyučovanie, veda).
Záujem o poznanie živej prírody vznikol u človeka veľmi dávno, ešte v primitívnom období, a úzko súvisel s jeho najdôležitejšími potrebami: jedlom, liekmi, odevom, bývaním atď. Avšak až v prvých starovekých civilizáciách ľudia začali cielene a systematicky študovať živé organizmy, zostavovať zoznamy zvierat a rastlín obývajúcich rôzne oblasti zeme. jeden
Rozdelené do piatich kráľovstiev: vírusy, baktérie, huby, rastliny a živočíchy . Živá príroda je organizovaná v ekosystémov , ktoré tvoria biosféra . Hlavným atribútom živej hmoty jegenetická informácia, prejavujúce sa v replikácia a mutácia . Rozvoj divokej zveri viedol k vznikuľudskosť . Svet divokej prírody sa nám javí ako mobilný, premenlivý a prekvapivo rozmanitý.
Definícia života sa často redukuje na zoznam charakteristických vlastností (alebo rozdielov od neživej hmoty):
zložitá, usporiadaná štruktúra;
aktívna reakcia na vonkajšie vplyvy alebo podráždenia;
v procese vývoja sa nielen menia, ale stávajú sa aj zložitejšími;
schopnosť reprodukovať;
schopnosť prenášať dedičné informácie z rodičov na potomkov;
prispôsobivosť životnému prostrediu;
prijímajú energiu z vonkajšieho prostredia a využívajú ju na udržanie vlastného poriadku. 2
Existujú také pojmy, ako je prostredie a podmienky existencie organizmov, alebo skôr ich schopnosť organizovať sa a samoorganizovať sa vo voľnej prírode.
Pozrime sa bližšie na tieto procesy.

1.1.Organizácia vo voľnej prírode
Pod organizáciou systému sa rozumie zmena jeho štruktúry, zabezpečenie konzistentného správania alebo fungovania systému, ktoré je determinované vonkajšími podmienkami.
Vedci rôznych čias venovali pozornosť rôznym stupňom organizácie živej hmoty. Ešte v minulom storočí nemecký botanik M. Schleiden hovoril o inom poriadku organizácie živých tiel. V tom čase už bola vytvorená bunková teória živej hmoty. Nemecký evolučný biológ E. Haeckel považoval protoplazmu bunky za heterogénnu a pozostávajúcu z častíc, ktoré nazval plastidula. Podľa anglického filozofa G. Spencera (1820-1903) plastiduly nie sú statické, ale sú v stave neustálej funkčnej aktivity, v súvislosti s ktorou sa nazývali fyziologické jednotky. Tak sa potvrdila myšlienka diskrétnosti, t.j. deliteľnosť živej hmoty na zložky nižšej organizácie, ktorej boli pripisované celkom určité funkcie. 3
Pojem štrukturálnych úrovní živej hmoty zahŕňa reprezentácie systemicity a organickej integrity živých organizmov s ňou spojených. História teórie systémov sa však začala mechanistickým chápaním organizácie živej hmoty, podľa ktorej sa všetko „vyššie“ zredukovalo na „nižšie“: životné procesy – na súbor fyzikálno-chemických reakcií a organizáciu organizmu – k interakcii molekúl, buniek, tkanív, orgánov atď. Kvalitatívne vlastnosti živých organizmov boli popreté. V tom čase sa jeden z predstaviteľov fyziologického determinizmu, francúzsky patofyziológ C. Bernard (1813-1878), domnieval, že všetky štruktúry a procesy v mnohobunkovom organizme sú determinované vnútornými príčinami, ktorých podstata sa doteraz nepodarilo rozlúštiť.
Historicky pojem „štrukturálne úrovne“ nezaviedli biológovia, ale filozofi. Koncept štrukturálnych úrovní bol prvýkrát navrhnutý v 20. rokoch 20. storočia. V súlade s týmto konceptom sa štrukturálne úrovne líšia nielen triedami zložitosti, ale aj funkčnými vzormi. Koncept navyše zahŕňa hierarchiu štrukturálnych úrovní, v ktorej je každá nasledujúca úroveň zaradená do predchádzajúcej, čím tvorí jeden celok, kde najnižšia úroveň je obsiahnutá v najvyššej. Koncept úrovní organizácie sa teda spája s organickou integritou.
Koncept štrukturálnych úrovní sa ďalej rozvíjal. Najplnšie odráža objektívnu realitu, ktorá sa vyvinula v priebehu historického vývoja živej prírody.

