Человек как информационная сущность, высшая ступен
Я сомневаюсь, следовательно, я мыслю
Я мыслю, следовательно, я существую
Р. Декарт
СОДЕРЖАНИЕ
1. Введение
2. Философские дебри или вопрос о сущностях и существовании
3. О понятии «информация»
4. Эволюция материи - эволюция информации
4.1. Первичный нуклеосинтез
4.2. Звёздная эволюция материи
4.3. Планетарная эволюция материи
4.4. Образование биологических молекул
4.5. Клетка элементарная структурно-функциональная единица живого
4.6. Клетка животного
4.7. Информационный аспект клеточного уровня эволюции материи
4.8. Этап многоклеточного организма
5. Человек как информационная система
5.1. Генетическая информация
5.2. Уровень природной и социальной информации
6. Феномен сознания
7. О понятиях
ВВЕДЕНИЕ
Численность населения на планете превысила 8 миллиардов. Нас много и, что важно, все мы разные. Среди 8 миллиардов человек нет двух одинаковых, каждый человек индивидуальность. Что же придаёт людям индивидуальность, чем она обусловлена?
Индивидуальность человека, в первую очередь, обусловлена генетическим различием – геном каждого человека уникален.
Различия людей обусловлены также условиями среды, в которой они развиваются. Среды природной и социальной.
Что же общего в этих двух причинах различия людей? Общего в этих причинах –информация. Гены содержат в молекулах ДНК информацию (программу индивидуального развития). Природная и социальная среда развития – это, по сути, тоже информация, (информационная среда развития) которая накладывается на генетическую информацию и определяет личность человека.
Человек, по сути – это информационная сущность, в которой соединяются три потока информации:
- генетическая информация;
- природная информация;
- социальная информация.
Под управлением генетической информации из «строительных блоков», поступающих с питанием, создаётся биологическая структура способная и готовая к приёму информации от окружающей среды развития – нервная система. В нервной системе выделим две основные части:
- систему рецепторов, воспринимающих сенсорную информацию;
- головной мозг, принимающий и преобразующий воспринятую информацию.
Важно отметить, что головной мозг не просто принимает информацию, принятая информация материализуется в биохимических структурах головного мозга, она создаёт структуру из первичной структуры, образованной при развёртывании генетической информации.
В результате эволюции материи из трёх элементарных частиц (протона, нейтрона, электрона) образовались атомы химических элементов; атомы, в свою очередь, объединялись с образованием разнообразнейших молекул неорганических и органических веществ. Затем новый виток эволюции – из биологических молекул образовалась живая клетка, способная сама себя воспроизводить. Клетки проявили необычайную способность объединяться в системы многоклеточных организмов - появились растения, производящие из неорганических молекул органику, появились животные, способные воспринимать окружающий мир, чувствовать и целесообразно реагировать и, наконец, появился человек с его самосознанием.
В результате биохимических реакций, инициированных информацией, появляется феномен человека с его чувствами, мышлением, сознанием, воображением, познанием, творчеством. В человеке происходит эволюция информации, информация начинает жить в сознании человека своей жизнью, она начинает управлять состоянием и поведением человека, информация «паразитирует» на субстрате головного мозга.
Эволюция материи или эволюция информации? Материя в процессе самоорганизации проявляет в своей структуре информацию, или информация, материализуясь в структуре материи, определяет её свойства? Вопросы риторические это не вопросы знания - это предмет веры.
В любом случае появлению человека предшествовала эволюция матери и вместе с ней эволюция информации как свойства материи, на каждом витке эволюции – появление новых свойств, новой информации. В этом смысле уместно говорить об эволюции материи-информации и человек как высшая ступень этой эволюции.
ФИЛОСОФСКИЕ ДЕБРИ ИЛИ ВОПРОС О СУЩНОСТЯХ И СУЩЕСТВОВАНИИ
Предельно общая категория в философии – сущее. Определить эту категорию через другие категории невозможно, но наполнить эту категорию содержанием, сделать осмысленной возможно.
Сущее включает в себя категорию материя. Материя, в свою очередь, представлена в следующих видах:
- вещество (твердое, жидкое, газообразное, плазма);
- частицы (протоны, нейтроны, электроны, атомы, молекулы);
- поле (электрическое, магнитное, электромагнитное, гравитационное).
Современной наукой выделяются ещё и такие экзотические формы существования материи как вакуум (совокупность виртуальных частиц) и темная материя. Всё это материя, материальное воспринимаемое органами чувств непосредственно, или с помощью приборов.
