Концепции современного естествознания Словарь основных терминов (стр. 6 )

Системы диссипативные — системы, у которых энергия упорядоченного процесса переходит в энергию неупорядоченного процесса. В механических диссипативных системах полная энергия (сумма кинетической и потенциальной) при движении непрерывно уменьшается (рассеивается), переходя в другие, немеханические формы энергии (в теплоту).

Примеры диссипативных систем:

·  твёрдые тела, между которыми действуют силы сухого или жидкостного трения;

·  вязкая (или упруговязкая) среда, в которой напряжения зависят от скоростей деформаций;

·  колебания электрического тока в системе контуров, затухающие при наличии омического сопротивления из-за перехода энергии в джоулеву теплоту и т. д.

Практически все системы, с которыми приходится реально сталкиваться в земных условиях, являются диссипативными системами. Рассматривать их как системы, в которых энергия сохраняется, можно лишь в отдельных случаях, приближённо отвлекаясь от ряда реальных свойств системы (см. Диссипация энергии).

Скопления звёздные — крупные гравитационно-связанные группы звёзд (см. Звёзды), имеющих общее происхождение; движутся в поле тяготения галактики как единое целое; содержат от нескольких десятков звёзд до миллионов. Различают шаровые и рассеянные звёздные скопления. В шаровых звёздных скоплениях пространственная концентрация звёзд резко увеличивается к центру скопления. Рассеянные скопления содержат несколько десятков или сотен звёзд Примером рассеянного скопления могут служить видимые невооружённым глазом Плеяды.

Скопления шаровые — гравитационно-связанные группировки звёзд одинакового возраста и совместного происхождения. Типичное скопление имеет характерный шарообразный вид: в ряде случаев оно может быть несколько сплюснутым. В этих скоплениях выделяют компактное ядро, концентрация звёзд в котором достигает 104-105 пк-3, промежуточную зону с резким падением концентрации и разреженную, но обширную и массивную корону. Звёзды движутся в регулярном гравитационном поле, создаваемом всей массой скопления, изредка испытывая тесные сближения с соседними звёздами и резко меняя скорость. В Галактике известно 142 шаровых скопления. Они встречаются во всём объёме Галактики и сильно концентрируются к её ядру. Из-за большой удалённости от Солнца они являются сложными для изучения объектами. (См. Галактика, Звёзды).

Смещение красное — увеличение длин волн линий в спектре источника излучения (смещение линий в сторону красной части спектра) по сравнению с линиями эталонных спектров.

Созвездия — для удобства ориентирования небесная сфера (см. Сфера небесная) разделена на 88 частей — созвездий. Отдельные звёзды в созвездиях обозначают буквами греческого и латинского алфавитов или сочетанием букв и цифр согласно системам обозначений, принятым в различных звёздных каталогах.

Солнце — рядовая звезда нашей Галактики — плазменный, шар (см. Плазма). Поэтому такие проблемы, как источники энергии Солнца, его строение, образование спектра, являются общими для физики Солнца и звёзд (см. Галактика, Звёзды). Для земного наблюдателя уникальность Солнца состоит в том, что это ближайшая к нам и единственная звезда, поверхность которой можно подвергнуть детальному изучению.

Непосредственно с поверхности Земли Солнце изучают радио - и оптическими методами. Всё многообразие солнечных явлений, раскрытое этими методами: зернистая (грануляционная) структура поверхности (фотосферы), сложные изменения яркости и движений в её отдельных активных центрах, процессы в самых внешних, разреженных слоях атмосферы — хромосфере и короне, в частности солнечные вспышки (см. Вспышка на Солнце), образование протуберанцев, солнечного ветра,— свойственно, вероятно, и другим звёздам. Радиус Солнца в 109 раз больше экваториального радиуса Земли, масса раз больше массы Земли, температура поверхности 5780о К. Солнце относится к звёздам-карликам спектрального класса G 2.

Спектр — совокупность различных значений, которые может принимать данная физическая величина. Спектр может быть прерывным и непрерывным (дискретным). Наиболее часто понятие спектра применяется к колебательным процессам (спектр колебаний, спектр звука, спектры оптические и т. д.)

Спин (англ. вращение) — собственный момент количества движения микрочастицы, имеющий квантовую природу и не связанный с движением частицы как целого; измеряется в единицах постоянной Планка ћ и может быть целым (0, 1, 2, ...) или полуцелым (1/2, 3/2, ...).

Среда окружающая, среда обитания — все тела и явления (природные и антропогенные), с которыми организм находится в прямых или косвенных взаимоотношениях. Среда включает все экологические факторы. Как и при рассмотрении экологических факторов отличают среду абиотическую, биотическую и антропогенную. Синоним: жизненная среда, экологическая среда.

Стохастический (гр. догадка) — случайный или вероятный.

Стратиграфия (лат. слой + описываю) — раздел геологии (см. Геология), изучающий последовательность формирования геологических тел и их первоначальные пространственные взаимоотношения.

Стресс (англ. напряжение) — неспецифическая (общая) защитная физиологическая реакция (напряжение) живого организма (в т. ч. человека) на любое сильное воздействие, оказываемое на него. Имеет нейрогормональный механизм. Отличают большое количество форм стресса: антропогенный (возникающий у животных под влиянием человеческой деятельности), нервно-психический (психологической несовместимости индивидов в группе или в результате большого скопления особей одного вида, постоянного шума и т. п), тепловой, световой и другие виды.

При стрессе возникает комплекс защитных реакций организма, носящих название адаптационного синдрома (см. Адаптация). Различают стадию тревоги (мобилизации защитных сил), резистентности (приспособления к трудной ситуации), истощения (при сильном и длительном стрессе оно может привести к болезни и смерти). Отличают также положительные — мобилизующие организм и отрицательные (дистресс) формы стресса.

Субстанция (лат. сущность) — 1) материя в единстве всех форм её движения, 2) неизменная основа, сущность вещей и явлений, 3) в некоторых теоретических построениях современного естествознания — носитель некоторого явления.

