В чем смысл высказывания Френсиса Бэкона «Метод – это циркуль?

1. В чем смысл высказывания Френсиса Бэкона «Метод – это циркуль?».

Бэконовская теория индукции тесно связана с его философской онтологией, с аналитической методологией, с учением о простых природах, или свойствах, и их формах, с концепцией разных видов причинной зависимости. И здесь создатель первого варианта индуктивной логики преподает урок, который должен быть особенно поучителен для тех, кто до сих пор придерживается в логике формалистических и номиналистических позиций. Выражаясь современным языком, логика, понимаемая как интерпретированная система, то есть как система с заданной, семантикой, всегда имеет какие-то онтологические предпосылки и по существу строится как логическая модель некоторой онтологической структуры. Сам Бэкон еще не делает столь определенного и общего вывода. Но он определенно замечает, что логика должна исходить «не только из природы ума, но и из природы вещей»1, и пишет о необходимости «видоизменения способа открытия применительно к качеству и состоянию того предмета, который мы исследуем» 2. Бэконовский подход, и все последующее развитие логики свидетельствуют, что для существенно различных задач, вообще говоря, требуются и различные логические модели, что это справедливо как для дедуктивных, так и для индуктивных логик. Поэтому при условии достаточно конкретного и деликатного анализа мы будем иметь не одну, а множество систем индуктивных логик, каждая из которых выступает специфической логической моделью определенного рода онтологической структуры.

Как метод продуктивного открытия индукция должна работать по строго определенным правилам, как бы по некоторому алгоритму, не зависящему в своем применении от различий индивидуальных способностей исследователей, «почти уравнивая дарования и мало что оставляя их превосходству» 3. Так, циркуль и линейка при начертании окружностей и прямых линий нивелируют остроту глаза и твердость руки. «Наш же путь открытия наук таков, что он немногое оставляет остроте и силе дарований, но почти уравнивает их. Подобно тому, как для проведения прямой линии или описания совершенного круга много значат твердость, умелость и испытанность руки, если действовать только рукой, — мало или совсем ничего не значат, если пользоваться циркулем и линейкой. Так обстоит и с нашим методом» 4. Цель состоит в том, чтобы найти и предоставить интеллекту необходимую помощь, благодаря которой он сможет преодолеть все трудности и раскрыть тайны природы. Ведь ни один человек не обладает такой твердой и опытной рукой, чтобы быть способным провести прямую линию или начертить совершенный круг, тогда как он легко может сделать это с помощью линейки или циркуля. С помощью особой науки сделать разум адекватным материальным вещам, найти особое искусство указания и наведения, которое раскрывало бы нам и делало известным остальные науки, их аксиомы и методы.

1. The Works of Lord Bacon, vol. II. London, MDCCCLXXIX, p. 502.

2. The Works of Lord Bacon, vol. II. London, MDCCCLXXIX, стр. 455.

3. The Works of Lord Bacon, vol. II. London, MDCCCLXXIX, стр. 454.

4. Фрэнсис Бэкон в «Новом Органоне», раздел «Афоризмы об истолковании природы и царстве человека».

2. Что называется «одновременными событиями»? Что означает – «одновременность двух событий относительна».

Если два события в системе отсчета определены радиусами - векторами r1 и r2 в моменты времени, соответственно, t1 и t2 , то эти события называются одновременными относительно точки отсчета.

Одновременность двух событий (t1 x1 0 0) и (t2 x2 0 0) на оси Ox в неподвижной системе отсчета как cΔt=Δx , где Δt=|t1­t2| и Δx=|x1­x2|. Это определение можно интерпретировать как время, необходимое свету, чтобы пройти расстояние Δx, причем независимо от направления. Далее назовем движением «туда» движение в положительном (для определенности) направлении оси Ox, и движением «обратно» — в противном случае. Соответственно, временно различаю «одновременность туда» и «одновременность обратно». При переходе к подвижной системе отсчета одновременность сохраняется, в том числе и одновременность «туда» и «обратно». Релятивистские эффекты, т.е. релятивистские факторы, определяемые именно сохранением одновременности, зависят от движения системы отсчета «туда» или «обратно». Формально будем считать, что релятивистский фактор при движении системы отсчета «туда» определяется «одновременностью туда», а релятивистский фактор в случае движения системы отсчета «обратно» определяются «одновременностью обратно».