1.2 Úrovne organizácie voľne žijúcich živočíchov
Živá príroda má zložitú štruktúru. Rozlišujú sa v nej tieto úrovne: molekulárna, bunková, organizmová, populačno-druhová, biocenotická a biosférická.
Molekulárna - najstaršia úroveň štruktúry živej prírody, hraničiaca s neživou prírodou. Na tejto úrovni sa študuje chemické zloženie a štruktúra molekúl zložitých organických látok, ktoré tvoria bunku (proteíny, nukleové kyseliny a pod.), ako aj úloha nukleových kyselín pri ukladaní dedičnej informácie, proteínov v tvorba bunkových štruktúr, v životných procesoch bunky.
Bunková úroveň života, vrátane molekulárnej úrovne. berie do úvahy komplexnú štruktúru bunky, prítomnosť membrány, plazmatickej membrány, jadra, cytoplazmy a iných organel v nej; jeho vlastné rozmanité životné procesy: rast, vývoj, delenie, metabolizmus, ako aj podobná štruktúra a životná aktivita buniek rastlinných, živočíšnych, hubových a bakteriálnych organizmov. 4
Organizačná úroveň vrátane molekulárnej a bunkovej. Študuje podobnosť organizmov z rôznych kráľovstiev voľne žijúcich živočíchov - ich bunkovú štruktúru, podobnú štruktúru buniek a procesy života, ktoré sa v nich vyskytujú, a odhaľuje rozdiely medzi rastlinami a živočíchmi v štruktúre a spôsoboch výživy a tiež uvažuje o vzťahu organizmov s prostredím, ich adaptabilita naň.
Populácia-druh - nadorganizmová úroveň života, ktorá zahŕňa organizmú úroveň. V jeho pozornosti sú nutričné, teritoriálne a rodinné väzby medzi jednotlivcami druhu, ich prepojenie s faktormi neživej prírody, plus obmedzenie ekologických vzorcov a evolučných procesov na túto úroveň.
Biocenotická životná úroveň, čo je spoločenstvo jedincov rôznych druhov na určitom území, spojených rôznymi vnútrodruhovými a medzidruhovými vzťahmi, ako aj faktormi neživej prírody. Manifestácia na tejto úrovni environmentálnych vzorcov a evolučných procesov.
Biosférický - najvyššia úroveň organizácie života. Biosféra je biologický obal Zeme, súhrn celého živého obyvateľstva. Obeh látok a premena energie v biosfére sú základom jej celistvosti, úlohy živých organizmov v nej. Úloha slnečnej energie v kolobehu hmoty, význam rastlín a fotosyntézy pri absorpcii a využívaní slnečnej energie na udržanie života celej rozmanitosti druhov na Zemi, na udržanie rovnováhy.

1.3 Samoorganizácia vo voľnej prírode
Samoorganizácia je prirodzeným vedeckým vyjadrením procesu samopohybu hmoty. Schopnosť sebaorganizácie majú systémy živej a neživej prírody, ako aj umelé systémy. Samoorganizácia je charakteristická vznikom vnútorne koordinovaného fungovania v dôsledku vnútorných prepojení a spojení s vonkajším prostredím. Okrem toho sú pojmy funkcie a štruktúry systému úzko prepojené; systém je organizovaný, t.j. zmení štruktúru kvôli vykonaniu funkcie.
Otázka vzájomného
atď.................

Chiralita je nekompatibilita objektu s jeho zrkadlovým obrazom akoukoľvek kombináciou rotácií a posunov v trojrozmernom priestore. Hovoríme len o ideálnom plochom zrkadle. Z praváka sa mení na ľaváka a naopak.

Chiralita je typická pre rastliny a zvieratá a samotný výraz pochádza z gréčtiny. χείρ - ruka.

Krížovky majú pravú a ľavú mušľu a dokonca aj pravý a ľavý zobák (obr. 1).