Сфера небесная — воображаемая вспомогательная сфера произвольного радиуса, на которую проектируются небесные светила; служит для решения различных астрономических задач. (См. Созвездия).

Т

Тело абсолютно чёрное — тело, полностью поглощающее всё падающее на него излучение. Это понятие играет фундаментальную роль в теории излучения. Интенсивность излучения единицы поверхности абсолютно чёрного тела является универсальной функцией частоты света и температуры тела; в частности, она не зависит от формы тела и направления излучения. (См. Излучение видимое).

Теология — богословие, совокупность религиозных доктрин о сущности и действии Бога, построенная в формах умозрения на основе текстов, принимаемых как божественное откровение.

Теория вероятностей — раздел математики, в котором по данным вероятностям одних случайных событий находят вероятности других событий, связанных некоторым образом с первыми. Теория вероятностей изучает также случайные величины и случайные процессы. Одна из основных задач состоит в выяснении закономерностей, возникающих при взаимодействии большого числа случайных факторов. Математический аппарат данной теории используется при изучении массовых явлений в науке и технике. Методы теории вероятности играют важную роль при обработке статистических данных.

Теория горячей Вселенной — современная теория физических процессов в расширяющейся Вселенной, согласно которой в прошлом Вселенная имела значительно бóльшую, чем сейчас, плотность вещества и очень высокую температуру. Первоначально теория была предложена в 1948 Г. Гамовым (1904 — 1968) для объяснения распространённости в природе различных химических элементов и их изотопов. (См. Вселенная, Модель Вселенной).

Согласно выдвинутой гипотезе, практически все элементы возникли в ядерных реакциях в самом начале расширения Вселенной при большой температуре. В работах 50-х гг. 20 в., выполненных Э. Ферми (1901 — 1954) и А. Туркевичем была обоснована её несостоятельность. В результате ядерных реакций в начале расширения образуется только водород и гелий, примесь других лёгких элементов незначительна, а тяжёлые элементы практически совсем не образуются. В начале расширения Вселенной при большой температуре в термодинамическом равновесии с веществом должно было находиться электромагнитное излучение.

В ходе расширения вещество и излучение остывают, и к настоящему времени во Вселенной должно существовать низкотемпературное излучение (его называют микроволновым фоновым излучением или реликтовым излучением). Существование во Вселенной такого излучения, имеющего температуру всего несколько Кельвинов, было предсказано Гамовым (1956 г.). Реликтовое излучение было открыто американским радиофизиком А. Пензиасом (р. 1933) и американским радиоастрономом P. Вильсоном (р. 1936) в 1965 г.

Теория катастроф — объяснение исторических (по геологическим периодам) смен форм живых организмов глобальными катастрофами и следующими за ними актами нового божественного творения. Теория катастроф отрицала преемственность в истории развития жизни, идею эволюции сложного от простого. Автором данной теории был французский зоолог и палеонтолог Ж. Кювье (1769 — 1832). Его ученики, в частности А. Д´ Орбиньи (1802 — 1857), насчитывали до 27 катастроф. Положительные стороны теории катастроф — признание смен форм живого во времени, нарастания сходства вымерших форм с современными формами с ходом времени, повышения их организации от древности к настоящему.

Теория относительности Эйнштейна — физическая теория, рассматривающая пространственно-временные свойства физических процессов. Эти свойства зависят от полей тяготения в данной области пространства-времени. Теория, описывающая свойства пространства-времени в приближении, когда полями тяготения можно пренебречь, называется специальной или частной теорией относительности, или просто теорией относительности созданной А. Эйнштейном (1879 — 1955) в 1905 г.

Свойства пространства-времени при наличии полей тяготения исследуются в общей теории относительности, называемой также теорией тяготения Эйнштейна (созданной в 1915-16 гг.). Физические явления, описываемые теорией относительности, называются релятивистскими, Они проявляются при скоростях v движения тел, близких к скорости света в вакууме с. В основе теории относительности лежат два положения: относительности принцип (см. Принцип относительности Галилея), и постоянство скорости света в вакууме, её независимость от скорости движения источника света. (См. Преобразования Лоренца). Все положения теории относительности надёжно подтверждены на опыте.

Данная теория выявила ограниченность представлений классической физики об «абсолютных» пространстве и времени, неправомерность их обособления от движущейся материи. Она даёт более точное, по сравнению с классической механикой, отображение объективных процессов реальной действительности. (См. Пространство, Время).

Теория поля единая — единая теория материи, призванная свести всё многообразие свойств элементарных частиц (см. Частицы элементарные) и их взаимопревращений (взаимодействий) к небольшому числу универсальных принципов. Такая теория ещё не построена и рассматривается скорее как стратегия развития физики микромира. Первым примером объединения различных физических явлений (электромагнитных, световых) принято считать уравнения английского физики Дж. Максвелла (1831 — 1879). Следующим этапом были попытки А. Эйнштейна (1879 — 1955) объединить электромагнитные и гравитационные явления на основе общей теории относительности, связывающей гравитационные взаимодействия материи с геометрическими свойствами пространства-времени. (См. Теория относительности).

Предпринимались попытки объединения взаимодействий на основе нелинейного спинорного поля немецким физиком В. Гейзенбергом (1901 — 1976) в 1958 г (см. Спин). Однако существенно продвинуться в этих направлениях не удалось. Более плодотворным оказался путь расширения глобальной симметрии уравнений движения до локальной калибровочной инвариантности, справедливой в каждой точке пространства-времени Р. Утияме (1956 г.). В 70-х гг. построена объединённая теория слабого и электромагнитного взаимодействий лептонов и кварков. Делаются попытки включения в эту схему и квантовой хромодинамики — теории сильного взаимодействия кварков и глюонов. Надежды на объединение всех взаимодействий связывают с теорией суперструн в многомерном (двадцатишестимерном или десятимерном) пространстве. (См. Глюоны, Инвариант, Кварки).

Теория эволюции синтетическая — современное объединение дарвинизма с новейшими данными о популяционном взаимодействии организмов и об атомно-молекулярных механизмах наследственности и изменчивости. Находится в стадии формирования, многие частные положения оспариваются, но общая направленность в сторону расширения и углубления учения Ч. Дарвина (1809 — 1882) верна. (См. Дарвинизм, Наследственность).