Существующая материя обладает свойствами. Свойства неотделимы от материи и отдельно от материи не существует. Свойства материи проявляются во взаимодействии. Материя материальна, взаимодействие материи не материя, взаимодействие идеально. Итак, сущее представлено в Природе материальным и идеальным, и то, и другое реально существует.
Свойства материи обусловливают взаимодействие, каковы свойства таково и взаимодействие, с другой стороны, именно во взаимодействии проявляются свойства материи. Проявляемые во взаимодействии свойства материи несут в себе информацию.
Поясним сказанное на примерах. Существует электрон, существует протон. Они обладают неотъемлемыми свойствами - зарядом и массой. Кроме того, свойство протона и электрона заключается в способности вступать во взаимодействие друг с другом, при этом появляется новая форма существования материи – атом водорода с новыми свойствами, проявляемыми уже во взаимодействии с другими атомами. Так, например, атомы водорода, при определённых условия, могут вступать во взаимодействие друг, с другом рождая в результате атом гелия. Процесс, происходящий в недрах звёзд. При этом, кроме появления новой формы существования материи выделяется энергия в виде электромагнитного излучения. Процесс взаимодействия атомов водорода благодаря излучению становится видимым, так проявляется информация. Благодаря этой информации мы судим и о существовании звёзд, и о процессах, происходящих внутри звёзд.
Итак, существует материя с её свойствами, свойства обуславливают взаимодействие материи и проявляются во взаимодействии как информация.
О ПОНЯТИИ «ИНФОРМАЦИЯ»
Слово «информация» происходит от латинского корня forma, обозначающего пространственную форму, вид, фигуру, образ, облик, очертание, рисунок, внешность, характер, состояние, устройство, проект некоторого предмета. Сочетание in-formo (лат.) означает придавать форму, формировать, создавать, устраивать, организовывать, строить, мыслить, соображать. In-formatio (лат.) означает разъяснение, изложение, истолковывание, представление, понятие, осведомление, просвещение.
Слово «информация» активно используется в речи и приобрело широкий контекстный смысл. Можно сказать, что употребление понятия «информация» в повседневной жизни происходит в антропоцентрическом контексте. Для нас, естественно, воспринимать информацию как сообщения, которыми обмениваются люди. Например, СМИ — средства массовой информации предназначены для распространения сообщений, новостей среди населения. Первоначальное понимание информации, как сведений передаваемых между людьми, сохранялось до середины XX века.
В наибольшей степени понятие информации обязано своим развитием двум научным направлениям: теории связи и кибернетике.
Автор теории связи Клод Шеннон, анализируя технические системы связи - телеграф, телефон, радио - рассматривал их как системы передачи информации. В таких системах информация передаётся в виде последовательностей сигналов: электрических или электромагнитных. Развитие теории связи послужило созданию теории информации.
В XX веке понятие информации повсеместно проникает в науку. Нейрофизиология изучает механизмы нервной деятельности животного и человека. Эта наука строит модель информационных процессов, происходящих в организме. Поступающая извне информация превращается в сигналы электрохимической природы, которые от органов чувств передаются по нервным волокнам к нейронам (нервным клеткам) мозга. Мозг передаёт управляющую информацию в виде сигналов той же природы к мышечным тканям, управляя, таким образом, органами движения.
В генетике используется понятие наследственной информации, заложенной в структуре молекул ДНК. Генетика доказала, что эта структура молекулы ДНК является своеобразным кодом, определяющим функционирование всего организма: его рост, развитие, патологии и пр. Через молекулы ДНК происходит передача наследственной информации от поколения к поколению.
Пришло понимание того, что информационные процессы происходят в любом живом организме, начиная с амебы и вируса. Созданные человеком машины также работают под управлением информации. Любое сообщество живых существ – муравьев, пчел, рыб, птиц и, конечно, людей не может существовать без потоков информации, циркулирующих в нем.
Существует три подхода к определению информации: антропоцентрический, функциональный, и атрибутивный.
Согласно антропоцентрическому подходу информация существует лишь в человеческом сознании, в человеческом восприятии. Информационная деятельность присуща только человеку, происходит в социальных системах. Создавая информационную технику, человек создает инструменты для своей информационной деятельности.
Согласно функциональному подходу, информация появилась лишь с возникновением жизни, так как связана с функционированием сложных самоорганизующихся систем, к которым относятся живые организмы и человеческое общество. Можно сказать так: информация — это атрибут, свойственный только живой природе. Это один из существенных признаков, отделяющих в природе живое от неживого.