V neživej prírode je bežné „zrkadlo“ (obr. 2).

Ryža. 2. Fotografia zo stránky scienceblogs.com ("Troitsky variant" č. 24(218), 06.12.2016)"border="0">

V poslednej dobe sú do módy „chirálne“, teda zrkadlové hodinky (pozor na nápis na ciferníku) (obr. 3).

A aj v lingvistike je miesto pre chiralitu! Sú to palindrómy: slová a vety-posúvače, napr.: UTÍM STROJKA, TETU RADUE, UTÍM TETU, STRÝKA RADUE alebo LEENSON - BOA, ALE NOS V PEKLE NEJEDOL!

Chiralita je pre chemikov a farmaceutov veľmi dôležitá. Chémia sa zaoberá predmetmi v nanoúrovni (módne slovo „nano“ pochádza z gréčtiny. νάννος - trpaslík). Chiralite v chémii je venovaná monografia, na ktorej obálke (na obr.) napravo) sú chirálne kolóny a dve chirálne hexahelicénové molekuly (od špirála- špirála).

A dôležitosť chirality pre medicínu symbolizuje obálka júnového vydania amerického magazínu Journal of Chemical Education za rok 1996 (obr. 4). Na strane dobromyseľne vrtiaceho psieho chvosta je štruktúrny vzorec penicilamínu. Pes sa pozrie do zrkadla a odtiaľ na neho hľadí strašná šelma s vycenenou tlamou s tesákmi, očami horiacimi od ohňa a chlpmi na hlave. Rovnaký štruktúrny vzorec je znázornený na boku šelmy vo forme zrkadlového obrazu prvého. Nemenej výrečný bol aj názov článku uverejneného v tomto čísle o chirálnych liekoch: „Keď sa molekuly liekov pozerajú do zrkadla“. Prečo „zrkadlový odraz“ tak dramaticky mení vzhľad molekuly? A ako ste vedeli, že tieto dve molekuly sú „zrkadlové antipódy“?

Polarizácia svetla a optická aktivita

Od čias Newtona sa vo vede vedie diskusia o tom, či sú svetlo vlny alebo častice. Newton veril, že svetlo pozostáva z častíc s dvoma pólmi – „severným“ a „južným“. Francúzsky fyzik Etienne Louis Malus predstavil koncept polarizovaného svetla s jedným „pólovým“ smerom. Teória o Malusovi sa nepotvrdila, no meno zostalo.

V roku 1816 francúzsky fyzik Augustin Jean Fresnel vyslovil v tom čase neobvyklú myšlienku, že svetelné vlny sú priečne, ako vlny na vodnej hladine.

Fresnel tiež vysvetlil jav polarizácie svetla: v bežnom svetle sa oscilácie vyskytujú náhodne, vo všetkých smeroch kolmých na smer lúča. Svetlo však pri prechode cez niektoré kryštály, ako je islandský trn alebo turmalín, získava špeciálne vlastnosti: vlny v ňom oscilujú iba v jednej rovine. Obrazne povedané, lúč takéhoto svetla je ako vlnená niť, ktorá sa ťahá cez úzku medzeru medzi dvoma ostrými žiletkami. Ak je druhý podobný kryštál umiestnený kolmo na prvý, polarizované svetlo ním neprejde.

Bežné svetlo od polarizovaného je možné rozlíšiť pomocou optických prístrojov - polarimetrov; používajú ich napríklad fotografi: polarizačné filtre pomáhajú zbaviť sa odleskov na fotografii, ktoré vznikajú pri odraze svetla od hladiny vody.

Ukázalo sa, že pri prechode polarizovaného svetla cez niektoré látky sa rovina polarizácie otáča. Tento jav prvýkrát objavil v roku 1811 francúzsky fyzik Francois Dominique Arago v kryštáloch kremeňa. Je to spôsobené štruktúrou kryštálu. Kryštály prírodného kremeňa sú asymetrické a sú dvojakého druhu, ktoré sa líšia tvarom, ako predmet od jeho zrkadlového obrazu (obr. 5). Tieto kryštály otáčajú rovinu polarizácie svetla v opačných smeroch; nazývali sa praváci a ľaváci.