Теория эволюционная — см. Учение эволюционное.

«Тепловая смерть Вселенной» — ошибочный вывод о том, что все виды энергии во Вселенной, в конце концов, должны перейти в энергию теплового движения, которая равномерно распределится по веществу Вселенной, после чего в ней прекратятся все макроскопические процессы.

Этот вывод был сформулирован немецким физиком 1865 г. немецким физиком Р. Клаузиусом (1822 — 1888) на основе второго начала термодинамики (см. Начало термодинамики второе). Для Вселенной в целом обмен энергией, очевидно, исключён. Следовательно, её состояние стремится к наиболее вероятному равновесному состоянию — к состоянию с максимумом энтропии. Такое состояние соответствовало бы «тепловой смерти». Известна попытка опровержения этого вывода в 1872 г. с использованием флуктуационной гипотезы австрийского физика Л. Больцмана (1844 — 1906).

Согласно ей Вселенная извечно пребывает в равновесном изотермическом состоянии, но по закону случая то в одном, то в другом её месте иногда происходят отклонения от этого состояния, они происходят тем реже, чем большую область захватывают и чем значительнее степень отклонения. Современной космологией установлено, что Вселенная нестационарна. Она расширяется, и почти однородное в начале расширения вещество в дальнейшем под действием сил тяготения распадается на отдельные объекты, образуются скопления галактик, галактики, звёзды, планеты. Все эти процессы естественны, идут с ростом энтропии и не требуют нарушения законов термодинамики. Вселенная эволюционирует, оставаясь всегда нестатичной. (См. Модель Вселенной, Энтропия).

Термодинамика (гр. тепло + сила) — раздел физики (см. Физика), изучающий наиболее общие свойства макроскопических систем, находящихся в состоянии термодинамического равновесия, и процессы перехода между этими состояниями. Термодинамика строится на основе фундаментальных принципов — начал (см. Начало термодинамики первое, второе). Термодинамика возникла в 1-й половине 19 в. с развитием теории тепловых машин французского физика С. Карно (1796 — 1832) и установлением закона сохранения энергии немецким врачом (1814 — 1878), английским физиком Дж. Джоулем (1818 — 1889), немецким учёным Г. Гельмгольцем (1821 — 1894). Основные этапы развития термодинамики связаны с именами немецкого физика Р. Клаузиуса (1822 — 1888) и английского физика У. Томсона (1824 — 1907).

Термодинамика неравновесных процессов — раздел физики (см. Физика), изучающий неравновесные процессы (диффузию, вязкость, термоэлектрические явления и др.) на основе общих законов термодинамики (см. Термодинамика). Для количественного изучения неравновесных процессов, в частности определения их скоростей в зависимости от внешних условий, составляются уравнения баланса массы, импульса, энергии, а также энтропии для элементарных объёмов системы (см. Энергия, Энтропия). Термодинамика неравновесных процессов — теоретическая основа исследования открытых систем, в т. ч. живых существ.

Технология (гр. искусство, ремесло + наука) — наука или совокупность сведений о различных способах и процессах производства сырья или продуктов.

Техносфера (гр. техне — умение, мастерство + шар) — 1) часть биосферы, преобразованная людьми с помощью прямого и косвенного воздействия технических средств в целях наилучшего соответствия социально-экономическим потребностям человечества. При существенном ограничении — глобальной рациональности преобразовании с учетом задачи сохранения того типа биосферы, который необходим для жизни и развития человечества — техносфера потенциально становится частью ноосферы. 2) Практически замкнутая будущая регионально-глобальная технологическая система утилизации и реутилизации вовлекаемых в хозяйственный оборот природных ресурсов, рассчитанная на изоляцию хозяйственно-производственных циклов от природного обмена веществ и потока энергии, возможная составляющая часть будущей ноосферы. (См. Биосфера, Ноосфера).

Токи земные (теллурические токи) — естественные электрические токи, протекающие в поверхностных (твёрдой и жидкой) оболочках Земли. Естественные электрические поля могут быть различной природы: электрохимические, фильтрационные, диффузионные, грозового, ионосферного, гидродинамического происхождения и т. д. Если при этом имеются условия для циркуляции зарядов, то возникают земные токи и магнитные поля. В современной геофизике под земными токами понимают, прежде всего, индукционные токи, обусловленные магнитными вариациями различных типов, источники которых расположены в ионосфере и магнитосфере Земли. (См. Геофизика, Земля, Магнетизм земной).

Туманность планетарная — система из звезды, называемой ядром туманности, и симметрично окружающей ее светящейся газовой оболочки. (См. Звезда).

Турбулентность (лат. беспорядочный) — течение жидкости (газа), при котором происходит сильное перемешивание движущейся жидкости (газа), вихревое течение, беспорядочные движения в потоках жидкости, газа, плазмы, в результате которых скорость, давление, плотность, температура потока меняются в пространстве и во времени случайным образом.

У

Универсум — вся объективная реальность во времени и пространстве; в зависимости от трактовок реальности может не совпадать с понятиями «Мир» и «Вселенная».

Управление — функция организованных систем (см. Система) различной природы: биологических, технических, социальных, обеспечивающая сохранение их определённой структуры, поддержание режима деятельности, реализацию их программ. В 20 в. управление стало предметом исследования кибернетики. Современные исследования обнаружили информационную природу управления (см. Информация, Кибернетика).

Условием реализации управления является наличие цели; необходимого отклонения параметров функционирования сложной системы от нормы в границах диапазона, характерного для данной конкретной системы; наличие быстрой обратной связи (от объекта управления к управляющему субъекту); постоянного обмена веществом, энергией и информацией с внешней средой.

Самым сложным является управление в социальных системах, так как представляет собой комплекс управленческих структур взаимосвязанных по вертикали (государственное управление) и по горизонтали (управление в рыночных условиях).