“Мы должны обратить внимание на то, что все наши суждения, в которых время играет какую-либо роль, всегда являются суждениями об одновременных событиях (курсив Эйнштейна)1“. Одновременность Эйнштейн определяет как половину времени, необходимого свету для прохождения «туда» и «обратно» между событиями. Очевидно, «одновременность Эйнштейна» не зависит от направления распространения сигнала и связана с нашей одновременностью формулой:

«одновременность Эйнштейна» = ½ («одновременность туда» + «одновременность обратно»)

при переходе к подвижной системе отсчета, Эйнштейн с помощью не очень убедительных рассуждений (синхронные часы, наблюдатели у каждых часов и т.п.) показывает, что одновременность нарушается. Изменяются также длины отрезков и интервалы времени, измеряемые из движущейся системы отсчета, по сравнению с этими же величинами в неподвижной системе отсчета. Эйнштейн не говорит прямо, что нарушение одновременности является причиной изменения длин и интервалов времени, но чувствуется, что это утверждение приводится в поддержку выводов об изменении времени и длин в движущихся системах отсчета.

Если взять только определение одноврементности Эйнштейна, оставив без внимания его дальнейшие рассуждения об одновременности, и считать, что эйнштейновская одновременность сохраняется при переходе к движущейся системе отсчета. И эта формула сразу дает возможность определить эйнштейновский релятивистский фактор, независящий от направления скорости подвижной системы.

1. А.Эйнштейн К электродинамике движущихся тел. СНТ, т. I. «Наука», М., 1965.

3. Каким образом диаграмма Герцшпрунга-Рассела помогает определить расстояние до звезд?

Важнейшими физическими характеристиками звезды являются температура и абсолютная звездная величина. Температурные показатели тесно связаны с цветом звезды, а абсолютная звездная величина - со спектральным классом. Вспомним, что согласно используемой в настоящее время классификации, звезды в соответствии с их спектрами делятся на семь основных спектральных классов. Они обозначены латинскими буквами О, В, A, F, G, К, М. Именно в этой последовательности температура звёзд понижается от нескольких десятков тысяч градусов для класса О (очень горячие звезды) до 2000—3000 градусов для звезд класса М. Абсолютная звездная величина, т.е. мера блеска, выражается количеством энергии, излучаемой звездой. Её можно вычислить теоретически, зная расстояние до звезды.

Диаграмма Герцшпрунга-Рессела помогает разобраться в эволюции звёзд. Кроме того, она широко применяется и для определения расстояний до звездных скоплений.

Каждой точке на этой диаграмме соответствует звезда. По оси ординат (вертикальная ось) отложена светимость звезды, а по оси абсцисс (горизонтальная ось) температура её поверхности. Если по цвету звезды определить её температуру, то в нашем распоряжении будет одна из величин, нужных для построения диаграммы Герцшпрунга-Рессела. Если известно расстояние до звезды, то по её видимой яркости на небе можно определить светимость. Тогда в нашем распоряжении будут обе величины, необходимые для построения диаграммы Герцшпрунга-Рессела, и мы сможем поставить на этой диаграмме точку, которая соответствует нашей звезде.