V roku 1815 francúzsky fyzik Jean Baptiste Biot a nemecký fyzik Thomas Johann Seebeck zistili, že niektoré organické látky, ako cukor a terpentín, majú tiež schopnosť otáčať rovinu polarizácie, a to nielen v kryštalickej, ale aj v tekutej forme. rozpustené a dokonca aj plynné stavy. Ukázalo sa, že každý „farebný lúč“ bieleho svetla sa otáča pod iným uhlom. Rovina polarizácie sa najviac otáča pri fialových lúčoch, najmenej pri červených. Preto sa bezfarebná látka v polarizovanom svetle môže zafarbiť.

Rovnako ako v prípade kryštálov, niektoré chemické zlúčeniny môžu existovať v pravotočivých aj ľavotočivých variantoch. Zostalo však nejasné, s akou vlastnosťou molekúl je tento jav spojený: najstarostlivejšia chemická analýza medzi nimi nedokázala odhaliť žiadne rozdiely! Takéto druhy látok sa nazývali optické izoméry a samotné zlúčeniny sa nazývali opticky aktívne. Ukázalo sa, že opticky aktívne látky majú aj tretí typ izoméru – opticky neaktívny. V roku 1830 to objavil slávny švédsky chemik Jöns Jacob Berzelius: kyselina vínna C 4 H 6 O 6 je opticky neaktívna a kyselina vínna presne rovnakého zloženia má v roztoku pravotočivú rotáciu. Nikto však nevedel, či existuje prirodzene sa nevyskytujúca „ľavá“ kyselina vínna – antipód pravotočivého.

Pasteurov objav

Optická aktivita kryštálov fyziky bola spojená s ich asymetriou; úplne symetrické kryštály, ako sú kryštály kubickej soli, sú opticky neaktívne. Dôvod optickej aktivity molekúl zostal dlho úplne záhadný. Prvý objav, ktorý tento jav objasnil, urobil v roku 1848 vtedy neznámy francúzsky vedec Louis Pasteur. Už počas štúdia sa začal zaujímať o chémiu a kryštalografiu, pracoval pod už spomínaným Jeanom Baptistom Biotom a významným francúzskym organickým chemikom Jeanom Baptistom Dumasom. Po absolvovaní Vyššej normálnej školy v Paríži mladý (mal len 26 rokov) Pasteur pracoval ako laborant u Antoina Balarda. Balar bol už slávny chemik, ktorý sa pred 22 rokmi preslávil objavom nového prvku - brómu. Svojmu asistentovi dal tému kryštalografie, neočakávajúc, že ​​to povedie k vynikajúcemu objavu.

Pasteur v rámci svojho výskumu pripravil roztok sodnej amónnej soli opticky neaktívnej kyseliny vínnej a pomalým odparovaním vody získal krásne prizmatické kryštály tejto soli. Tieto kryštály sa na rozdiel od kryštálov kyseliny vínnej ukázali ako asymetrické. Niektoré z kryštálov mali jednu charakteristickú plochu vpravo, zatiaľ čo iné mali jednu vľavo a tvarom boli tieto dva typy kryštálov akoby zrkadlovým odrazom jeden druhého.

Tieto a ďalšie kryštály dopadli rovnako. S vedomím, že v takýchto prípadoch sa kryštály kremeňa otáčajú rôznymi smermi, sa Pasteur rozhodol skontrolovať, či bude tento jav pozorovaný na soli, ktorú dostal. Pasteur vyzbrojený lupou a pinzetou opatrne rozdelil kryštály na dve kôpky. Ich roztoky mali podľa očakávania opačnú optickú rotáciu a zmes roztokov bola opticky neaktívna (pravá a ľavá polarizácia boli vzájomne kompenzované). Pasteur sa tam nezastavil. Z každého z dvoch roztokov pomocou silnej kyseliny sírovej vytlačil slabšiu organickú kyselinu. Dalo by sa predpokladať, že v oboch prípadoch by sa získala pôvodná kyselina vínna, ktorá je opticky neaktívna. Ukázalo sa však, že z jedného roztoku vôbec nevznikla hroznová kyselina, ale známa pravotočivá kyselina vínna a z iného roztoku sa získala aj kyselina vínna, ale rotujúca doľava! Tieto kyseliny sú tzv d- víno (z lat. dexter- správne) a l- víno (z lat. laevus- vľavo). Následne sa smer optickej rotácie začal označovať znamienkami (+) a (–) a absolútna konfigurácia molekuly v priestore - písmenami R a S. Ukázalo sa teda, že neaktívna kyselina vínna je zmesou rovnakých množstiev známej „pravej“ kyseliny vínnej a predtým neznámej „ľavej“. To je dôvod, prečo rovnaká zmes ich molekúl v kryštáli alebo v roztoku nemá optickú aktivitu. Pre takúto zmes sa začal používať názov „racemát“, z lat. racemus- hrozno. Dva antipódy, ktoré po zmiešaní v rovnakých množstvách poskytujú opticky neaktívnu zmes, sa nazývajú enantioméry (z gréčtiny. έναντίος - opak).