Управление (в биологии) — одна из важнейших функций системы (см. Система). Обеспечение её целостности и определённой структуры, поддержание режима деятельности, включая обменные процессы, рост и развитие, реализацию генетически и экологически заложенных программ и целей с помощью эволюционно закреплённых физико-химических и психолого-поведенческих реакций внутреннего и популяционного взаимодействия и отношений с внешней средой.

Управление в биологии осуществляется с помощью специализированных механизмов, прежде всего нервной и гуморальной систем (через жидкие среды: кровь, лимфа, тканевая жидкость), а также поведенческих особенностей, выражающихся, в частности, в этологическом доминировании, других внутривидовых и межвидовых взаимосвязях. Управление и самоуправление — необходимые свойства всех, биологических систем — от макромолекулы до экосистемы биосферы. (См. Система(ы) биологическая(ие)).

Учение о биосфере — область знания, исследующая историю, структуру и функционирование биосферы (см. Биосфера). Включает ряд научных направлений естественноисторического и общественного профиля. Различают биохимическую, географическую, экологическую и др. концепции учения о биосфере — специфические подходы наук внутри этой области знания. В рамках общей биологии рассматриваются географические (границы биосферы) и биогеохимические (круговорот веществ) подходы к биосфере и воздействие человека на нее. В ходе синтеза знаний при формировании учения оно все больше становится одной из фундаментальных основ «новой» — мегаэкологии. Основы учения о биосфере создал (1863—1945).

Учение о человеке — формирующаяся область знания, рассматривающая человека в целом. Включает ряд фундаментальных (физиология и анатомия человека, социальная экология, психология и т. п.) и прикладных (гигиена и разделы медицины, евгеника, экология города) научных направлений. В том числе и относимых к общественным наукам (такие, как археоэкология — экология древнего человека, учение об этносах — природно-культурных объединениях). (См. Человек)

Учение эволюционное — комплекс знаний об общих закономерностях и движущих силах исторического развития живой природы. Основой эволюционного учения служит утверждение, что все ныне существующие организмы произошли от ранее существовавших путём длительного их изменения под воздействием внешних и внутренних факторов. Эволюционное учение рассматривает изменчивость видов, степень консерватизма наследственности, выясняет условия, причины и закономерности развития органического мира от появления жизни до настоящего времени. (См. Наследственность, Происхождение жизни, Эволюция)

Эволюционные идеи возникли в глубокой древности (около 2,5 тыс. лет до н. э.), они поддерживались античными философами Гераклитом (кон. 6 — нач. 5 вв. до н. э.) и Аристотелем (384 — 322 до н. э.), теплились в эпоху Средневековья. Получили дальнейшее развитие в Новое время в трудах французского естествоиспытателя (1744 — 1829) («Философия зоологии» (1909)) и особенно Ч. Дарвина (1809 — 1882). В 1842 — 1853 гг. английский учёный сформулировал основы современного эволюционного учения — дарвинизма (книга «Происхождение видов путем естественного отбора» вышла в 1859 г.) (см. Дарвинизм). Основой учения служит факт избирательного воспроизведения в ходе естественного отбора некоторого спектра генотипов, изменяющихся в результате мутационного процесса. Эволюционное развитие оказывается направленным в результате прежде возникших предпосылок и нынешних факторов среды. (См. Генотип, Мутагенез).

Ф

Фаги, Фагоцит(ы) (гр. пожиратель + сосуд, клетка) — клетки многоклеточных животных, например формы лейкоцитов (бесцветные клетки крови человека и животных), способные захватывать и переваривать посторонние тела, в частности микробов.

Фагоцитоз — активный захват и поглощение живых клеток (бактерий) их фрагментов одноклеточными организмами или особыми клетками многоклеточных организмов — фагоцитами (см. Фаги). Фагоцитоз — одна из защитных реакций организма при воспалительных процессах. Явление фагоцитоза открыто в 1883 г. русским биологом (1845 — 1916).

Фактор (лат. делающий, производящий) — движущая сила, причина какого-либо процесса, явления.

Фактор экологический — это любой элемент окружающей среды, способный оказывать прямое или косвенное воздействие на живой организм хотя бы на одном из этапов его индивидуального развития (см. Онтогенез), или любое условие среды, на которое организм отвечает приспособительными реакциями. Экологические факторы делятся на абиотические (неживая природа), биотические (живая природа) и антропогенные (деятельность человека).

Факторы среды абиотические — все экологические факторы, относящиеся к неживой природе, совокупности условий неорганической среды, влияющих на организмы. Они делятся на химические, физические, космические, геолого-географические, климатические и др. (См. Климат, Модели климата Земли).

Факторы среды биотические — сумма всех прямых и косвенных воздействий живых организмов друг на друга.

Фенотип (гр. являю, обнаруживаю + форма) — совокупность всех внутренних и внешних признаков и свойств индивида, сформировавшихся на базе генотипа (см. Генотип) в процессе индивидуального развития (см. Онтогенез) и служащих одним из вариантов нормы реакции организма на внешние условия. При относительно одном и том же генотипе (абсолютно идентичного генотипа практически быть не может) в определенных пределах возможны бесчисленные варианты фенотипов (множество пород собак и других домашних животных) (см. Фенотип).

Фермент(ы) (лат. в, внутри + гр. закваска) — биологические катализаторы, по химической природе — белки (см. Белок), иногда рибонуклеиновые кислоты (см. РНК), обязательно присутствующие во всех клетках живого организма. Убыстряя превращения веществ (биохимические реакции), направляют и регулируют обмен веществ.

Ферменты имеют наивысшую активность при определенной кислотности среды, наличии необходимых коферментов и кофакторов, при отсутствии ингибиторов (вещества, снижающие скорость химических, ферментативных реакций или подавляющие их). Поскольку каждый из ферментов катализирует лишь небольшое число веществ (иногда даже одно вещество, изменяя его только в одном направлении), биохимические реакции в клетках идут при участии огромного числа ферментов. Отличие ферментов от химических катализаторов — способность ускорять реакции при обычных условиях: атмосферном давлении, температуре тела организма и т. п. Ферменты снижают энергию активации, т. е. уровень энергии, необходимой для придания молекуле реакционной способности.