В атрибутивном подходе информация является свойством всего сущего, всех материальных объектов мира, информация как объективные состояния и свойства, упорядоченность материи в живой и неживой природе. Каждый элемент материальной природы несёт в себе информацию, (внутренняя информация) которая проявляется в свойствах материального образования (внешняя информация). С такой предельно широкой точки зрения, информация проявляется в воздействии одних объектов на другие, в изменениях, к которым такие воздействия приводят.
Так или иначе, информация превратилась в необычайно широкое понятие и встала в один ряд с такими философскими категориями, как материя, энергия, пространство и время. Понятие информации относится к числу фундаментальных, т. е. является основополагающим для науки и не объясняется через другие понятия.
Попробуем выяснить, что же обозначается словом «информация», или иначе каково содержание понятия информация. Для этого совершим то, что называется в философии «восхождением от абстрактного к конкретному», наполним абстрактное пустое слово конкретным содержанием, конкретными примерами появления (проявления) информации. Путь к наполнению содержанием слова «информация» начнём с наиболее привычного антропоцентрического подхода.
Пример 1. Человек смотрит в окно и видит, что там идёт дождь. В его сознании, в субъективной реальности возникает (создаётся) идеальный образ ситуации за окном, в его сознании появляется информация о ситуации на улице. Информация о материальном процессе (падение капель воды), посредством материального электромагнитного поля (видимого света), воспринята материальными рецепторами глаза, преобразована в нервные импульсы электро-химической природы, которые, в свою очередь, в коре головного мозга произвели материальные изменения – оставили материальный след, а этот материальный след создал в сознании (сущности нематериальной) информацию, образ. Эта информация влияет на поведение человека – перед выходом на улицу он берёт зонт.
Пример 2. Человек вспоминает о том, что вчера (неделю, месяц назад) шёл дождь. Человек может вспомнить каким был дождь – сильным или слабым, с грозой или без неё и т.д. При соответствующих усилиях он может вызвать в памяти образ дождя, увидеть всё внутренним взором, и облака, и струи дождя, и лужи со следами капель.
Пример 3. Один человек говорит другому фразу: «на улице идёт дождь». Информация, идеальная субстанция, находящаяся в сознании одного человека, через механизм артикуляции вызывает колебания воздуха, которые воспринимаются звуковым анализатором другого и далее тем же путем в коре головного мозга формируется материальный след, а в сознании информация, идеальный образ.
Пример 4. Человек, информацию, находящуюся в сознании, посредством нажатия на клавиши вводит в компьютер и записывает её на магнитный диск. Информация в форме машинных кодов, а физически в структуре магнитных полей частиц машинного диска хранится, а далее может передаваться и опять же восприниматься человеком.
Продолжим путь к наполнению понятия «информация», используя функциональный подход.
Пример 1. Молекула ДНК в результате репликации создаёт две своих копии. Информация из материнской молекулы копируется (передаётся) в дочерние молекулы ДНК. В молекуле ДНК информация содержится в структуре молекулы в форме последовательности четырёх нуклеотидов.
Пример 2. Молекула ДНК передаёт информацию о строении белков организма молекуле РНК (процесс называется транскрипцией).
Пример 3. На основе информации содержащейся в молекуле РНК аппаратом (механизмом) клетки создаётся молекула белка (процесс трансляции).
Атрибутивный подход
Всемирная материя организована в разные материальные объекты, обладающие структурой, формой, размерами, массой, энергией и другими материальными, физическими параметрами, которые иначе называем свойствами объекта. Материальные объекты, в свою очередь, взаимодействуют между собой. Взаимодействие материальных объектов обеспечивается энергией, а ход взаимодействия, процесс его протекания, определяется свойствами объектов, участников процесса. Свойства объектов, процесс взаимодействия и результат взаимодействия несут в себе информацию.
Существует ещё один подход к определению информации, который не рассматривает современная наука - объективистский подход иначе его можно назвать субстанциональным. В этом подходе информация признаётся субстанцией существующей независимо от материи. Субстанция информация становится материей (проявляется в материи), управляет становлением материи. Признаёт наука этот подход или не признаёт – он имеет свойство быть и, собственно, это самое первое представление о природе информации, только вначале эта информация называлась иначе – Идея, Бог, Пуруша и т.д.
Выделяем из всех конкретных примеров общее.
1. Информация пронизывает все уровни организации материи и энергии в окружающем нас мире, она является первопричиной движения материи и энергии и определяет направление этого движения в пространстве и времени определяет развитие, эволюцию.