Солнце помещается на диаграмме напротив светимости 1, а поскольку температура поверхности Солнца составляет 5800 градусов, то оно оказывается почти в середине диаграммы Герцшпрунга-Рессела. Звёзды, светимость которых больше солнечной, расположены на диаграмме выше. Например, число 1000 означает, что на этом уровне размещаются звёзды, светимость которых в 1000 раз больше светимости Солнца. Звёзды с меньшей светимостью, как, например, Сириус В — белый карлик из системы Сириуса, — лежат ниже. Звёзды, которые горячее Солнца, как, например, Сириус А и Дзета Возничего В — горячая звезда из системы Дзета Возничего и Спика из созвездия Девы, лежат слева от Солнца. Более холодные звезды, как Бетельгейзе и красный сверхгигант из системы Дзета Возничего, лежат справа.

Поскольку холодные звезды излучают красный свет, а горячие — белый или голубой, то на диаграмме справа расположены красные звезды, а слева — белые или голубые. Вверху на диаграмме лежат звезды с большой светимостью, а внизу — с малой.

После нанесения на диаграмму Герцшпрунга-Рессела максимального числа экспериментально наблюдаемых звёзд, по их расположению можно определить закономерности их распределения по соотношению спектра и светимости. Если бы между светимостями и их температурами не было никакой зависимости, то все звезды распределялись бы на такой диаграмме равномерно. Но на диаграмме обнаруживаются несколько закономерно распределенных группировок звёзд, называемых последовательностями.

Диаграмма Герцшпрунга-Рессела оказывает огромную помощь в изучении эволюции звезд на протяжении их существования. Если бы было возможным проследить за эволюцией звезды в течение всей её жизни, т.е. в течение нескольких сотен миллионов или даже нескольких миллиардов лет, мы бы увидели её медленное смещение по диаграмме Герцшпрунга-Рессела в соответствии с изменением физических характеристик. Передвижения звёзд по диаграмме в зависимости от возраста называют эволюционными треками.

Другими словами, диаграмма Герцшпрунга-Рессела помогает понять, как звёзды эволюционируют на протяжении всего своего существования. Обратным расчетом с помощью этой диаграммы можно вычислить расстояния до звезд.

4. Из каких химических элементов состоит в основном все живое на Земле? Какие основные типы макромолекул составляют живые организмы? Из каких мономеров они состоят?

Живые организмы не содержат какого-либо особого химического элемента. Основные составляющие их элементы – углерод, водород, кислород и азот – довольно широко распространены на Земле. В очень небольших количествах в составе живых организмов присутствует, кроме того, множество других химических элементов.

По представлениям В.И.Вернадского биосфера включает живое вещество (т.е. все живые организмы), биогенное (уголь, известняки, нефть и др.), косное (в его образовании живое не участвует, например, магматические горные породы), биокосное (создается с помощью живых организмов), а также радиоактивное вещество, вещество космического происхождения и рассеянные атомы. Все эти семь различных типов веществ геологически связаны между собой.

Макромолекулы одного и того же химического состава могут быть построены из звеньев различной пространственной конфигурации. Если макромолекулы состоят из одинаковых стереоизомеров или из различных стереоизомеров, чередующихся в цепи в определённой периодичности, Полимеры называются стереорегулярными.

Основу всех живых организмов составляют биополимеры, они участвуют практически во всех процессах жизнедеятельности. Биополимеры — класс полимеров, встречающихся в природе в естественном виде, входящие в состав живых организмов: белки, нуклеиновые кислоты, полисахариды. Биополимеры состоят из одинаковых (или разных) звеньев — мономеров. Мономеры белков — аминокислоты, нуклеиновых кислот — нуклеотиды, в полисахаридах — моносахариды.

В животном мире в качестве опорного, структурообразующего полимера обычно выступают белки. Эти полимеры построены из 20 α-аминокислот. Остатки аминокислот связаны в макромолекулы белка пептидными связями, возникающими в результате реакции карбоксильных и аминогрупп.

В соответствии с природой углевода, входящего в их состав, нуклеиновые кислоты называются рибонуклеиновой и дезоксирибонуклеиновой кислотами. Общеупотребительными сокращениями являются РНК и ДНК. Нуклеиновые кислоты играют наиболее ответственную роль в процессах жизнедеятельности. С их помощью решаются две важнейшие задачи: хранения и передачи наследственной информации и матричный синтез макромолекул ДНК, РНК и белка.