Физика (гр. природа) — наука о природе, изучающая простейшие и вместе с тем наиболее общие свойства материального мира. По изучаемым объектам подразделяется на физику: элементарных частиц, атомных ядер, атомов, молекул, твердого тела, плазмы и т. д. К основным разделам теоретической физики относятся: механика, электродинамика, оптика, термодинамика, статистическая физика, теория относительности, квантовая механика, квантовая теория поля. (См. Механика квантовая, Оптика волновая, Оптика геометрическая, Теория относительности, Термодинамика).

Начало развития физики связано с именами Демокрита (р. ок. 470до н. э.), Архимеда и др.; в 17 в. И. Ньютон создаёт классическую механику. В нач. 20 в. рождается квантовая физика М. Планка (1858 — 1947), Э. Резерфорда (1871 — 1937), Н. Бора (1885 — 1962). В 20-x гг. была разработана квантовая механика — теория движения микрочастиц Л. де Бройля (1892 — 1987), Э. Шрёдингера (1887 — 1961), В. Гейзенберга (1901 — 1976), В. Паули (1900 — 1958), П. Дирака (1902 — 1984). Одновременно появилось новое учение о пространстве и времени — теория относительности А. Эйнштейна (1879 — 1955). Во 2-й пол. 20 в. физическое знание обогащается познанием структуры атомного ядра, свойств элементарных частиц Э. Ферми (1863 — 1945) и др., конденсированных сред (1908 — 1968) и др. (См. Атом, Частицы элементарные).

Физика составляет научный фундамент современной техники и её развития, включая такие направления, как ядерная энергетика, космическая техника, квантовая электроника, вычислительная техника, разработка наукоёмких, ресурсосберегающих технологий.

Физика математическая — теория математических моделей физических явлений.

Филогенез (гр. род, племя + развитие) — историческое развитие живой материи, организмов; эволюция органического мира, различных его систематических групп (таксонов), отдельных органов и их систем. Область знаний о филогенезе — филогенетика, филогения. (См. Эволюция).

Филогенетика, филогения — учение о происхождении и путях эволюции отдельных систематических групп (видов, родов и т. п.) и всего органического мира, о филогенезе (см. Филогенез).

Флаттер — процесс спонтанного разрушения конструкций (например, самолетов) в экстремальных условиях.

Флуктуация (лат. колебание) — случайное отклонение системы от её закономерного состояния; случайное отклонение величины, характеризующей систему из большого числа частиц от её среднего значения.

Фотосинтез (гр. свет + соединение, сочетание, составление) — превращение зелёными растениями и фотосинтезирующими микроорганизмами лучистой энергии Солнца в энергию химических связей органических веществ. Механизм фотосинтеза состоит из цепи фаз и окислительно-восстановительных реакций. Пигменты пластид (прежде всего хлорофилл) поглощают свет определенных участков спектра (красные и сине-фиолетовые лучи).

Поглотив квант световой энергии (см. Квант), молекула хлорофилла возбуждается. Квант света срывает электрон с её орбиты, в результате чего молекула хлорофилла окисляется, а электрон присоединяется к веществу-переносчику (акцептору электронов), а затем к другим акцепторам с более низкими окислительно-восстановительными потенциалами. Освобождающаяся энергия используется, прежде всего, на образование нуклеотидов (универсальных аккумуляторов и переносчиков энергии). Химическая энергия идет на синтез органических соединений. (См. Нуклеотиды).

Фотосинтез — важнейший глобальный жизненный процесс, обеспечивающий все земные организмы химической энергией (хемосинтез играет намного меньшую роль). За год на Земле в результате фотосинтеза образуется более 150 млрд. т. органического вещества, усваивается ок. 200 млрд. т. СО2 и выделяется ок. 145 млрд. т. свободного кислорода. Благодаря первичному фотосинтезу в истории Земли появился свободный кислород атмосферы и озоновый экран (озоносфера).

Фотоэффект (гр. свет + лат. исполнение, действие) — освобождение электронов вещества при поглощении веществом электромагнитного излучения (фотонов). (См. Квант, Электрон).

Х

Хаос (гр. зияние, разверстое пространство, пустое протяжение) — термин античной мифологии и философии, означающий неупорядоченное, бесформенное состояние мира до упорядоченного космоса. В этом значении появляется у Гесиода (8—7 вв. до н. э.). В досократовский философии хаос — начало всякого бытия. Платон (428 или 427—348 или 347 до н. э.) называет хаосом первоматерию. Позже хаос начинает пониматься как первозданное беспорядочное состояние элементов, но с присоединением творческого оформляющего начала. В неоплатонизме господствует концепция хаоса как всепорождающего и одновременно всеуничтожающего начала. Ф. Аквинский (1225 или 1226—1274), отрицая существование материи до создания мира, под хаосом понимает пустое пространство Аристотеля (384—322 до н. э.) в котором происходит творение мира из ничего. В Новое время естественные науки отказались признавать хаос в качестве первопотенции мира.

Современная наука синергетика понимает хаос как творческое начало, условие самоорганизации или как очень сложную, ранее недоступную пониманию организацию. Хаосу противостоит порядок (см. Самоорганизация, Синергетика).

Химия (гр. Хемия, одно из древнейших названий Египта) — наука, изучающая превращения веществ, сопровождающиеся изменением их состава и (или) строения. Хим. процессы использовались человечеством уже на заре его культурной жизни. В 3-4 вв. зародилась алхимия, задачей которой было превращение неблагородных металлов в благородные.

С эпохи Возрождения химические исследования всё в большей степени стали использовать для практических целей. Во 2-й пол. 17 в. Р. Бойль (1627 — 1691) дал первое научное определение понятия «химический элемент». Химия как наука становится во 2-й пол. 18 в., когда был сформулирован закон сохранения массы при химических реакциях А. Лавуазье (1743 — 1794). В нач. 19 в. Дж. Дальтон (1766 — 1844) заложил основы химической атомистики, А. Авогадро (1776 — 1856) ввёл понятие «молекула». В 60-х гг. 19 в. (1828 — 1886) создал теорию строения химических соединений, а (1834 — 1907) открыл периодический закон. В современной химии выделяют области: неорганическая химия, органическая химия, физическая химия, аналитическая химия и др. На законах химии базируются многие области знания и практической деятельности. (См. Законы Дальтона, Молекула, Система химических элементов периодическая).

