Новые понятия и принципы теории относительности  существенно изменили не только физические, но и общенаучные представления  о пространстве, времени и движении, которые господствовали в науке  более двухсот лет. Особенно резкое сопротивление они встретили  со стороны людей, придерживающихся так называемого здравого смысла, который в конечном итоге также ориентируется на доминирующие в обществе научные взгляды, почерпнутые из классической науки. Действительно всякий, кто впервые знакомится с теорией относительности, нелегко соглашается с ее выводами. Опираясь на повседневный опыт, трудно представить, что длина линейки или твердого тела в движущейся инерциальной системе сокращается в направлении их движения, а временной интервал увеличивается.

     В связи с этим представляет интерес  парадокс близнецов, который нередко  приводят для иллюстрации теории относительности. Пусть один из близнецов  отправляется в космическое путешествие, а другой — остается на Земле. Поскольку в равномерно движущемся с огромной скоростью космическом корабле темп времени замедляется, и все процессы происходят медленнее, чем на Земле, то космонавт, вернувшись на нее, окажется моложе своего брата. Такой результат кажется парадоксальным с точки зрения привычных представлений, но вполне объяснимым с позиций теории относительности.

     Необычные результаты, которые дает теория относительности, сразу же поставили вопрос об их опытной проверке. Сама эта теория возникла из электродинамики, и поэтому  все эксперименты, которые подтверждают электродинамику, косвенно подтверждают также теорию относительности. Но кроме  подобных косвенных свидетельств, существуют эксперименты, которые непосредственно  подтверждают выводы теории относительности. Одним из таких экспериментов  является опыт, поставленный французским  физиком Арманом Физо (1819—1896) еще  до открытия теории относительности. Он задался целью определить, с какой  скоростью распространяется свет в  неподвижной жидкости и жидкости, протекающей по трубке с некоторой  скоростью. Если в покоящейся жидкости скорость света равна w, то скорость v в движущейся жидкости можно определить тем же способом, каким мы определяли скорость движущегося человека в  вагоне по отношению к полотну  дороги. Трубка играет здесь роль полотна  дороги, жидкость — роль вагона, а  свет — бегущего по вагону человека. С помощью тщательных измерений, многократно повторенных разными  исследователями, было установлено, что  результат сложения скоростей соответствует  здесь преобразованию Лоренца и, следовательно, подтверждает выводы специальной  теории относительности. Наиболее выдающимся подтверждением этой теории был отрицательный результат опыта американского физика Альберта Майкельсона (1852—1931), предпринятый для проверки гипотезы о световом эфире. Согласно господствовавшим в то время воззрениям, все мировое пространство заполнено эфиром — гипотетическим веществом, являющимся источником световых волн. Вначале эфир уподоблялся упругой механической среде, а световые волны рассматривались как результат колебаний этой среды, то есть, как волны, сходные с появляющимися на поверхности жидкости, вызванные колебаниями частиц жидкости. Но эта механическая модель эфира в дальнейшем встретилась с серьезными трудностями, так как, будучи твердой упругой средой, эфир должен был оказывать сопротивление движению небесных тел, но ничего этого в действительности не наблюдалось. В связи с этим пришлось отказаться от механической модели, но существование эфира как особой всепроницающей среды по-прежнему признавалось.

     Для того чтобы обнаружить движение Земли  относительно неподвижного эфира, Майкельсон решил измерить время прохождения  светового луча по горизонтальному  направлению движения Земли и  направлению, перпендикулярному к  этому движению. Если существует эфир, то время прохождения светового  луча по горизонтальному и перпендикулярному  направлениям должно быть неодинаковым; но никакой разницы Майкельсон не обнаружил. Тогда для спасения гипотезы об эфире Лоренц предположил, что  в горизонтальном направлении происходит сокращение тела в направлении движения.

     Полностью отрицательный результат опыта  Майкельсона стал для Эйнштейна 18 лет позже решающим экспериментом  для доказательства того, что никакого эфира как абсолютной системы  отсчета не существует.

Вопрос  № 5   Отличие живых систем от неживых.

     Первые  живые существа появились на нашей  планете около 3 млрд. лет назад. От этих ранних форм возникло бесчисленное множество видов живых организмов, которые, появившись, процветали в течение  более или менее продолжительного времени, а затем вымирали. От ранее  существовавших форм произошли и  современные организмы, образующие четыре царства живой природы: более 1,5 млн. видов животных, 500 тыс. видов  растений, значительное количество разнообразных  грибов, а также множество прокариотических организмов.

