Основные положения гипотезы. Гипотезы о происхождении жизни Основные положения гипотезы

Жану-Батисту Ламарку часто приписывают большой прорыв в современной эволюционной теории, потому что он был первым, кто оказался способен предложить механизм, по которому протекал процесс смены видов. Кроме того, он расширил определение эволюционных изменений, сказав, что жизнь начиналась просто и становилась все более сложной. В 1809 году он опубликовал работу «Философия зоологии». В ней он описал часть механизма, с помощью которого в вид постепенно вносились изменения и передавались из поколения в поколение. Его теория также иногда называется теорией трансформации или просто ламаркизмом. Хотя сегодня основные положения теории Ламарка считаются большим шагом вперед в теории эволюции, в течение своей жизни он не получил особого признания.

Пример для объяснения теории Ламарка

Классический пример, используемый для объяснения его концепции — удлиненная шея жирафа. Согласно теории Ламарка, если животному в течение его жизни приходилось долгое время напрягать шею для того, чтобы достать до высоких ветвей, в итоге она начинала вытягиваться. Основным минусом его теории было то, что он не мог объяснить, как это может произойти, хотя обсуждал «естественную тенденцию к совершенству».

Другой пример, который использовал Ламарк, — пальцы ног водоплавающих птиц. Он предположил, что годами напрягая пальцы ног, преодолевая сопротивление воды, эти птицы получили удлиненные перепонки, чтобы лучше плавать. Эти два примера показывают, как использование какого-то органа может изменить характерную черту вида. По тому же принципу Ламарк утверждал, что прекращение подобной работы приводит к атрофированию признака. Крылья пингвинов, например, меньше, чем у других птиц, потому что они не используют их для полетов.

Наследование в теории Ламарка

Второе основное положение эволюционной теории Ламарка было посвящено наследованию приобретенных черт. Ученый считал, что измененные или приобретенные черты могут быть переданы потомству. Жирафы, у которых появились длинные шеи, будут иметь потомство с длинными шеями, а не с короткими. Такой тип наследования иногда называют вторым законом ламаркизма. Но он был опровергнут после открытия наследственной генетики.

Основное положение теории Ламарка о наследовании, которое выдержало испытание временем — идея, что эволюционные изменения происходят постепенно и постоянно. Он изучал древние ракушки и заметил, что чем старше они были, чем проще выглядели. Из этого он пришел к выводу, что виды начали с простоты и последовательно усложнялись или совершенствовались.

Недостатки теории Ламарка

То, что сегодня называют теорией эволюции Ламарка, на самом деле не было его идеей. Имя настоящего ее создателя потерялось в истории. Ламарк описал эту теорию в одной из своих книг. И было очевидно, что изначальная идея была не его собственной. Основные положения теории Ж.-Б. Ламарка стали очень популярны, и в результате идеи стали ассоциироваться с его именем. Современная эпигенетика тоже не является результатом труда этого ученого.

Отсутствие механизма наследственных черт

Основные положения теории Жана-Батиста Ламарка — это теория не эволюции, а адаптации, которая является лишь частью эволюции. Она аналогична естественному отбору, а не эволюционной теории в целом. Теория Ламарка перестала быть популярной, так как было установлено, что ее первый постулат, принцип использования и неиспользования определенных органов, можно применить лишь к небольшому количеству органов, систем или приспособлений. А для большинства наследственных черт такой механизм просто не работает.

Доказательства несостоятельности теории

Основные положения эволюционной теории Жана-Батиста Ламарка не прошли практической проверки. У взрослого жирафа не происходит удлинения шеи в течение его жизни независимо от того, насколько трудно ему дотянуться до высоких ветвей. Некоторые системы органов фактически деградируют из-за чрезмерного использования. Постоянное использование суставов не делает их сильнее, а наоборот, ускоряет артритическую деградацию. И некоторые приспособления используются только один раз в жизни любого животного, например, нерестовое поведение лососей. Если родитель использует адаптацию только один раз, а затем умирает, возникает вопрос, как могут произойти какие-либо изменения от повторного использования или отказа от использования, чтобы перейти на всех потомков.

Наследственность и потомство

Наконец, если бы этот принцип был общим для всех животных, можно было бы ожидать, что потомство, родившееся в конце жизни родителя, будет иметь более развитые приобретенные характеристики, чем то потомство, которое родилось в начале его жизни. Поскольку родитель жил дольше и у него было больше времени, чтобы приобрести больше характеристик, переданные черты могли быть совсем другими. Кроме того, были найдены убедительные доказательства несостоятельности основных положений эволюционной теории Ж.-Б. Ламарка, потому что многие приобретенные черты не передаются по наследству. Но все же эти черты по-прежнему развивались и менялись с течением времени. Это говорит о том, что механизм наследования, названный Ламарком, не может быть основной причиной приспособительных изменений в процессе эволюции. Но с другой стороны, это не исключает возможности того, что механизмы, описанные ученым, могут быть ответственны за некоторые эволюционные адаптации как незначительные. Но до сих пор не было ни одного наблюдения какого-либо признака, развивающегося в результате передачи приобретенных характеристик.

Что такое эпигенетика

Эпигенетика — это механизм, с помощью которого родитель иногда в ответ на стимулы внешней среды различного рода может изменить экспрессии генов или фенотип клетки без изменения ДНК. Это в основном частный пример нормальной фенотипической пластичности, в котором организм может изменить картину экспрессии генов подмножеств собственных клеток в ответ на экологические триггеры. Это может произойти в гаметах, поэтому оказывает влияние на потенциальное потомство. Но это ни в коем случае не «наследование приобретенных характеристик», как говорилось в основных положениях теории Ламарка. Новых характеристик не приобретается. Гены, чьи модели экспрессии изменились, уже были там и не изменяются. Другими словами, потенциал для фенотипической пластичности был там, эволюционировав, предположительно, через дарвиновские механизмы за несколько поколений до этого.