Холизм (гр. целое) — философское направление, рассматривающее природу как иерархию «целостностей», понимаемых как духовное единство; в современном естествознании — целостный взгляд на природу, стремление к построению единой научной картины мира (см. Картина мира научная).

Хромосома(ы) (цвет, краска + тело) — самовоспроизводящийся структурный элемент (органоид) ядра клетки, содержащий ДНК (гены), в которой (которых) заложена генетическая (наследственная) информация. Комплекс ДНК с основным белком-гистоном (дезоксирибонуклеопротеидом) составляет около 90% вещества хромосом. Содержание ДНК в хромосомах постоянно. Число, размер и форма хромосом (их кариотип) строго определены и специфичны для каждого вида. Самоудвоение и закономерное распределение хромосом по дочерним клеткам при их делении обеспечивает передачу признаков от поколения к поколению. (См. ДНК, Информация генетическая, Ядро клеточное).

Ц

Цикл (гр. круг) — совокупность взаимосвязанных явлений, процессов, работ, образующих законченный круг развития в течение какого-либо промежутка времени.

Цикл ресурсный — это совокупность превращений и пространственных перемещений определенного вещества или группы веществ на всех этапах использования его человеком (включая его выявление, подготовку к эксплуатации, извлечение из природной среды, переработку, превращение, возвращение в природу).

Циклы осадочные — это движение питательных элементов между земной корой (почвами и горными породами), гидросферой (водой) и живыми организмами.

Цитогенетика (вместилище, клетка + происхождение) — раздел генетики (см. Генетика), исследующий явления наследственности и изменчивости организмов в связи с их клеточными структурами, прежде всего — хромосомами (см. Хромосома(ы)).

Цитология (клетка + учение) — научная отрасль, изучающая строение, химический состав, функции, индивидуальное развитие и эволюцию клеток живого (см. Клетка). Цитология обычно включают в состав морфологии.

Цитоплазма — одна из основных частей клетки; живая коллоидальная система с упорядоченной субмикроскопической структурой; содержит все органоиды и обуславливает жизнедеятельность клетки в целом. (См. Клетка).

Ч

Частицы виртуальные — частицы, существующие в промежуточных, имеющих малую длительность состояниях, для которых не выполняются обычные соотношения между энергией, импульсом и массой. Другие характеристики виртуальных частиц (электрический заряд, спин, барионный заряд и др.) такие же, как у соответствующих им реальных частиц. (См. Заряд, Импульс, Спин, Энергия).

Частицы элементарные — мельчайшие частицы физической материи. Представления об элементарных частицах отражают ту степень в познании строения материи, которая достигнута современной наукой. Характерная особенность элементарных частиц — способность к взаимным превращениям; это не позволяет рассматривать их как простейшие, неизменные «кирпичики мироздания», подобные атомам Демокрита.

Современные учёные исследуют строение частиц из кварков (см. Кварки). Каждая частица (за исключением истинно нейтральных частиц) имеет свою античастицу. Всего вместе с античастицами открыто более 350 элементарных частиц. Классификация частиц производится по типам фундаментальных взаимодействий, в которых они участвуют, и на основе законов сохранения ряда физических величин: фотон, лептоны, адроны (барионы и мезоны). При столкновениях с элементарными частицами происходят всевозможные превращения их друг в друга. (См. Адроны, Барионы, Лептоны, Мезоны).

Человек — один из видов животного царства с высокоразвитым мозгом, сложной социальной организацией и трудовой деятельностью, формирующих сознание и делающих малозаметными биологические первоосновы организма. Человек — субъект общественно-исторического процесса, развития материальной и духовной культуры на Земле, биосоциальное существо, генетически связанное с другими формами жизни, но выделившееся из них благодаря способности производить орудия труда, обладающее членораздельной речью и сознанием, творческой активностью и нравственным самосознанием.

Одна из важнейших эволюционно-биологических характеристик человека прямохождение и хватательная кисть руки. Местом возникновения рода человека (Homo) была Африка. Отделение ветви человеческих предков от предков обезьян произошло от 6 до 10 млн. лет назад. Вероятные непосредственные предшественники рода — австралопитеки населяли 1,5 — 5,5 млн. лет назад лишь Африку. Они уже передвигались на двух ногах и использовали кости, камни и палки в качестве орудий труда, но их не изготавливали.

Для группы видов хабилис — Человек умелый (Homo habilis), остатки которых обнаружены в Африке и датируются от 2,6 до 3,5 млн. лет назад, было характерно прямохождение современного типа, объединение звуковой сигнализации с орудийной деятельностью; изготовление каменных (галечных) орудий, использование огня. Менее 1 млн. лет назад существовала группа видов или один полиморфный: вид (Homo erectus) — Человек прямоходящий или выпрямленный. Они расселились по Африке, в Азии, в Европе. Эти люди изготовляли ручные каменные рубила. Около 250 тыс. лет назад возникла новая ветвь рода человека — неандертальцы.

Приблизительно 40 — 30 тыс. лет назад возник Нomо sapiens— Человек разумный (кроманьонцы). Произошло совершенствование членораздельной речи, отвлеченное мышление стало правилом, появилась одежда, постройки из костей, шкур и растительных материалов. Произошло расообразование, формирование человечества современного типа около 10 тыс. лет назад. С 40 — 50-х гг. нашего века человек стал приближаться к исчерпанию генетических возможностей биологической эволюции. Её сменила ускоряющаяся биосоциальная эволюция. (См. Эволюция).

«Чёрная дыра» — область пространства, в которой поле тяготения настолько сильно, что вторая космическая скорость (параболическая скорость) для находящихся в этой области тел должна была бы превышать скорость света. Из «чёрной дыры» ничто не может вылететь — ни изучение, ни частицы, так как в природе ничто не может двигаться со скоростью, большей скорости света. Границу области, за которую не выходит свет, называют горизонтом «чёрной дыры». (См. Горизонт событий).