     К числу свойств живого обычно относят  следующие:

• Живые организмы характеризуются сложной, упорядоченной структурой. Уровень их организации значительно выше, чем в неживых системах.
• Живые организмы получают энергию из окружающей среды, используя ее на поддержание своей высокой упорядоченности. Большая часть организмов прямо или косвенно использует солнечную энергию.
• Живые организмы активно реагируют на окружающую среду. Если толкнуть камень, то он пассивно сдвигается с места. Если  толкнуть животное, оно отреагирует активно: убежит, нападет или изменит форму. Способность реагировать на внешние раздражения – универсальное свойство всех живых существ, как растений, так и животных.
• Живые организмы не только изменяются, но и усложняются. Так у растения или животного появляются новые ветви или новые органы, отличающиеся по своему химическому составу от породивших их структур.
• Все живое размножается. Эта способность к самовоспроизведению, пожалуй, самая поразительная способность живых организмов. Причем потомство и похоже, и в то же время чем-то отличается от родителей. В этом проявляется действие механизмов наследственности и изменчивости, определяющих эволюцию всех видов живой природы.
• Сходство потомства с родителями обусловлено ещё одной замечательной особенностью живых организмов – передавать потомкам заложенную в них информацию, необходимую для жизни, развития и размножения. Эта информация содержится в генах – единицах наследственности, мельчайших внутриклеточных структурах. Генетический материал определяет направление развития организма. Вот почему потомки похожи на родителей. Однако эта информация в процессе передачи несколько видоизменяется, искажается. В связи с этим потомки не только похожи на родителей, но и отличаются от них.
• Живые организмы хорошо приспособлены к среде обитания и соответствуют своему образу жизни. Строение крота, рыбы, лягушки, дождевого червя полностью соответствует условиям, в которых они живут.

     Есть  несколько фундаментальных отличий  в вещественном, структурном и  функциональном планах. В вещественном плане в состав живого обязательно  входят высокоупорядоченные макромолекулярные  органические соединения, называемые биополимерами, - белки и нуклеиновые  кислоты (ДНК и РНК). В структурном  плане живое отличается от неживого клеточным строением. В функциональном плане для живых тел характерно воспроизводство самих себя. Устойчивость и воспроизведение есть и в  неживых системах. Но в живых телах  имеет место процесс самовоспроизведения. Не что-то воспроизводит их, а они  сами. Это принципиально новый  момент.

     Также живые тела отличаются от неживых  наличием обмена веществ, способностью к росту и развитию, активной регуляцией своего состава и функций, способностью к движению, раздражимостью, приспособленностью к среде и т.д. Неотъемлемым свойством живого является деятельность, активность. «Все живые существа должны или действовать, или погибнуть. Мышь должна находиться в постоянном движении, птица летать, рыба плавать и даже растение должно расти».  

Вопрос  № 6 Биосфера и ее границы. Техносфера. Ноосфера.

     Термин  “биосфера” впервые был использован  в 1875  г. Австрийским геологом Э. Зюссом. Под биосферой понимается вся  совокупность всех живых организмов вместе со средой их обитания, в которую  входят: вода, нижняя часть атмосферы  и верхняя часть земной коры, населенная микроорганизмами.

     Два главных компонента биосферы - живые  организмы и среда их обитания - непрерывно взаимодействуют между  собой и находятся в тесном, органическом единстве, образуя целостную  динамическую систему.

     Говоря  о принципах существования биосферы, В.И. Вернадский прежде всего уточнял  понятие и способы функционирования живого вещества. Живой организм является неотъемлемой частью земной коры и  изменяющим ее агентом, а живое вещество - это совокупность организмов, участвующих  в геохимических процессах. Организмы  берут из окружающей среды химические элементы, строящие их тела, и возвращают их после смерти и в процессе жизни  в туже самую среду. Тем самым  и жизнь, и косное вещество находится  в непрерывном тесном взаимодействии, в круговороте химических элементов. При этом живое вещество служит основным с и с т е м о о б р а з у ю щ и м фактором и связывает биосферу в единое целое.

     Обладая значительно большей активностью, чем неорганическая природа, живые  организмы стремятся к постоянному  совершенствованию и размножению  соответствующих систем, включая  биоценозы. Последние в свою очередь  неизбежно входят во взаимодействия между собой, что в конечном счете  уравновешивает живые системы различного уровня. В результате достигается  динамическая гармония всей суперсистемы жизни – биосферы.