Pasteur si uvedomil význam svojho experimentu a vybehol z laboratória a stretol laboratórneho asistenta v kancelárii fyziky, ponáhľal sa k nemu a zvolal: "Práve som urobil veľký objav!" Mimochodom, Pasteur mal s látkou veľké šťastie: v budúcnosti objavili chemici len niekoľko podobných prípadov kryštalizácie pri určitej teplote zmesi opticky odlišných kryštálov, dostatočne veľkých na to, aby sa dali oddeliť pod lupou pomocou pinzety.

Pasteur objavil ďalšie dve metódy na rozdelenie racemátu na dva antipódy. Biochemická metóda je založená na selektívnej schopnosti niektorých mikroorganizmov absorbovať len jeden z izomérov. Počas návštevy Nemecka mu jeden z lekárnikov daroval dlhoročnú fľašu kyseliny hroznovej, v ktorej sa spustila zelená pleseň. Pasteur vo svojom laboratóriu zistil, že kedysi neaktívna kyselina sa stala ľavou rukou. Ukázalo sa, že zelená pleseň huba Penicillum glaucum„požiera“ iba pravý izomér, pričom ľavý necháva nezmenený. Táto pleseň má rovnaký účinok na racemát kyseliny mandľovej, len v tomto prípade „zožerie“ ľavotočivý izomér bez toho, aby sa dotkol pravotočivého.

Tretí spôsob separácie racemátov bol čisto chemický. Pre neho bolo potrebné mať opticky aktívnu látku, ktorá by sa pri interakcii s racemickou zmesou viazala na každý z enantiomérov inak. Výsledkom je, že dve látky v zmesi nebudú antipódy (enantioméry) a možno ich oddeliť ako dve rôzne látky. Dá sa to vysvetliť takýmto modelom v rovine. Zoberme si zmes dvoch antipódov – I a R. Ich chemické vlastnosti sú rovnaké. Zavedme do zmesi asymetrickú (chirálnu) zložku, napríklad Z, ktorá môže reagovať s ktorýmkoľvek miestom týchto enantiomérov. Získame dve látky: RZ a ZR (alebo RZ a RZ). Tieto štruktúry nie sú zrkadlovo symetrické, takže takéto látky sa budú líšiť čisto fyzikálne (bod topenia, rozpustnosť, niečo iné) a dajú sa oddeliť.

Pasteur urobil oveľa viac objavov, vrátane očkovania proti antraxu a besnote, zaviedol aseptické a antiseptické metódy.

Pasteurova štúdia, dokazujúca možnosť „rozdelenia“ opticky neaktívnej zlúčeniny na antipódy – enantioméry, vzbudila spočiatku u mnohých chemikov nedôveru, no podobne ako jeho následné práce vzbudila najväčšiu pozornosť vedcov. Čoskoro francúzsky chemik Joseph Achille Le Bel pomocou tretej Pasteurovej metódy rozdelil niekoľko alkoholov na opticky aktívne antipódy. Nemecký chemik Johann Wislicenus zistil, že existujú dve mliečne kyseliny: opticky neaktívna, ktorá sa tvorí v kyslom mlieku (fermentovaná kyselina mliečna), a pravotočivá, ktorá sa objavuje v pracujúcom svale (mäso-mliečna kyselina). Takýchto príkladov bolo stále viac a bola potrebná teória, ktorá by vysvetlila, ako sa molekuly antipódov navzájom líšia.