2. Информация содержится в структуре материальных объектов – носителей информации:
- в структуре атома;
- в структуре молекулы ДНК;
- в структуре магнитных полей на жёстком диске компьютера;
- в материальных структурах головного мозга;
- в структуре и свойствах всех материальных объектов.
3. При разрушении структуры материального носителя информация в нём исчезает.
4. Информация может передаваться от одного материального носителя к другому материальному носителю, от источника информации к приёмнику информации, материализуясь в изменениях структуры нового носителя информации, в изменении его свойств. При передаче информации от источника информации к приемнику информации она копируется, отражается на другом носителе. При копировании информация на материальном носителе передатчика не исчезает и не искажается. Иначе говоря, свойства объекта остаются прежними, а предаётся информация о свойствах
5. Информация инвариантна по отношению к физическим свойствам своего носителя, т.е. одна и та же информация может быть воплощена (храниться) и передана разными по своим физическим свойствам носителями.
6. Носитель информации (вещество, поле) материален, сама информация нематериальна, идеальна.
7. Информация может управлять движением материи:
- информация, содержащаяся в программах роботизированных систем, изменяет материю в производственных процессах;
- информация, суть содержания сознания, управляет состоянием и поведением человека.
8. В сознании человека и в искусственных информационных системах информация может преобразоваться, в результате преобразований появляется новая информация.
9. Информация является решающим фактором эволюции, она определяет направление развития всех эволюционных процессов в природе и обществе.
10. Образование более сложных организационных форм материи в процессе эволюции вызывает рост и количества, и качества информации.
ЭВОЛЮЦИЯ МАТЕРИИ - ЭВОЛЮЦИЯ ИНФОРМАЦИИ
Материя существует в состоянии непрерывного движения (изменения) и взаимодействия. В движении материи наблюдается определённая направленность – состав и структура материи в движении и взаимодействии усложняется.
Направленность изменения материи позволяет говорить о развитии, эволюции материи. От первичных субэлементарных частиц к образованию элементарных частиц - электрону, протону, нейтрону - строительных кирпичиков всех атомов. От атомов к образованию молекул неорганических и органических веществ и далее к появлению живого. Каждая вновь образованная форма материи несёт в своей структуре информацию о своём строении, эта информация проявляется в свойствах материи. В этом смысле говоря об эволюции материи можно говорить и об эволюции информации в структурах образующейся материи.
В эволюции материи-информации можно выделить шесть этапов: дозвёздный (первичный нуклеосинтез), звёздный, планетарный, биологический, живой клетки, многоклеточного организма, человека.
На этапах эволюции материи, предшествовавших появлению живого, информация проявлялась как свойство материи при взаимодействии. В одноклеточных живых организмах информация, запечатлённая в структуре молекулы ДНК, начинает управлять построением живых организмов, его белков и структур клетки. В многоклеточных организмах информация управляет специализацией клеток и построением структуры тела организма. С появлением живого имеет смысл говорить уже об эволюции информации в материальных структурах. Особую роль информация начинает играть в многоклеточных живых организмах, обладающих нервной тканью, клетках специально предназначенных Природой для запечатления (материализации) внешней по отношению к организму информации. Информация начинает управлять состоянием и поведением животного.
Особое значение информация играет в жизни человека. Воспринятая сенсорными системами природная и социокультурная информация становится сутью человека, индивидуальностью, личностью человека. В связи с этим актуальным становится вопрос качества потребляемой человеком информации, ибо какова потреблённая информация – таков и человек. Эволюция материи привела к эволюции информации в живых системах. Рассмотрим эволюцию материи – информации по этапам.
Первичный нуклеосинтез
Первичный нуклеосинтез — совокупность процессов, которые привели к образованию химического состава вещества во Вселенной до появления первых звёзд. Теоретические расчёты о происхождении первых элементов строятся на основании гипотезы о происхождении Вселенной в результате Большого взрыва. Предполагается, что в результате первичного нуклеосинтеза образовались атомы водорода (75% массы), гелия (25% массы) в значительно меньшем количестве образовались дейтерий, гелий-3 и литий-7, другие же элементы если и образовывались, то в незначительном количестве.
Звёздная эволюция материи
О звёздной эволюции материи науке известно больше и достоверней чем о других этапах эволюции материи, потому что звёздную эволюцию можно наблюдать «здесь и сейчас». В наблюдаемой части Вселенной, содержащей по приблизительным подсчётам порядка 1024 звёзд, находятся звёзды на разных ступенях эволюции от рождающихся звёзд, до умирающих.