     Возникновение жизни и биосферы представляют собой  проблему современного естествознания. Постепенное развитие живого вещества в пределах биосферы, к переходу ее в ноосферу ( от греческого "ноос" -разум). Под ноосферой понимают сферу  взаимодействия природы и общества.

     Ноосфера ("ноос" - по-гречески означает разум, дух. ) - новое эмоциональное состояние  биосферы, при котором разумная деятельность человека становится решающим фактором ее развития. Для ноосферы характерно взаимодействие человека и природы: связь законов природы с законами мышления и социально-экономическими законами.

     Уровень воздействия человека на окружающую среду зависит в первую очередь  от технической вооруженности общества. Она была крайне мала на начальных  этапах развития человечества. Однако с развитием общества, ростом его  производительных сил ситуация изменилась кардинальным образом. XX столетие - век  научно-технического прогресса. Связанный  с качественно новым взаимоотношением науки, техники и технологии, он колоссально  увеличил масштабы воздействия общества на природу и поставил перед человеком  целый ряд новых, чрезвычайно  острых проблем.

     Изучение  влияния техники на биосферу и  природу в целом нуждается  не только в прикладном, но и в  глубоком теоретическом осмыслении. Техника все менее остается только вспомогательной силой для человека. Все больше проявляется ее автономность.

     В результате преобразования человеком  естественной среды обитания можно  говорить уже о реальном существовании  нового ее состояния - о техносфере. Понятие “техносфера” выражает совокупность технических устройств и систем вместе с областью технической деятельности человека. Ее структура достаточно сложна, так как включает в себя техногенное вещество, технические  системы, живое вещество, верхнюю  часть земной коры, атмосферу, гидросферу. Более того, с началом эры космических  полетов техносфера вышла далеко за пределы биосферы и  охватывает уже  околоземный космос.

       Техносфера все больше преобразует  природу, изменяя прежние и  создавая новые ландшафты, активно  влияя на другие сферы и  оболочки Земли, и прежде всего  опять-таки на биосферу. 

Вопрос № 7 Экологические проблемы современности.

     Человечество  слишком медленно подходит к пониманию  масштабов опасности, которую создает  легкомысленное отношение к окружающей среде. Между тем решение (если оно  еще возможно) таких грозных глобальных проблем, как экологические, требует  неотложных энергичных совместных усилий международных организаций, государств, регионов, общественности.

     По  масштабам распространения экологические  проблемы можно подразделить на:

     – локальные: загрязнение подземных  вод токсичными веществами,

     – региональные: повреждение лесов  и деградация озер в результате атмосферных  выпадений загрязнителей,

     – глобальные: возможные климатические  изменения вследствие увеличения содержания углекислого газа и других газообразных веществ в атмосфере, а также  истощения озонового слоя.

     Совокупное  воздействие интенсивного сельского  хозяйства, возросшей добычи полезных ископаемых и урбанизации значительно  усилило деградацию потенциально возобновимых ресурсов – верхнего почвенного слоя, лесов, пастбищ, а также популяций  диких животных и растений.

     Индустриализация  значительно увеличила власть людей  над природой и в то же время  уменьшила численность населения, живущего в непосредственном контакте с ней. В результате люди, особенно в промышленно развитых странах, еще сильнее уверились в том, что их назначение состоит в покорении  природы. Многие серьезные ученые убеждены, что, пока будет сохраняться подобное мироощущение, будут продолжать разрушаться и системы жизнеобеспечения Земли.

     Охрана  почв от человека является одной из важнейших задач человека, так  как любые вредные соединения, находящиеся в почве, рано или  поздно попадают в организм человека.

     Во-первых, происходит постоянное вымывание загрязнений  в открытые водоемы и грунтовые  воды, которые могут использоваться человеком для питья и других нужд.

     Во-вторых, эти загрязнения из почвенной  влаги, грунтовых вод и открытых водоемов попадают в организмы животных и растений, употребляющих эту  воду, а затем по пищевым цепочкам опять-таки попадают в организм человека.

     В-третьих, многие вредные для человеческого  организма соединения имеют способность  аккумулироваться в тканях, и,  прежде всего, в костях.

     По  оценкам исследователей, в биосферу поступает ежегодно около 20-30 млрд. т. твердых отходов, из них 50-60 % органических соединений, а в виде кислотных  агентов газового или аэрозольного характера – около 1 млрд. т. И  всё это меньше чем на 6 млрд. человек!

     Существуют  природные ресурсы, необходимые  человечеству, как воздух. Но нет, пожалуй, такого ресурса, кроме самого воздуха, отсутствие которого становилось бы неразрешимой проблемой для человека уже менее чем через минуту.