Van't Hoffova teória

Takúto teóriu vytvoril mladý holandský vedec Jacob Hendrik van't Hoff, ktorý v roku 1901 dostal vôbec prvú Nobelovu cenu za chémiu. Podľa jeho teórie môžu byť molekuly, podobne ako kryštály, chirálne – „pravé“ a „ľavé“, pričom sú vzájomným zrkadlovým obrazom. Najjednoduchším príkladom sú molekuly, ktoré majú takzvaný asymetrický atóm uhlíka obklopený štyrmi rôznymi skupinami. Toto možno demonštrovať na príklade najjednoduchšej aminokyseliny alanínu. Dve znázornené molekuly nie je možné v priestore kombinovať žiadnymi rotáciami (obr. 6, hore).

Mnohí vedci reagovali na teóriu Van't Hoffa s nedôverou. A slávny nemecký organický chemik, vynikajúci experimentátor, profesor na univerzite v Lipsku, Adolf Kolbe, vtrhol do obscénne drsného článku v r. Časopis fur praktische Chemie so zlomyseľným názvom „Zeiche der Zeit“ („Znamenia doby“). Van't Hoffovu teóriu prirovnal k „údoliam ľudskej mysle“ s „kokotkou oblečenou do módnych šiat a zahalenou tvárou bielo-červenou, aby sa dostala do slušnej spoločnosti, v ktorej pre ňu nie je miesto. " Kolbe napísal, že „ istému lekárovi van't Hoffovi, ktorý zastáva funkciu na veterinárnej škole v Utrechte, sa exaktný chemický výskum evidentne nepáči. Zdalo sa mu príjemnejšie sedieť na Pegasovi (pravdepodobne požičanom z veterinárnej školy) a rozprávať svetu, čo videl z chemického Parnasu... Skutoční výskumníci sú prekvapení, ako sa takmer neznámi chemici berú, aby tak sebavedomo posúdili najvyšší problém chémia - otázka priestorovej polohy atómov, ktorá sa snáď nikdy nevyrieši... Takýto prístup k vedeckým otázkam nemá ďaleko k viere v čarodejnice a duchov. A takýchto chemikov treba vylúčiť z radov skutočných vedcov a počítať s táborom prírodných filozofov, ktorí sa od spiritualistov líšia len veľmi málo.».

Postupom času získala van't Hoffova teória plné uznanie. Každý chemik vie, že ak je v zmesi rovnaký počet „pravých“ a „ľavých“ molekúl, látka ako celok bude opticky neaktívna. Práve tieto látky sa získavajú v banke ako výsledok bežnej chemickej syntézy. A len v živých organizmoch sa za účasti asymetrických činidiel, ako sú enzýmy, vytvárajú asymetrické zlúčeniny. V prírode teda prevládajú aminokyseliny a cukry len jednej konfigurácie a tvorba ich antipódov je potlačená. V niektorých prípadoch sa dajú rozlíšiť rôzne enantioméry bez akýchkoľvek prístrojov – keď inak interagujú s asymetrickými receptormi v našom tele. Pozoruhodným príkladom je aminokyselina leucín: jej pravotočivý izomér je sladký a ľavotočivý je horký.

Samozrejme, hneď vyvstáva otázka, ako sa na Zemi objavili prvé opticky aktívne chemické zlúčeniny, napríklad tá istá prírodná pravotočivá kyselina vínna, alebo ako vznikli „asymetrické“ mikroorganizmy, ktoré sa živia len jedným z enantiomérov. V neprítomnosti človeka totiž nemal kto vykonávať riadenú syntézu opticky aktívnych látok, nemal kto rozdeľovať kryštály na pravé a ľavé! Takéto otázky sa však ukázali byť také zložité, že na ne dodnes neexistuje jednoznačná odpoveď. Vedci sa zhodujú len na tom, že existujú asymetrické anorganické alebo fyzikálne činidlá (asymetrické katalyzátory, polarizované slnečné svetlo, polarizované magnetické pole), ktoré by mohli dať počiatočný impulz asymetrickej syntéze organických látok. Podobný jav pozorujeme aj v prípade asymetrie „hmota – antihmota“, keďže všetky kozmické telesá pozostávajú len z hmoty a k selekcii došlo už v najskorších štádiách formovania Vesmíru.

