В XIX в. считалось, что вещество и поле – это два противоположных или взаимоисключающих вида материи. Однако в результате крупных открытий в физике в конце XIX – начале XX в. обнаружилось, что физический мир един, нет пропасти между веществом и полем: поле, подобно веществу, обладает корпускулярными свойствами, а частицы вещества, подобно полю, – волновыми. Эту удивительную особенность материи назвали корпускулярно-волновым дуализмом(от лат. dualis– «двойственный»). Приведем пример: человек – единое существо, но у него есть физическое тело, или организм, как у любого животного, а также психика, разум, или мышление, духовность. Физическое тело и Мыслящий разум – совершенно разные вещи, однако человек невозможен без того и другого. Следовательно, мы можем сказать, что он характеризуется дуализмом тела и разума. Так и материя по современным представлениям характеризуется дуализмом корпускулярной и волновой природы. Однако это воззрение ХХ в. относится к третьей, или неклассической, научной картине мира, речь о которой впереди.
Неживая и живая природа. Биологическая теория эволюции
Всем хорошо известно, что бесконечно многообразная окружающая нас природа распадается на живую и неживую. Уже в древности людям было вполне понятно, что любой живой организм сильно отличается от любого неживого тела. По современным представлениям невозможно указать только на один какой-нибудь главный признак, по которому и различаются живое и неживое. Современная наука говорит, что таких признаков несколько и наиболее важными являются следующие:
1. Живые организмы характеризуются гораздо более сложным устройством, чем неживые тела. 2. Любой организм для поддержания своей жизнедеятельности получает энергию из окружающей среды. Бо?льшая часть организмов прямо или косвенно использует солнечную энергию. 3. Живые организмы активно реагируют на окружающую среду. Если, например, вы толкнете камень, то он пассивно сдвинется с места, а если толкнуть животное, то оно отреагирует активно: убежит, нападет, изменит форму и так далее. Способность реагировать на внешние раздражения – это всеобщее свойство живых существ, как растений, так и животных. 4. Живые организмы могут не только изменяться, но и усложняться. Так, например, у растения появляются новые ветви, а у животного – новые органы, значительно отличающиеся и по внешнему виду, и по устройству от тех, которые их породили. 5. Все живое размножается. Причем потомство и похоже на родителей, и в то же время чем-то от них отличается. 6. Сходство потомства с родителями обусловлено еще одной важной особенностью живых организмов – способностью передавать потомкам заложенную в них наследственную информацию, которая содержится в генах(от греч. genos– «происхождение») – мельчайших и очень сложно устроенных частицах, находящихся в ядрах клеток живых организмов. Генетический материал направляет развитие организма. Вот почему потомки похожи на родителей. Однако наследственная информация в процессе жизни организма, а также во время передачи несколько искажается или меняется. В связи с этим потомки не только похожи на родителей, но и отличаются от них. 7. Живые организмы хорошо приспособлены к среде своего обитания. Строение птицы, рыбы, лягушки, дождевого червя полностью соответствует тем условиям, в которых они живут. Этого никак нельзя сказать о неживых телах: камню, например, «все равно», где находиться, – он может лежать на дне реки, или валяться в поле, или лететь пущенным из пращи. Однако если мы заставим птицу плавать в речных глубинах, а рыбу – ползать по лесу, то эти живые существа, конечно же, погибнут. Говоря проще, основные отличия живого от неживого заключаются в том, что все живые организмы питаются, дышат, растут и размножаются, а неживые тела не питаются, не дышат, не растут и не размножаются.
Кроме того, живых организмов на планете гораздо больше, чем неживых объектов. К настоящему времени учеными обнаружено и описано более миллиона видов животных, около полумиллиона видов растений, несколько сотен тысяч видов грибов, более трех тысяч видов бактерий. Причем мир живой природы исследован далеко не полностью. Число пока еще не описанных видов живого оценивается по меньшей мере в миллион. Кроме того, огромное количество видов живых организмов давно вымерло. По современным научным данным, за все время развития жизни на Земле существовало приблизительно 500 миллионов видов живых существ. Издавна люди пытались объяснить многообразие живого мира. На протяжении нескольких тысячелетий господствовало очень простое объяснение, будто все виды организмов были созданы однажды Богом в их нынешних формах и больше ни когда не изменялись. Сторонники религиозных представлений считают, что все многообразие организмов, населяющих Землю, явилось результатом Божественного творения мира за шесть дней (так сказано в Библии). Вспомним, что классическое естествознание и неживую природу рассматривало как нечто неизменное, раз и навсегда созданное Богом. Именно под влиянием идеи о неизменности всего живого биология – наука о жизни – долгое время сводилась лишь к описанию многочисленных видов животных и растений. И действительно, если известно, откуда взялась живая природа, а также то, что она неизменна, то остается только ее описать, разбить для удобства все живое на большие группы или классы, то есть создать его классификацию. Наиболее совершенной для своего времени была классификация, созданная известным шведским ученым XVIII в. Карлом Линнеем.