Отличие одноклеточных и многоклеточных организмов

Все что изменилось — это выражение фенотипа. За исключением дополнительных мутаций, что является нео-дарвиновским механизмом, не происходит постоянного изменения в наследуемой информации, передаваемой будущим поколениям в долгосрочной перспективе. Таким образом, все то, что потомство в конечном итоге выражает, не является новой или измененной характеристикой вообще, а выступает чертой, которую родители всегда имели возможность выразить. Но стоит отметить, что все вышесказанное относится в первую очередь к многоклеточным формам жизни, которые были основными типами организмов, с которыми биологи были связаны во время Ламарка и Дарвина. Если говорить об основных положениях теории Ламарка, то стоит упомянуть, что в области одноклеточной жизни различие между новой мутацией и «приобретенной характеристикой» довольно размыто и более или менее сводится к вопросу семантики.

Гипотеза - это довод о том или ином явлении, который основывается на субъективном взгляде человека, направляющего свои действия в какую-нибудь установленную сторону. Если результат человеку пока неизвестен, то создается обобщенное предположение, а проверка его позволяет скорректировать общую направленность работы. Это и есть научное понятие гипотезы. Можно ли упростить значение этого понятия?

Объяснение «не научным» языком

Гипотеза - это способность предугадывать, прогнозировать результаты работы, и это важнейшая составляющая фактически каждого научного открытия. Она помогает просчитать будущие ошибки и промахи и понизить их количество в разы. При этом гипотезу, рожденную непосредственно во время работы, можно доказать частичным образом. При известном итоге в предположении нет смысла, и тогда гипотезы не выдвигаются. Вот такое простое определение понятия гипотезы. Теперь можно говорить о том, как она строится, и обсудить самые интересные ее виды.

Как рождается гипотеза?

Создание довода в человеческой голове - непростой мыслительный процесс. Исследователь обязан уметь создавать и обновлять полученные знания, а также он должен отличаться такими качествами:

1. Проблемное видение. Это способность показывать пути научного развития, устанавливать его главные тенденции и связывать разобщенные задачи воедино. Складывает проблемное видение с уже полученными навыками и знаниями, чутьем и способностями человека в исследовательском деле.
2. Альтернативный характер. Эта черта позволяет человеку делать интереснейшие выводы, находить совершенно новое в известных фактах.
3. Интуиция. Этот термин обозначает бессознательный процесс, и он не основывается на логических доводах.

В чем состоит суть гипотезы?

Гипотеза отражает объективную действительность. В этом она сходна с разными формами мышления, но она также и отличается от них. Главная специфика гипотезы состоит в том, что она отображает в материальном мире факты в предположительном ключе, она не утверждает категорически и достоверно. Потому гипотеза - это предположение.

Всем известно, что при установлении понятия через ближайший род и отличие потребуется указать еще и на отличительные признаки. Ближайшим родом для гипотезы в виде какого-либо результата деятельности является понятие «предположения». В чем же отличие гипотезы от догадки, фантазии, предсказывания, угадывания? Самые шокирующие гипотезы не строятся на одних домыслах, у всех них есть определенные признаки. Чтобы ответить на этот вопрос, потребуется выделить существенные признаки.

Признаки гипотезы

Если говорить об этом понятии, то стоит установить его характерные признаки.

1. Гипотеза - это особая форма развития научных знаний. Именно гипотезы позволяют науке переходить от отдельных фактов к определенному явлению, обобщению знаний и познанию законов развития того или иного явления.
2. Гипотеза строится на выдвижении предположений, что связано с теоретическим пояснением определенных явлений. Это понятие выступает в качестве отдельного суждения или же целой линейки взаимосвязанных суждений, закономерных явлений. Суждения - это всегда проблематично для исследователей, ведь в этом понятии говорится о вероятностном теоретическом знании. Случается, что гипотезы выдвигаются на основе дедукции. В пример можно привести шокирующую гипотезу К. А. Тимирязева о фотосинтезе. Она подтвердилась, но изначально все началось из предположений в законе сохранения энергии.
3. Гипотеза - это обоснованное предположение, которое строится на каких-то конкретных фактах. Потому гипотезу нельзя назвать хаотичным и неподсознательным процессом, это вполне логически стройный и закономерный механизм, который позволяет человеку расширить свои знания для получения новой информации - для познания объективной действительности. Опять же можно вспомнить шокирующую гипотезу Н. Коперника о новой гелиоцентрической системе, в которой раскрывалась идея о том, что Земля вращается вокруг Солнца. Все свои идеи он изложил в труде «О вращении небесных сфер», все догадки опирались на реальную фактическую базу и показывалась несостоятельность тогда еще действующей геоцентрической концепции.

Эти отличительные черты, взятые вместе, позволят отличать гипотезу от иных видов предположения, а также установить ее сущность. Как видите, гипотеза - это вероятностное предположение о причинах того или иного явления, достоверность которого сейчас не может быть проверена и доказана, однако это предположение позволяет объяснить некоторые причины явления.

Важно помнить, что термин «гипотеза» всегда употребляется в двояком значении. Под гипотезой понимают предположение, которое поясняет какое-то явление. Также о гипотезе говорят как о приеме мышления, выдвигающем какое-то предположение, а после строящем развитие и доказательство этого факта.

Гипотеза частенько строится в виде предположения о причине минувших явлений. Как пример можно привести наши познания о формировании Солнечной системы, земного ядра, о рождении Земли и так далее.

Когда гипотеза прекращает существовать?

Подобное возможно лишь в паре случаев:

1. Гипотеза получает подтверждение и превращается в уже достоверный факт - становится частью общей теории.
2. Гипотеза опровергается и становится только ложным знанием.

Подобное может произойти во время проверки гипотез, когда накопленных знаний достаточно для установления истины.

Что входит в структуру гипотезы?

Строится гипотеза из следующих элементов:

• основание - накопление разных фактов, утверждений (обоснованных или нет);
• форма - накопление разных умозаключений, что приведут от основания гипотезы к уже предположению;
• предположение - выводы из фактов, утверждений, которые описывают и обосновывают гипотезу.

Стоит отметить, что гипотезы всегда одинаковы по логической структуре, но они различаются по содержанию и выполняемым функциям.

Что можно сказать о понятии гипотезы и видах?

В процессе эволюции знаний гипотезы начинают различаться по познавательным качествам, а также по объекту исследования. Остановимся детальнее на каждом из этих видов.