Для того чтобы поле тяготения смогло «запереть» излучение, создающая это поле масса, должна сжаться до объёма с радиусом, меньшим гравитационного радиуса r = 2Gm,/с2, который чрезвычайно мал даже для больших масс (для Солнца r = 3 км). Поле тяготения «дыры» описывается теорией тяготения А. Эйнштейна (1879 — 1955). Согласно этой теории, вблизи «чёрной дыры» геометрические свойства пространства описываются неевклидовой (римановой) геометрией, а время течёт медленнее, чем вдали, вне сильного поля тяготения. По современным представлениям, массивные звёзды, заканчивая свою эволюцию, могут сжаться (сколлапсировать) и превратиться в «чёрную дыру» (см. Коллапс гравитационный).

«Чёрный ящик» — непосредственно не наблюдаемая совокупность неизвестных структур, явлений и свойств, о характере которых можно судить лишь по входу и выходу, т. е. по характеристикам, заметным при поступлении и выходе вещества и энергии из неизвестной совокупности. Кибернетический «черный ящик» рассматривается как действующее целое вне зависимости от его внутреннего строения и свойств. Метод «чёрного ящика» широко используется в биологии. (См. Биология, Кибернетика).

Э

Эволюция (лат. развёртывание) — необратимое и направленное историческое развитие живой природы, сопровождающееся изменением генетического состава популяций, формированием адаптаций, образованием и вымиранием видов, преобразованием экосистем и составленной ими биосферы в целом (См. Адаптация, Биосфера, Экосистема).

Эволюция определяется изменчивостью, наследственностью, естественным отбором организмов (см. Отбор естественный), происходящими на фоне перемен в экосистемах и свойствах геосистем различного иерархического уровня — от элементарных до глобальных. Периоды постепенной эволюции в истории Земли сменялись эволюционными катастрофами как общими, так и захватывавшими отдельные систематические группы организмов.

Эволюция Вселенной — вещество, входящее в состав звёзд, галактик, межгалактического газа и т. п., в прошлом имело иные свойства. Оно прошло стадию чрезвычайно высоких плотностей и температур, ещё недоступных экспериментальной физике. Эта стадия отстоит от современной на 10 — 20 млрд. лет. Первичная материя была распределена однородно и изотропно, без выделенных областей или направлений, и находилась в состоянии повсеместного расширения, ведущего к уменьшению плотности и температуры (время уменьшения температуры вдвое составляло тысячные доли секунды).

При понижении температуры до Т = 1011 К плотность материи должна была уменьшиться до плотности ядерного вещества. С этого момента эволюции становится возможным изучение свойств материи на основе твёрдо установленных ядерной физикой фактов и развитой теории. После снижения; температуры до Т = 4000 К электроны смогли присоединиться к ядрам элементов — наступила эпоха разделения вещества и излучения. Фотоны перестали активно взаимодействовать с веществом, начали распространяться свободно и наблюдаются сейчас в виде равновесного микроволнового фонового излучения (см. Излучение реликтовое, Модель Вселенной).

Вероятно, уже на самых ранних стадиях эволюции Вселенной существовали незначительные отклонения от однородности и изотропии. В последствии возмущения однородности и изотропии стали нарастать благодаря гравитационной неустойчивости. Полагают, что именно такие малые возмущения плотности вещества привели, в конце концов, к образованию наблюдаемой сейчас пространственной структуры в виде галактик и их скоплений.

Современная Вселенная характеризуется высокой степенью однородности и изотропии лишь в больших масштабах, включающих много скоплений галактик, а в меньших масштабах, типичных для отдельных галактик и скоплений — сильной неоднородностью и анизотропией. (См. Анизотропия, Галактика, Скопления звёздные).

Экватор небесный — большой круг небесной сферы (см. Сфера небесная), плоскость которого перпендикулярна оси мира.

Экзобиология (гр. снаружи + жизнь + учение) — комплексная дисциплина, исследующая возможности зарождения и существования жизни, а также её формы вне Земли — на других небесных телах.

Эклиптика — большой круг небесной сферы (см. Сфера небесная), по которому проходит видимое годичное движение центра Солнца. Плоскость эклиптики образует с плоскостью небесного экватора угол 23о 27'. Эклиптика пересекается с небесным экватором в точках весеннего и осеннего равноденствия.

Экология (гр. дом + учение) — область знания, изучающая взаимоотношения организмов и их сообществ с окружающей средой (в том числе с другими организмами и сообществами). Экология традиционно рассматривается как часть биологии. (См. Биология, Среда окружающая).

Она включает экологию особей, экологию популяций, экологию сообществ. В составе экологии рассматривают также экологию растений, экологию животных, эволюционную экологию (исследующую экологические аспекты эволюции) и общую экологию (изучает наиболее общие закономерности взаимоотношений организмов и среды). Формирование новой комплексной экологии, включающей элементы естественных, общественных и технических наук, ещё не закончилось.

Экосистема (гр. дом + целое, составленное из частей) — единый природный комплекс, образованный живыми организмами и средой их обитания, в которой живые и неживые компоненты связаны между собой обменом веществ и энергии. (См. Биоценоз).

Экосфера (гр. дом + шар) — 1) совокупность свойств Земли как планеты, создающих на ней условия для развития жизни (биотоп биосферы) (см. Биосфера, Жизнь). Пространственно включает тропосферу (нижнюю часть атмосферы), всю, гидросферу и верхнюю часть литосферы, свойства которых обусловлены остальными сферами планеты, включая её ядро, а также воздействиями Галактики, Солнца и других планет Солнечной системы; 2) совокупность свойств космического тела и его влияния на среду космического пространства. (См. Атмосфера, Гидросфера, Земля, Литосфера, Солнце).

Экстраполяция (лат. вне + изменяю) — перенесение характеристик (в том числе и количественных) некоторой системы за её границы, на другие системы и явления.