В животном мире в качестве опорных, структурообразующих полимеров полисахариды «используются» лишь насекомыми и членистоногими. Наиболее часто для этих целей применяется хитин, который служит для построения так называемого внешнего скелета у крабов, раков, креветок. Из хитина деацетилированием получается хитозан, который, в отличие от нерастворимого хитина, растворим в водных растворах муравьиной, уксусной и соляной кислот.

5. Какие факты подтверждают реальность эволюции живой природы?

Жизнь на Земле возникла благодаря физическим и химическим реакциям и развивалась в процессе естественного отбора.

Если обсуждать историю жизни на Земле, то следует рассмотреть две стадии, на каждой из которых события были обусловлены двумя разными принципами. На первой стадии процессы химической эволюции на древнейшей Земле привели к образованию первой живой клетки из неорганических материалов. На второй стадии потомки этой живой клетки развивались в разных направлениях, порождая многообразие жизни на планете, которое мы наблюдаем сегодня. На этой стадии развитие определял принцип естественного отбора.

Важной вехой был поставленный в 1953 году эксперимент Миллера—Ури, впервые показавший возможность возникновения основных биологических молекул в результате самых обычных химических реакций. С тех пор ученые предложили много других путей, по которым могла идти химическая эволюция.

В результате процессов, воспроизведенных в эксперименте Миллера—Ури, в атмосфере образовались молекулы, упавшие с дождем в океан. Здесь (или, возможно, в водоеме, образованном приливом) неизвестный пока процесс привел к организации этих молекул, породивших первую клетку.

Процессы Миллера—Ури могут давать начало липидам, молекулы которых спонтанно образуют маленькие сферы. В каждой сфере собрано случайное число молекул. Один из миллионов пузырьков на поверхности океана мог содержать правильный набор молекул с точки зрения энергии и материалов, и мог поделиться пополам. Такой могла бы быть первая клетка.

Одна из проблем эволюции живой природы связана развитием системы кодирования, основанной на использовании молекул. Проблема в том, что белки закодированы на ДНК, но для того чтобы прочесть записанный ДНК код, нужна активность белков. Недавно ученые открыли, что РНК, которая в настоящее время участвует в преобразовании записанного на ДНК кода в белки, может также выполнять одну из функций белков в живых системах. Похоже, что образование молекул РНК было важнейшим событием в развитии жизни на земле.

После появления на планете первого способного к воспроизведению живого организма дальнейшие изменения направлял естественный отбор. Большинство людей, используя термин «эволюция», подразумевают именно естественный отбор. Идея естественного отбора, к которой независимо от Дарвина пришел Алфред Рассел Уоллес основана на двух положениях: Представители любого вида в чем-то различаются между собой, и всегда существует конкуренция за ресурсы. Некоторые представители крупнее, другие быстрее бегают, окраска третьих позволяет им оставаться незаметными на фоне среды обитания. Рождается значительно больше организмов, чем выживает, и таким образом, происходит постоянная конкуренция за ресурсы. Если некоторые особи обладают особенностью, позволяющей им успешней конкурировать в условиях определенной среды — например, развитая мускулатура хищников позволяет им успешнее охотиться — то для них увеличиваются шансы дожить до взрослого состояния и оставить потомство. И их потомство, вероятно, унаследует эту особенность. Пользуясь современной терминологией, мы скажем, что особи с высокой вероятностью передадут потомству гены, отвечающие за быстрый бег. С другой стороны, для плохих бегунов вероятность выжить и оставить потомство ниже, поэтому их гены могут и не перейти к следующему поколению. Поэтому в поколении «детей» особей с «быстрыми» генами будет больше, чем в поколении «родителей», а в поколении «внуков» — еще больше. Таким образом признак, повышающий вероятность выживания, в конце концов распространится по всей популяции.