По функциям в познавательном процессе различают гипотезы описательные и объяснительные:

1. Описательная гипотеза - это высказывание, в котором говорится о присущих исследуемому объекту свойствах. Обычно предположение позволяет ответить на вопросы «Что представляет собой тот или иной предмет?» или же «Какими свойствами наделен предмет?». Данный тип гипотезы может выдвигаться для того, чтоб выявлять состав или структуру объекта, раскрывать его механизм действия или особенности его деятельности, определять функциональные особенности. Среди описательных гипотез встречаются экзистенциальные гипотезы, которые говорят о существовании какого-то объекта.
2. Объяснительная гипотеза - это высказывание, построенное на причинах появления того или иного объекта. Такие гипотезы позволяют объяснить, почему произошло определенное событие или же каковы причины появления какого-либо предмета.

История показывает, что с развитием знаний появляется все больше экзистенциальных гипотез, которые рассказывают о существовании конкретного объекта. Дальше появляются описательные гипотезы, которые рассказывают о свойствах тех объектов, а уже в завершении рождаются объяснительные гипотезы, которые раскрывают механизм и причины появления объекта. Как вы видите, происходит поэтапное усложнение гипотезы в процессе познания нового.

Какие гипотезы бывают по объекту исследования? Различают общие и частные.

1. Общие гипотезы помогают обосновать предположения о закономерных связях и эмпирических регуляторах. Они выполняют роль своеобразных строительных лесов в развитии научных познаний. Как только гипотезы доказаны, они становятся научными теориями и вносят свой вклад в науку.
2. Частная гипотеза - это предположение с обоснованием о происхождении и качестве фактов, событий или явлений. Если было единичное обстоятельство, которое стало причиной появления иных фактов, то познание обретает форму гипотез.
3. Есть еще такой вид гипотезы, как рабочая. Это выдвигаемое на первых порах исследования предположение, которое является условным допущением и позволяет скомбинировать факты и наблюдения в единое целое и придать им первоначальное пояснение. Главная специфика рабочей гипотезы состоит в том, что она принимается условно или временно. Исследователю крайне важно систематизировать полученные знания, данные в начале исследования. После их потребуется обработать и наметить дальнейший путь следования. Рабочая гипотеза как раз и нужна для этого.

Что такое версия?

Понятие научной гипотезы уже выяснили, но вот существует еще один такой необычный термин - версия. Что это такое? В политическом, историческом или социологическом исследовании, а также в судебно-следственной практике часто при пояснении тех или иных фактов или их совокупности выдвигается ряд гипотез, которые по-разному могут объяснить факты. Вот такие гипотезы называются версиями.

Версии бывают общими и частными.

1. Общая версия - это предположение, которое рассказывает о преступлении в целом в виде единой системы из определенных обстоятельств и действий. Данная версия отвечает не на один, а на целый ряд вопросов.
2. Частная версия - это предположение, которое объясняет отдельные обстоятельства какого-то преступления. Из частных версий строится уже одна общая.

Каким нормам обязана отвечать гипотеза?

Само понятие гипотезы в нормах права должно отвечать некоторым требованиям:

• она не может иметь несколько тезисов;
• суждение обязано быть оформлено понятно, логично;
• довод не должен включать в себя суждения или понятия двусмысленного характера, которые еще не могут быть разъяснены исследователем;
• суждение обязано включать метод решения проблемы, дабы стать частью исследования;
• при изложении предположения запрещается использовать ценностные суждения, ведь гипотеза должна подтверждаться фактами, после она будет проверяться и применяться к широкому кругу;
• гипотеза должна отвечать заданной теме, предмету исследования, задачам; все предположения, неестественно привязанные к теме, отсеиваются;
• гипотеза не может противоречить уже имеющимся теориям, однако есть и исключения.

Как разрабатывается гипотеза?

Гипотезы человека представляют собой мыслительный процесс. Конечно же, представить общий и единый процесс построения гипотезы трудно: все из-за того, что условия для разработки предположения зависят от практической деятельности и от специфики той или иной проблемы. Однако возможно все же выделить общие границы этапов мыслительного процесса, которые приводят к появлению гипотезы. Это:

• выдвижение гипотезы;
• развитие;
• проверка.

Теперь потребуется рассмотреть каждый этап возникновения гипотезы.

Выдвижение гипотезы

Для выдвижения гипотезы потребуется иметь некоторые факты, относящиеся к определенному явлению, и они должны обосновывать вероятность предположения, пояснять неизвестное. Поэтому вначале происходит сбор материалов, знаний и фактов, относящихся к определенному явлению, которое будет в дальнейшем поясняться.

На основании материалов высказывается предположение о том, что же представляет собой данное явление, или, другими словами, формулируется гипотеза в узком смысле. Предположение в данном случае представляет собой некое суждение, которое высказывают в результате обработки собранных фактов. Факты, на которых сделана гипотеза, можно логически осмыслить. Вот так появляется основное содержание гипотезы. Предположение должно отвечать на вопросы о сущности, причинах возникновения явления и так далее.

Развитие и проверка

После выдвижения гипотезы начинается ее развитие. Если предполагать выдвинутое предположение правдивым, то должен появиться ряд определенных следствий. При этом логические следствия нельзя отождествлять с выводами причинно-следственной цепи. Логическими следствиями являются мысли, которые поясняют не только обстоятельства явления, но и причины его возникновения и так далее. Сопоставление фактов из гипотезы с уже установленными данными позволяет подтвердить или опровергнуть гипотезу.

Такое возможно только в результате проверки гипотезы на практике. Гипотеза всегда порождается практикой и только практика может решить вопрос о том, является ли гипотеза правдивой или ложной. Проверка на практике позволяет трансформировать гипотезу в достоверное знание о процессе (ложный он или истинный). Потому не стоит сводить истинность гипотезы к определенному и единому логическому действию; при проверке на практике применяются разные методики и способы доказательства или опровержения.

Подтверждение или опровержение гипотезы

Гипотеза работы в научном мире применяется часто. Этот способ позволяет подтвердить или опровергнуть отдельные факты в юридической или экономической практике через восприятие. Примерами можно назвать открытие планеты Нептун, обнаружение чистой воды в озере Байкал, установление островов в Ледовитом океане и так далее. Все это когда-то было гипотезами, а сейчас - научно установленные факты. Проблема состоит в том, что в некоторых случаях с практикой трудно или же невозможно действовать, и проверка всех предположений не является возможной.

К примеру, сейчас есть шокирующая гипотеза о том, что современный русский язык глуше древнерусского, но проблема в том, что сейчас услышать устную древнерусскую речь невозможно. Нереально проверить на практике, постригался ли в монахи русский царь Иван Грозный или нет.