Электрон (е) — стабильная отрицательно заряженная элементарная частица со спином 1/2, массой около 9.10-28 г и магнитным моментом, равным магнетону Бора. Относится к лептонам и участвует в электромагнитном, слабом и гравитационном взаимодействиях. Электрон — один из основных структурных элементов вещества; электронные оболочки атомов определяют оптические, электрические, магнитные и химические свойства атомов и молекул, а также большинство свойств макроскопических тел. (См. Атом, Лептоны, Спин).

Эмбриогенез (гр. зародыш + возникновение, происхождение) — возникновение и развитие зародыша организма.

Энергия (гр. действие, деятельность) — общая количественная мера различных форм движения материи, неукоснительно подчиняющихся закону её сохранения — неуничтожимости и невозможности возникновения из ничего, но только путем закономерного перехода из одной формы в другую. В живой природе — фундамент жизнедеятельности организмов (см. Фотосинтез).

Энергетика Солнечной системы и Земли в значительной мере определяют ход жизненных процессов на планете, а они, в свою очередь, весьма значительно воздействуют на энергетику нашего космического тела. Биосфера закономерно изменяет приход и отражение солнечной энергии, образуя озоновый экран (озоносферу), используя углекислый газ (см. Модели климата Земли) и меняя отражающую способность поверхности земли (её альбедо). Эволюция всегда в определенной мере есть функция энергетики Земли. (См. Биосфера, Земля, Система солнечная).

Энтропия (гр. внутри + поворот) — понятие, впервые введённое в термодинамике (см. Термодинамика) для определения меры необратимого рассеяния энергии. Энтропия широко применяется и в других областях науки: в статистической физике как мера вероятности осуществления макроскопического состояния; в теории информации как мера неопределённости опыта (испытания), который может иметь разные исходы.

Эти трактовки энтропии имеют глубокую внутреннюю связь. Например, на основе представлений об информационной энтропии можно вывести все важнейшие положения статистической физики. В термодинамике понятие «энтропия» было введено 1865 г. немецким физиком Р. Клаузиусом (1822 — 1888), который показал, что процесс превращения теплоты в работу подчиняется определённой физической закономерности — второму началу термодинамики, которое можно сформулировать строго математически, если ввести особую функцию состояния — энтропию. (См. Начало термодинамики второе).

Эпигенез (гр. сверх, после + возникновение, происхождение) — теория, согласно которой в процессе зародышевого развития происходит постепенное и последовательное новообразование органов и частей зародыша из бесструктурной массы оплодотворенного яйца, а не из готовых зачатков. Теория эпигенеза складывалась преимущественно в 17 — 18 вв. Родоначальники учения — У. Гарвей (1578 — 1657), Ж. Бюффон (1707 — 1788), особенно (1734 — 1794). Эпигенез был прогрессивным учением, давшим значительный толчок развитию биологии (см. Биология), поскольку оно исходило из предпосылки об изменяемости растений и животных. Эпигенез был одним из предшественников современной теории эволюции (см. Теория эволюционная, Эволюция). Согласно современным воззрениям, развитие особи определяется микроструктурными особенностями половых клеток, в которых заключена генетическая информация (см. Информация генетическая).

Эпицикл — вспомогательная окружность в геоцентрической системе мира (см. Система мира геоцентрическая), введенная для объяснения сложных движений планет. Предполагалось, что планета двигалась не непосредственно вокруг Земли, а эпициклу. В свою очередь центр эпицикла двигался по второй вспомогательной окружности — деференту, центр которого либо совпадал с центром Земли, либо был близок к нему.

Этология (гр. обычай, характер, нравы + учение) — наука о биологических основах поведения животных. Этология уделяет преимущественное внимание генетически обусловленным (наследственным, инстинктивным) формам поведения, их эволюции. Хотя элементы этологии имелись в трудах естествоиспытателей 18 — 19 вв. эта наука сформировалась в 30-е гг. 20 в. главным образом благодаря работам австрийского ученого К. Лоренца (1903 — 1989) и голландца Н. Тинбергена (1907 — 1988). Термин этология введен в биологию в 1859 г. -Илером (1805 — 1861).

Эукариоты (гр. хорошо + ядро) — все высшие организмы, клетки которых содержат оформленное ядро (см. Ядро клеточное), отделённое от цитоплазмы оболочкой.

Эффект Доплера — изменение частоты колебаний w или длины волны l, воспринимаемой наблюдателем при движении источника колебаний и наблюдателя друг относительно друга. Возникновение эффекта Доплера проще всего объяснить на примере.

Пусть неподвижный источник испускает последовательность импульсов с расстоянием между соседними импульсами l0, которые распространяются в однородной среде с постоянной скоростью v, не испытывая никаких искажений. Тогда неподвижный наблюдатель будет принимать последовательные импульсы через временной промежуток T0 = l0/v. Если же источник движется в сторону наблюдателя со скоростью V, малой по сравнению со скоростью света в вакууме с (V<<c), то соседние импульсы оказываются разделёнными меньшим промежутком времени T = l/v, где l = l0 - VT0.

Я

Явление радиоактивности (лат. испускаю лучи + действенный) — самопроизвольное превращение неустойчивых атомных ядер в ядра других элементов сопровождающееся испусканием частиц или гамма-квантов. Известны 4 типа радиоактивности: альфа-распад, бета-распад, спонтанное деление атомных ядер, протонная радиоактивность. Для радиоактивности характерно экспоненциальное уменьшение числа ядер во времени. Радиоактивность впервые обнаружена французским физиком А. Беккерелем (1852 — 1908) в 1896 г. (См. Атом, Гамма-излучение, Частицы элементарные).

Ядро клеточное — окруженная двумембранной оболочкой (кариолеммой) часть клетки, управляющая синтезом белков, в том числе ферментов (см. Белок, Ферменты) и всеми физиологическими процессами в клетке. По наличию или отсутствию оформленного ядра с обособленным от цитоплазмы генетическим материалом (см. ДНК) организмы делят на эукариоты и прокариоты. Ядро имеет чаще всего округлую или овальную форму. Помимо оболочки, оно содержит ядрышко, хроматин (см. Хромосома(ы)) и кариоплазму (ядерный сок).