Однако в том же XVIII в. некоторые ученые (например, Жорж Бюффон во Франции, Эразм Дарвин – дед Чарлза Дарвина – в Англии, Иоганн Гете в Германии, Михаил Ломоносов в России) пришли к выводу, что организмы, населяющие Землю, не неизменны, а находятся в состоянии непрерывного развития. Процесс изменения или развития называется в науке эволюцией(от лат. evolutio– «развертывание»). Такой вывод им позволили сделать обнаруженные в разных местах нашей планеты останки животных и растений, существовавших на Земле миллионы лет назад. Они казались странными, так как совершенно не были похожи на современные живые организмы. Из этого различия древних и нынешних форм жизни можно сделать вывод, что живая природа постоянно эволюционирует.
Одним из первых попытался выяснить ход эволюции известный французский биолог XVIII в. Жан Ламарк. (Именно он предложил впервые термин «биология».) Ламарк объяснил изменение видов живых организмов тем, что на них в значительной степени влияет окружающая среда (питание, климат и т. д.), под воздействием которой происходит формирование новых признаков, а также тем, что они передаются по наследству от одного поколения к другому, постепенно приводя к образованию новых видов живых организмов. Создателем стройной и развернутой теории эволюции является знаменитый английский ученый Чарлз Дарвин, который обобщил в середине XIX в. отдельные эволюционные идеи в единое учение. С тех пор эта теория остается самым плодотворным результатом биологической мысли за все время ее существования. Правда, время от времени появляются мыслители, объявляющие, что Дарвин был не прав. Однако ничего достойного взамен его идей они предложить не могут. До сих пор не появилось другой сколько-нибудь значимой теории, которая дала бы объяснение многим загадочным фактам, как это сделала эволюционная теория Дарвина. Более того, сегодня она находит все новые области применения.
Чарлз Дарвин (1809–1882)
Развитие любых видов живых организмов, говорит Дарвин, совершается следующим образом. Поскольку постоянно меняются условия среды их обитания (ландшафт, климат), то неудивительно, что происходят различные изменения и в живых организмах, которые приспосабливаются к новым условиям, чтобы выжить. То есть исчезают одни признаки, выгодные для старых условий, и появляются иные, более отвечающие новым. Эти признаки передаются по наследству последующим поколениям, закрепляются в них, обеспечивая выживание вида, и сохраняются до тех пор, пока изменившиеся условия среды обитания не сделают их невыгодными или гибельными. Приведем простой пример. Туда, где жили серые гусеницы, питающиеся древесной листвой, откудато прилетели птицы и начали поедать гусениц. Серые гусеницы были прекрасно видны на зеленых листьях деревьев и становились легкой добычей птиц. Для выживания гусеницы поменяли свою окраску с серой на зеленую, чтобы сливаться с листьями и быть незаметными. Так происходит формирование нового признака под влиянием изменившихся условий среды обитания. Однако далеко не все особи способны быстро поменять цвет, и поэтому те из них, у которых новый признак появился быстрее, имеют больше шансов на выживание. Их попрежнему серые сородичи обречены на гибель. Следовательно, выживают зеленые гусеницы, которые, размножаясь, передадут своему потомству этот жизненно важный признак. Таким образом изменчивость (происшедшее изменение какого-либо признака или признаков) закрепляется в последующих поколениях наследственностью. Обратим внимание на то, что часть особей, не приспособившихся к новым условиям, погибает, а выживают, наоборот, наиболее приспособившиеся, выработавшие выгодные для жизни новые признаки, которые позволяют им не только выжить, но и размножиться, оставить после себя потомство. Иначе говоря, природа сама производит отбор наиболее сильных и приспособленных к жизни организмов, уничтожая слабых и неприспособленных. Такой отбор в эволюционной теории называется естественным. Он и является, по мнению Дарвина, главной движущей силой эволюции, ее всеобщим законом, которому подчиняется развитие всей живой природы. Изменчивость, наследственность и естественный отбор действовали с незапамятных времен появления живого и привели к поражающему ныне многообразию видов живых организмов.