В случаях выдвижения прогностических гипотез нецелесообразно ожидать их непосредственного и прямого подтверждения на практике. Потому в научном мире пользуются таким логическим доказательством или опровержением гипотез. Логическое доказательство или же опровержение протекает опосредованным путем, ведь познаются явления из прошлого или сегодняшнего времени, недоступные для чувственного восприятия.

Главные пути логического доказательства гипотезы или ее опровержения:

1. Индуктивный путь. Более полное подтверждение или опровержение гипотезы и выведение из нее некоторых следствий благодаря аргументам, которые включают в себя законы и факты.
2. Дедуктивный путь. Выведение или опровержение гипотезы из ряда других, более общих, но уже доказанных.
3. Включение гипотезы в систему научного знания, где она согласуется с другими фактами.

Логическое доказательство или опровержение может протекать в прямой или косвенной форме доказательства или опровержения.

Важная роль гипотезы

Раскрыв проблему сущности, структуры гипотезы, стоит отметить еще и ее важную роль в практической и теоретической деятельности. Гипотеза - это необходимая форма развития научных знаний, без нее невозможно понять что-то новое. Она играет важную роль в научном мире, служит фундаментом при формировании фактически каждой научной теории. Все существенные открытия в науке возникали далеко не в готовом виде; это были самые шокирующие гипотезы, которые порой не желали даже рассматривать.

Все всегда начинается с малого. Вся физика была построена на бесчисленных шокирующих гипотезах, которые подтверждались или опровергались благодаря научной практике. Потому стоит упомянуть некоторые интересные идеи.

1. Некоторые частицы движутся из будущего в прошлое. У физиков есть свой свод правил и запретов, которые принято считать каноном, но вот с появлением тахионов, казалось бы, все нормы пошатнулись. Тахион - это частица, которая может нарушать все принятые законы физики сразу: масса ее мнимая, а двигается она быстрее скорости света. Была выдвинута теория о том, что тахионы могут двигаться обратно во времени. Ввел частицу теоретик Джеральд Фейнберг в 1967 году и объявил, что тахионы - это новый класс частиц. Ученый утверждал, что это фактически обобщение антиматерии. У Фейнберга была масса единомышленников, и идея прижилась на долгое время, впрочем, опровержения все же появились. Тахионы не ушли из физики совсем, но их все же никто не сумел обнаружить ни в космосе, ни в ускорителях. Если бы гипотеза была верной, люди бы могли связываться со своими предками.
2. Капля водяного полимера может уничтожить океаны. Эта одна из самых шокирующих гипотез говорит о том, что воду можно трансформировать в полимер - это компонент, в котором отдельные молекулы становятся звеньями большой цепи. При этом свойства воды должны меняться. Гипотезу выдвинул химик Николай Федякин после эксперимента с водяным паром. Гипотеза долгое время пугала ученых, ведь предполагалось, что одна капля водного полимера может превратить всю воду планеты в полимер. Впрочем, опровержение самой шокирующей гипотезы не заставило себя ждать. Опыт ученого повторили, подтверждений теории не нашлось.

Подобных самых шокирующих гипотез была масса в свое время, однако многие из них не подтверждались после ряда научных экспериментов, но о них не забывали. Фантазия и научные обоснования - вот два главных компонента для каждого ученого.

1. Все живые организмы эволюционируют.

2. Движущие силы эволюции и механизм изменений организмов - это:

■ прямое влияние условий окружающей среды , которые изменяются;

■ внутреннее стремление к прогрессу и влияние условий обусловливают появление полезных признаков;

■ упражнения или невправляння органов ведет к развитию этих признаков;

■ наследования организмами только полезных признаков .

3. Эволюция - это непрерывный процесс приобретения полезных признаков.

4. Результатом эволюции является не только возникновения полезных изменений, но и градация организмов - ступенчатое осложнения органического мира.

5. Жизнь непрерывно самозароджуеться, поэтому существуют виды, которые находятся на разных ступенях лестницы.

6. Живая природа - ряд особей, которые непрерывно меняются и которые человек только в воображении объединяет в виды.

В гипотезе Ж.-Б. Ламарка есть серьезные недостатки: он неправильно объяснял движущие силы эволюции, не признавал виды как реально существующие категории, признавал появление и наследования только полезных признаков.

Успехи биологии в первой половине XIX века как предпосылка дальнейшего развития эволюционного учения

Первая половина XIX века ознаменовалась многими открытиями в различных областях биологии.

Успехи биологии в первой половине XIX века

наука	фамилии ученых	успехи науки
цитология	М. Шлейден, Т. Шванн, К. Бэр, Р. Вирхов и др.	Создание клеточной теории
эмбриология		Открытие зародышевых листков и исследование основных этапов эмбриогенеза у позвоночных животных
палеонтология		Установил, что каждому геологической эпохе соответствует определенный набор ископаемых видов
биогеография	А. Гумбольдт, П. С. Паллас	Установлено, что различия в заселении разных континентов и островов тем больше, чем больше они изолированы друг от друга
биохимия		Установил участие живых существ в круговороте веществ

Итак, успехи естественных наук, а также географические открытия, практика сельского хозяйства стали предпосылками дальнейшего развития эволюционного учения, поскольку появилось много новых данных о строении и жизнедеятельности живых организмов, об изменяемости живой природы, что требовало систематизации и теоретического объяснения. В обществе возникла потребность в теории, которая бы смогла объяснить, как и почему меняются организмы.

Основные положения эволюционного учения Ч. Дарвина Английский ученый Чарлз Дарвин (1809-1882) - один из самых биологов мира. Его эволюционная гипотеза, известная под названием "дарвинизм", более 100 лет была

теоретическим основанием биологии. Основными научными трудами Дарвина является "Происхождение видов путем естественного отбора" (1859), "Изменение домашних животных и культурных растений» (1868), "Происхождение человека и половой отбор" (1871), "Самоопыление и перекрестное опыление" (1876) и др.

Движущими силами эволюции Дарвин считал наследственную изменчивость и естественный отбор. Дарвин собрал многочисленные доказательства изменчивости организмов, проживающих у человека, и организмов разных видов в природе. В условиях одомашнивания на основе наследственной изменчивости организмов путем искусственного отбора человек создал многочисленные породы домашних животных и сорта культурных растений.