Chirálne lieky

Chemici často označujú enantioméry ako jedinú zlúčeninu, pretože ich chemické vlastnosti sú identické. Ich biologická aktivita však môže byť úplne odlišná. Človek je chirálna bytosť. A to platí nielen pre jeho vzhľad. Lieky „vpravo“ a „vľavo“, ktoré interagujú s chirálnymi molekulami v tele, ako sú enzýmy, môžu pôsobiť odlišne. „Správny“ liek zapadne do jeho receptora ako kľúč do zámku a spustí požadovanú biochemickú reakciu. Pôsobenie „nesprávneho“ protinožca možno prirovnať k pokusu potriasť pravou rukou ľavou rukou vášho hosťa. Potreba opticky čistých enantiomérov sa vysvetľuje aj tým, že často len jeden z nich má požadovaný terapeutický účinok, zatiaľ čo druhý antipód môže byť v najlepšom prípade zbytočný a v horšom prípade môže spôsobiť nežiaduce vedľajšie účinky alebo dokonca byť toxický. Ukázalo sa to po senzačnom tragickom príbehu talidomidu, lieku, ktorý sa v 60. rokoch minulého storočia predpisoval tehotným ženám ako účinná tabletka na spanie a sedatívum. Postupom času však jeho teratogénny vedľajší účinok (z gréčtiny. τέρας - monštrum) akcie a narodilo sa veľa detí s vrodenými deformáciami. Až koncom 80. rokov sa ukázalo, že príčinou nešťastia bol iba jeden z enantiomérov talidomidu, pravotočivý, a iba ľavotočivý izomér je silným trankvilizérom (obr. 6 nižšie). Bohužiaľ, takýto rozdiel v účinku dávkových foriem nebol predtým známy, takže predávaný talidomid bol racemickou zmesou oboch antipódov. Líšia sa vzájomným usporiadaním v priestore dvoch fragmentov molekuly.

Ešte jeden príklad. Penicilamín, ktorého štruktúra bola nakreslená na psovi a vlkovi na obálke časopisu, je pomerne jednoduchým derivátom aminokyseliny cysteínu. Táto látka sa používa na akútne a chronické otravy meďou, ortuťou, olovom a inými ťažkými kovmi, pretože má schopnosť vytvárať silné komplexy s iónmi týchto kovov; výsledné komplexy sa odstraňujú obličkami. Penicilamín sa používa aj pri rôznych formách reumatoidnej artritídy, v mnohých iných prípadoch. V tomto prípade sa používa iba „ľavá“ forma lieku, pretože „správna“ forma je toxická a môže viesť k slepote.

Stáva sa tiež, že každý enantiomér má svoj vlastný špecifický účinok. Áno, ľavá ruka S Tyroxín (Levotroid) je prirodzene sa vyskytujúci hormón štítnej žľazy. Pravotočivý R-tyroxín (dextroid) znižuje hladinu cholesterolu v krvi. Niektorí výrobcovia prichádzajú s palindromickými obchodnými názvami pre takéto prípady, ako napríklad darvon a novrad pre syntetické narkotické analgetikum a liek proti kašľu.

V súčasnosti sa mnohé lieky vyrábajú vo forme opticky čistých zlúčenín. Získavajú sa tromi spôsobmi: separáciou racemických zmesí, modifikáciou prírodných opticky aktívnych zlúčenín a priamou syntézou. Ten tiež vyžaduje chirálne zdroje, pretože akékoľvek iné konvenčné syntetické metódy poskytujú racemát. To je mimochodom jedným z dôvodov veľmi vysokých nákladov na niektoré lieky, pretože riadená syntéza iba jedného z nich je náročná úloha. Preto nie je prekvapujúce, že z množstva syntetických chirálnych liečiv vyrábaných na celom svete je len malá časť opticky čistá, zvyšok sú racemáty.

Pre chiralitu molekúl pozri tiež:
Kapitola Pôvod chirálnej čistoty z knihy Michaila Nikitina