Аналогично Дарвин пришел к выводу, что и в естественных условиях действует фактор, направляющий эволюцию организмов, - естественный отбор. Дарвин показал, что в природе организмам любого вида свойственна постоянная борьба за существование, состоящий из их взаимодействий с факторами внешней среды и внутри- и межвидовой конкуренции. Результатом наследственной изменчивости организмов и борьбы за существование является естественный отбор - преимущественное выживание и участие в размножении наиболее приспособленных особей каждого вида. Следствием естественного отбора является адаптации, видообразования и прогрессивная эволюция живой природы. Частный случай естественного отбора - половой, что обеспечивает развитие признаков, связанных с функцией размножения.

Основные положения теории эволюции Дарвина

1. Эволюция заключается в непрерывных приспособительных изменениях видов.

2. Каждый вид способен к неограниченному размножению.

3. Движущие силы эволюции и механизм изменений организмов:

Основой для эволюции является неопределенная (наследственная ) изменчивость : изменения у организмов могут быть полезны, вредны или нейтральные;

Неограниченному размножению препятствует ограниченность жизненных ресурсов и большая часть особей погибает в борьбе за существование,

выборочное выживание и размножение наиболее приспособленных особей

Ч. Дарвин назвал естественным отбором .

Движущие силы эволюции по Дарвину
Неопределенная (наследственная ) изменчивость	Изменения, которые возникают индивидуально у каждого организма независимо от воздействий окружающей среды и могут передаваться потомкам
Борьба за существование	Вся совокупность взаимосвязей между организмами и ризнмы факторами окружающей среды. Есть три формы борьбы за существование: внутривидовая, межвидовая то взаимодействие с силами неживой природы
естественный отбор	Процесс, который проявляется в преобладающем выживании и размножении наиболее приспособленных к условиям существования организмов вероятно-И го вида и гибели менее приспособленных

4. Под действием естественного отбора группы особей одного вида накапливают из поколения в поколение различные приспособительные признаки и превращаются в новые виды.

5. Новые породы животных и сорта растений образуются под воздействием искусственного отбора .

Значение теории эволюции Дарвина для развития естествознания было очень большим: а) было раскрыто научные основы движущих сил эволюции и этим утверждено исторический метод познания, который ориентировал исследователей не только на описание явлений природы, а и на объяснение их сути, на установление причин явлений, этапов развития; б) доказано, что движущие силы развития природы содержатся в ней самой.

В то же время, учитывая тогдашний уровень развития биологии, учения Ч. Дарвина имело ряд недостатков: оставалась невыясненной природа наследственной изменчивости, элементарной единицей эволюции считалась особь, на которую действует естественный отбор, понятие "вид" осталось таким же, как его предложил К. Линней.

РАЗДЕЛ «Сопротивление материалов»

Основные положения. Основные гипотезы и допущения. Виды нагрузок и основных деформаций.

Сопротивление материалов – есть наука о прочности и деформации тел, элементов машин и сооружений. Прочностью – называется способность материала конструкций и их элементов сопротивляться действию внешних сил не разрушаясь. С опромат рассматривает методы расчетов элементов конструкций на прочность, жесткость и устойчивость. Р асчеты на прочность дает возможность определить размеры и формы детали выдерживающих заданную нагрузку при наименьшем затрате материала. Под жесткостью понимается способность тела или конструкции сопротивляться образованию деформации. Расчеты на жесткость гарантируют что изменение формы и размеров конструкции и их элементов не превысят допускаемых норм. Под устойчивостью понимается способность конструкции сопротивляться усилиям, которые пытаются вывести ее из состояния равновесия. Расчеты на устойчивость предотвращают возможность внезапной потери устойчивости и искривления длин деталей. На практике в большинстве случаев приходиться иметь дело с конструкциями сложной формы, но их можно представить себе состоящих из отдельных простых элементов (брусьев, массивов). Основным расчетным материалом сопромата является брус, то есть тело поперечные размеры которого малы по сравнению с длиной. Способность материала устранять деформацию после прекращения действия внешних сил называется упругостью . Основные гипотезы и допущения: 1) гипотеза о отсутствии первоначальных внутренних усилий – предположим что если нет причин вызывающих деформацию тела (нагрузки) то во всех его точках все его усилия равны 0, таким образом не принимается во внимание силы взаимодействия между частями и загруженного тела. 2) допущение об односторонности материала, физика – механические свойства тела могут не одинаковы в разных точках. 3) допущение о непрерывности материала, материал любого тела имеет непрерывное строение и представляет собой сплошную среду. 4) допущение об изотропности материала, предположим, что материал тела во всех направлениях обладает одинаковыми свойствами. Материал имеющий не одинаковые свойства в разных направлениях называют анизотропными (древесина). 5) допущение об идеальной упругости, предположим что в известных пределах нагружение материала обладает идеальной упругостью, то есть после снятия нагрузки деформация полностью исчезает.

Изменение линейных и угловых размеров тела называют соответственно линейной и угловой деформацией.1)допущение о малости перемещения или принцип начальных рамеров. 2) допущение о линейной деформации тел, перемещение точек и сечений упругого тела в известных пределах нагружен пропорционально силам вызываемые эти перемещения. 3) гипотеза плоских сечений. Виды нагрузок и основных дефонмаций: Поверхностные нагрузки бывают сосредоточенными или распределенными в зависимости от характера действия нагрузки подразделяется на статистические и динамические. Статистическими называются нагрузки числовое значение, направление и место которых остается постоянными иди меняется медленно и не значительно. Динамическими называются нагрузки характеризующиеся быстрым сцеплением во времени их направления или месте положения. Основные виды деформаций: 1) растяжение – цепи; 2) сжатие – колонны; 3) сдвиг – заделки, шпонки. Деформацию сдвига доведенную до разрушения материала называют срезом. 4) Кручение 5)изгиб – балки, оси.

Метод сечений. Напряжение.

Метод сечений заключается в том что тело мысленно рассекается плоскостью на 2 части, любая из которых отбрасывается и в замен ее к оставшемуся сечению прикладывают силы действующие до разреза, оставленную часть рассматривают как самостоятельное тело, находящееся в равновесии под действием внешних и приложенных к сечению внутренних сил. Согласно 3 му закону Ньютона внутренние силы, действующие в сечении оставшейся и отброшенной частей тела равны по модулю, но противоположны следовательно рассматриваем равновесие любой из 2 частей рассеченного тела мы получили одно и тоже значение внутренних сил. Рисунок страница 8 в лекциях.

Виды деформаций. Закон Гука при растяжении и сжатии.

При разных деформациях поперечного сечения бруса возникают различные внутренние факторы:

1)в сечении возникает только продольная сила N, в этом случае эта деформация – растяжение если сила направлена от сечения.2) в чечении возникает только поперечная сила Q в этом случае эта деформация сдвига.3) в сечении возникает только крутящий момент Т в этом случае это деформация кручения.4) в сечении возникает изгибающий момент М в этом случае это деформация чистого изгиба, если в сечении одновременно возникает и М и Q то изгиб поперечный.

Закон Гука справедлив лишь в определенных пределах нагрузки. Нормальное напряжение прямо пропорционально относительному удлинению или укорочению. Е – коэффициент пропорциональности (модуль продольной упругости) характеризует жесткость материала, т.е. способность сопротивляться упругим деформациям растяжения или сжатия.

Напряжение и продольная деформация при растяжении и сжатии. Расчеты на прочность при растяжении и сжатии.

В результате проведения механических испытаний установили предельное напряжение, при котором происходит нарушение работы или разрушение материала детали конструкции. Для обеспечения прочности детали необходимо чтобы возникающее в них в процессе эксплуатации напряжения были меньше предельных.
коэффициент запаса прочности.
;S – называют допускаемым коэффициентом прочности. Он зависит от свойств, качества и однородности материала. Для хрупких S=2 – 5, для древесины 8 – 12.
допускаемое напряжение.
условие прочности при растяжении и сжатии.

Растяжение или сжатие называют такой вид деформации, при котором в любом сечении бруса возникает только продольная сила. Брусья с прямолинейной осью (прямые брусья) работающие на растяжение или сжатие называют стержнями. При растяжении справедлива гипотеза плоских сечении, то есть все волокна бруса удлиняются на одну и ту же величину. При растяжении и сжатии в поперечных сечениях бруса возникают только нормальные напряжения равномерно распределенные по сечению.
форма сечения на напряжение не влияет. Во всех сечениях бруса напряжение распределено равномерно и в сечении где к брусу вдоль оси приложена сосредоточенная сила значение продольной силы и напряжения меняется скачкообразно.
относительное удлинение.

Физические основы прочности. Диаграмма растяжения низкоуглеродистой стали.

График… страница 14 в лекциях. Описываешь: 3 прямые параллельные друг другу пунктиром под углом 30 градусов. Треугольник небольшой около начала координат. Точки расскажи где какие.

называют то наибольшее напряжение до которого деформации растут пропорционально нагрузке, то есть справедлив закон Гука.точка А соответствует другому пределу, который называется пределом упругости.

Напряжение упругости это напряжение до которого деформации практически остаются упругими.

С-предел текучести – напряжение при котором в образце появляется заметное удлинение без повышения нагрузки. В – временное сопротивление или предел прочности. временным сопротивление называют условное напряжение равное отношению максимальной силы, которую выдерживает образец к первоначальной площадке поперечного сечения, при достижении временного сопротивления, на растягиваемом образце образуется сужение – шейка, то есть начинается разрушение образца. Говориться об условном напряжении так как в сечении шейки напряжение будет большим. М- соответсввет напряжению возник. В наименьшем поперечном сечении в момент разрыва – напряжение разрыва.
.

Статически неопределимые стержневые системы. Уравнение совместности перемещений.

Статически неопределимые системы – это упругие стержневые системы (конструкции), в которых количество неизвестных внутренних усилий и ре-акций опор больше числа уравнений статики, возможных для этой системы.

Кроме уравнений статики для расчета таких систем (конструкций) приходится привлекать дополнительные условия, описывающие деформацию элементов данной системы. Их условно называют уравнениями перемещений или уравнениями совместности деформаций (а сам метод решения иногда называют методом сравнения деформаций).

Степень статической неопределимости системы – это разность между чис-лом неизвестных и числом независимых уравнений равновесия, которые можно составить для данной системы.

Количество дополнительных уравнений перемещений, необходимых для рас-крытия статической неопределимости, должно быть равно степени статиче-ской неопределимости системы.

Уравнения совместности перемещений называются каноническими уравнениями метода сил, поскольку они записываются по определенному закону (канону). Эти уравнения, количество которых равно числу лишних неизвестных, совместно с уравнениями равновесия позволяют раскрыть статическую неопределимость системы, т. е. определить значения лишних неизвестных.

Формула для касательных напряжений при кручении. Деформация при кручении. Расчеты на прочность и жесткость при кручении.

Кручением называется такой вид деформации, при котором в поперечном сечении стержня возникает лишь один силовой фактор - крутящий момент Мz. Крутящий момент по определению равен сумме моментов внутренних сил относительно продольной оси стержня Oz. Нормальные силы, параллельные оси Oz, вклада в крутящий момент не вносят.

Как видно из формулы, сдвиги и касательные напряжения пропорциональны расстояний от оси стержня. Обратим внимание на структурные аналогии формул для нормальных напряжений чистого изгиба и касательных напряжений кручения. Гипотезы , принимаемые при расчете на кручение:

1) сечения, плоские до деформации, остаются плоскими и после деформации (гипотеза Бернул-ли, гипотеза плоских сечений);

2) все радиусы данного сечения остаются прямы-ми (не искривляются) и поворачиваются на один и тот же угол ϕ, то есть каждое сечение поворачива-ется относительно оси x как жесткий тонкий диск;

3) расстояния между сечениями при деформации не изменяются.

ри кручении расчеты на прочность также делятся на проектировочные и поверочные. В основе расчетов лежит условие прочности где τmax - максимальное касательное напряжение в брусе, определяемое по вышеприведенным уравнениям в зависимости от формы сечения; [τ] - допускаемое касательное напряжение, равное части предельного напряжения для материала детали - предела прочности τв или предела текучести τт. Коэффициент запаса прочности устанавливается из тех же соображений, что и при растяжении. Например, для вала полого круглого поперечного сечения, с внешним диаметром D и внутренним диаметром d, имеем где α=d/D - коэффициент полости сечения.

Условие жесткости такого вала при кручении имеет следующий вид: где [φo] - допускаемый относительный угол закручивания

Статически неопределимые задачи при кручении

При кручении, как и при растяжении, могут встретиться статически неопределимые задачи, для решения которых к уравнениям равновесия статики должны быть добавлены уравнения совместности перемещений.

Нетрудно показать, что метод решения указанных задач при кручении и при растяжении один и тот же. Рассмотрим для примера брус, заделанный обоими концами в абсолютно жесткие стены (рис. 7.21). Отбросим заделки, заменив их действие неизвестными моментом M1 и M2. Уравнение совместности деформаций получим из условия равенства нулю угла закручивания в правой заделке:

Где Ip1=πd14/32, Ip2=πd24/32.

Крутящие моменты в сечениях бруса связаны следующим уравнением:

.

Решая совместно указанные уравнения относительно неизвестных моментов, получим:

Угол закручивания сечения C определяется из уравнения

Эпюры крутящих моментов и углов закручивания представлены на рис. 7.21.

Прямой поперечный изгиб балок. Чистый изгиб эпюры внутренних усилий при изгибе балок.

Чистым изгибом называется такой вид деформации при котором в любом поперечном сечении бруса возникают только изгибающий момент, деформация чистого изгиба будет если к брусу, плоскости проходящей через ось приложить 2 равные но противоположные по знаку пару сил. На изгиб работают балки, оси, валы. Будем рассматривать такие брусья у которых имеется по крайней мере 1 плоскость симметрии и плоскость действия нагрузок совпадает с ней, в этом случае деформация изгиба происходит в плоскости деформации внешних сил и изгиб называется прямым. Поперечный изгиб – изгиб, при котором в сечениях стержня кроме внутрен-него изгибающего момента возникает и поперечная сила. При чистом изгибе справедлива гипотеза о плоских сечениях. Волокна лежащие на выпуклой стороне растягиваются, лежащие на вогнутой стороне сжимаются на границе. Между ними лежит центральный слой волокон который только искривляется, не изменяя своей длины. При чистом изгибе в поперечных сечениях бруса возникают нормальные напряжения растяжения и сжатия неравномерно распределенные по сечению.

Анализ приведенных выше дифференциальных зависимостей при изгибе по-зволяет установить некоторые особенности (правила) построения эпюр изги-бающих моментов и поперечных сил:

а – на участках, где нет распределенной нагрузки q , эпюры Q ограничены прямыми, параллельными базе, а эпюры M – наклонными прямыми;

б – на участках, где к балке приложена распределенная нагрузка q , эпюры Q ограничены наклонными прямыми, а эпюры M – квадратичными параболами. При этом, если эпюру М строим «на растянутом волокне», то выпуклость па раболы будет направлена по направлению действия q , а экстремум будет расположен в сечении, где эпюра Q пересекает базовую линию;

в – в сечениях, где к балке прикладывается сосредоточенная сила на эпюре Q будут скачки на величину и в направлении данной силы, а на эпюре М – пе-регибы, острием направленные в направлении действия этой силы;

г – в сечениях, где к балке прикладывается сосредоточенный момент на эпю-ре Q изменений не будет, а на эпюре М – скачки на величину этого момента;

д – на участках, где Q >0, момент М возрастает, а на участках, где Q М убывает (см. рисунки а–г).

Гипотезы изгиба. Формула для нормальных напряжений

Таких гипотез при изгибе три:

а – гипотеза плоских сечений (гипотеза Бернулли) – сечения плоские до деформации остаются пло-скими и после деформации, а лишь поворачиваются относительно некоторой линии, которая называется нейтральной осью сечения балки. При этом волокна балки, лежащие с одной стороны от ней-тральной оси будут растягиваться, а с другой – сжиматься; волокна, лежащие на нейтральной оси своей длины не изменяют;

б – гипотеза о постоянстве нормальных напряже-ний – напряжения, действующие на одинаковом расстоянии y от нейтральной оси, постоянны по ширине бруса;

в – гипотеза об отсутствии боковых давлений – со-седние продольные волокна не давят друг на друга.

Максимальные нормальные напряжения при изгибе найдем по формуле: где W z – осевой момент сопротивления

При растяжении и сжатии в поперечных сечениях бруса возникают только нормальные напряжения равномерно распределенные по сечению.форма сечения на напряжение не влияет. Во всех сечениях бруса напряжение распределено равномерно и в сечении где к брусу вдоль оси приложена сосредоточенная сила значение продольной силы и напряжения меняется скачкообразно. относительное удлинение.

Дифференциальные зависимости при изгибе

Установим некоторые взаимосвязи между внутренними усилиями и внешними нагрузками при изгибе, а также характерные особенности эпюр Q и M , знание которых облегчит по-строение эпюр и позволит контролировать их правильность. Для удобства записи будем обозначать: M ≡M z , Q ≡Q y .

Выделим на участке балки с произвольной нагрузкой в месте, где нет сосредоточенных сил и моментов, малый элемент dx . Так как вся балка находится в равновесии, то и элемент dx будет находиться в равновесии под дейст-вием приложенных к нему поперечных сил, изгибающих моментов и внешней нагрузки. Поскольку Q и M в об-щем случае меняются вдоль оси балки, то в сечениях элемента dx будут возникать поперечные силы Q и Q +dQ , а также изгибающие моменты M и M +dM . Из ус-ловия равновесия выделенного элемента получим
Первое из двух записанных уравнений дает условие

Из второго уравнения, пренебрегая слагаемым q ·dx ·(dx /2) как бесконечно ма-лой величиной второго порядка, найдем

Рассматривая выражения (10.1) и (10.2) совместно можем получить

Соотношения (10.1), (10.2) и (10.3) называют дифференциальными зависимостями Д. И. Журавского при изгибе .

Геометрические характеристики плоских сечений. (статический момент площади. Полярный момент инерции. Осевой момент инерции. Момент инерции при параллельном переносе осей. Главные оси и главные моменты инерции.

Статическим моментом площади плоской фигуры относительно оси лежащей в этой же плоскости называется взятой по всей площади сумма произведений площадей элементарных площадок на расстоянии от них до этой оси статические моменты относительно осей. Может быть больше нуля или меньше.

Полярным моментом инерции плоской фигуры относительно полюса лежащего по всей площади есть сумма произведений площадей элементарных площадок на квадраты их расстояний до полюса.
полярный момент инерции всегда больше 0.

Моментом инерции механической системы относительно неподвижной оси («осевой момент инерции») называется физическая величина Ja, равная сумме произведений масс всех n материальных точек системы на квадраты их расстояний до оси: где:

mi - масса i-й точки,

ri - расстояние от i-й точки до оси.

Осевой момент инерции тела Ja является мерой инертности тела во вращательном движении вокруг оси подобно тому, как масса тела является мерой его инертности в поступательном движении. где:

dm = ρdV - масса малого элемента объёма тела dV,

ρ - плотность,

r - расстояние от элемента dV до оси a.

Если тело однородно, то есть его плотность всюду одинакова, то

Оси, относительно которых центробежный момент инерции сечения обращается в нуль, называются главными осями, а главные оси, проходящие через центр тяжести сечения - главными центральными осями инерции сечения.

Моменты инерции относительно главных осей инерции сечения называются главными моментами инерции сечения и обозначаются через I1 и I2 причем I1>I2. Обычно, говоря о главных моментах, подразумевают осевые моменты инерции относительно главных центральных осей инерции.

Предположим, что оси u и v главные. Тогда Отсюда ЭТО Уравнение определяет положение главных осей инерции сечения в данной точке относительно исходных осей координат. При повороте осей координат изменяются также и осевые момента инерции. Найдем положение осей, относительно которых осевые моменты инерции достигают экстремальных значений. Для этого возьмем первую производную от Iu по α и приравняем ее нулю: отсюда если моменты инерции сечения относительно главных осей одинаковы, то все оси, проходящие через ту же точку сечения, являются главными и осевые моменты инерции относительно всех этих осей одинаковы: Iu=Iv=Iy=Iz. Этим свойством обладают, например, квадратные, круглые, кольцевые сечения.

Статически неопределимые балки и рамы. Метод сил для раскрытия статической неопределимости балок и рам.

Статически неопределимой называется такая система, которая не может быть рассчитана при помощи одних только уравнений статики, так как имеет лишние связи. Для расчета таких систем составляются дополнительные уравнения, учитывающие деформации системы.

Статически неопределимые системы обладают рядом характерных особенностей:

Статически неопределимая система – это конструкция, силовые факторы в элементах которой невозможно определить только из уравнений равновесия (уравнений статики).

Статическая неопределимость возникает в том случае, ко-гда число наложенных на систему связей оказывается больше, чем это необходимо для обеспечения ее равнове-сия. При этом некоторые из этих связей становятся как бы «лишними», а усилия в них – лишними неизвестными. По числу лишних неизвестных устанавливают степень стати-ческой неопределимости системы. Отметим, что термин «лишние» связи является условным, так как эти связи не-обходимы для обеспечения прочности и жесткости систе-мы, хотя и «избыточны» с точки зрения ее равновесия.

Рама – конструкция, состоящая из стержней произвольной конфигурации и имеющая один или несколько жестких (не шарнирных) узлов. Для раскрытия статической неопределимости необходимо, помимо статиче-ской стороны задачи, проанализировать деформации системы и в дополнение к уравнениям равновесия составить уравнения совместности де-формаций, из решения которых и находятся «лишние» неизвестные. При этом число таких уравнений должно равняться степени статической неопре-делимости системы. Метод сил. Основная идея метода Для того чтобы обратить заданную статически неопре-делимую систему в статически определимую, в методе сил используется следующий прием. Все «лишние» связи, наложенные на конструкцию, отбрасываются, а их действие заменяется соответствующими реакциями – силами или моментами. При этом, для сохранения заданных условий закрепления и нагружения, реакции отброшенных связей должны иметь такие значения, при которых перемещения в направлении этих реакций равнялись бы нулю (или заданным величинам). Таким образом, при раскрытии статической неопределимости этим методом искомыми оказываются не деформации, а соответствующие им силы – реак-ции связей (отсюда и название «метод сил»).

Запишем основные этапы раскрытия статической неопределимости по мето-ду сил:

1) определяем степень статической неопределимо-сти системы, то есть число лишних неизвестных;

2) удаляем лишние связи и заменяем таким образом исходную статически неопределимую систему ста-тически определимой. Эта новая система, освобож-денная от лишних связей, называется основной Заметим, что выбор лишних связей может быть достаточно произвольным и зависит лишь от желания расчетчика, так что для одной и той же исходной статически неопределимой системы возможны различные варианты основных систем. Однако нужно следить за тем, чтобы основная система оставалась геометрически неизменяемой – то есть ее элементы после удаления лишних связей не должны иметь возможности свободно пере-мещаться в пространстве. 3) составляем уравнения для деформаций в точках приложения лишних неизвестных. Так как в исходной системе эти деформации равны нулю, то и указанные уравнения необходимо также приравнять к нулю. Затем из полученных урав-нений находим величину лишних неизвестных. Основные задачи сопротивления материалов. Деформации упругие и пластические. Основные гипотезы и допущения . Классификация нагрузок и...

Образовательная программа основного общего образования Муниципального бюджетного общеобразовательного учреждения

Образовательная программа

... видов . Развитие эволюционных представлений Происхождение видов . Развитие эволюционных представлений. Основные положения ... «гипотеза стационарного состояния», «гипотеза панспермии», «гипотеза биохимической эволюции». Характеризуют основные гипотезы ...

5 Тематика расчетно-графических работ 16 > Вопросы к зачету 16 > Примеры тестов для контроля знаний 17 > V. Тематический план изучения дисциплины 19

Тематический план

... Основные гипотезы и допущения при кручении круглого вала. Условия прочности и жесткости. Касательные напряжения и угловые деформации ... при действии переменных нагрузок ; д) максимальное... и др. виды контроля в соответствии с Положением ) Количество баллов, ...

Ство юность взрослость старость под общей редакцией а. А. Реана санкт-петербург «прайм-еврознак» Издательский Дом «нева» москва олма-пресс» 2002 ббк 88. 37

Документ

Быть и ошибка, допущенная учеником, и... интеллектуальных нагрузок . ГЛАВА... детей двух основных видов памяти - ... ждающих основные положения ... связями. Гипотеза несоответствия - положение когнитивной теории... отношениям). Профессиональная деформация личности - ...