Во Вселенной существует множество различных звезд. Звёзды различаются по светимости, температуре, массе, размерам, возрасту и химическому составу.
Одной из классификаций звезд является спектральная классификация. Согласно этой классификации звезды относят в тот или иной класс согласно их спектру. Спектральная характеристика позволяет определить эффективную температура ее поверхности, светимость и химический состав. Классы звёзд обозначаются буквами (O-B-A-F-G-K-M) в порядке уменьшения температуры. Класс О - температура 30 000–60 000 К, класс M - температура 2000–3500 К.
Основная характеристика звезды - масса. Масса звезды определяет ее светимость, температуру и эволюцию, «судьбу» звезды. Массу звёзд оценивают относительно массы Солнца (М), нижний предел (0,013 — 0,08)М (коричневые карлики) верхний предел неизвестен, обнаружена звезда массой 250М, в нашей Галактике обнаружены звёзды массой 150М.
1. Масса (0,013 — 0,08)М коричневый карлик. Это минимальная масса звезды, при которой в ней может идти термоядерные реакции, при которых образуются дейтерий, литий и изотопы гелия. Температура поверхности коричневых карликов даже в период максимальной светимости обычно не превышает 2700 К, поэтому они имеют тёмно-красный, бурый цвет; большая часть их излучения лежит в инфракрасной области спектра. После непродолжительной фазы термоядерного горения коричневые карлики начинают остывать и темнеть; их светимость опускается значительно ниже минимальной светимости звёзд (0,01;% светимости Солнца), и они становятся невидимыми. Коричневые карлики, хотя и кажутся очень своеобразными астрономическими объектами, распространены в Галактике, только на расстоянии до 20 световых лет от Солнца находятся 13 коричневых карликов.
2. Масса (0,08 — 0,15)М. Эти звёзды попадают на главную последовательность диаграммы Герцшпрунга-Рассела и считаются полноценными звёздами. У звезд этого диапазона масс горит только водород. Время жизни такой звезды превышает возраст нашей Вселенной, то есть даже самые ранние звезды этого типа все еще горят и тухнуть пока не собираются. Конечная стадия, которая по теоретическим представлениям наступает через 1,25 триллиона лет — белый карлик, почти полностью состоящий из гелия. Звезда перестает производить тепло и медленно остывает, становясь все более темной, пока не станет просто холодным гелиевым шариком, висящим в космосе.
3. Масса (0,15 — 0,5)М. звезда остаётся обычной звездой пока в ней горит водород. В конце своей жизни звезда увеличивается в размерах, при этом охлаждаясь и становится красным гигантом. внешняя оболочка рассеивается в виде планетарной туманности, а ядро становится белым карликом, с радиусом сравнимым с радиусом Земли. Остывая, белый карлик будет сначала становиться оранжевым, потом красным, бурым и так далее. пока не станет черным для нас в видимом свете, слегка излучая в инфракрасном диапазоне.
4. Масса (0,5 — 10)М. Как и для более легких звезд, отличия звезд этого диапазона от предыдущего проявляются только в конце жизни. А происходит в конце их жизни следующее: радиус звезды увеличивается, температура внешних слоев падает, перед нами оказывается типичный красный гигант. В ядре звезды в это время давление и температура так высоки, что происходит поджиг гелия и образуются более тяжелые элементы таблицы Менделеева. Время жизни такой звезды порядка 10 миллиардов лет. Потом красный гигант сбрасывает с себя внешнюю оболочку, которую называют планетарной туманностью, а ядро становится белым карликом с массой примерно 0,6 масс Солнца, который постепенно остывает.
5. Масса 10М и выше. Время жизни таких гигантов коротко - десятки миллионов лет. В таких звездах горят все элементы вплоть до железа. В отличие от более легких звезд, где процесс горения идет практически только в ядре и в каждый момент горит только один элемент, в массивных звездах давление и температура настолько велики, что многие элементы горят в ней в один и тот же момент, образуя слоистую структуру наподобие лука — чем элемент тяжелее, тем ближе к центру он горит. В центре звезды происходит образование железа. Такие звезды называются голубыми сверхгигантами.
Став железным, ядро сверхгиганта больше не способно выделять энергию для компенсации гравитационных сил. Ядро теряет гидродинамическое равновесие и приступает к беспорядочному сжатию. Остальные слои звезды продолжают поддерживать это равновесие, до тех пор, пока ядро не сожмётся до некого критического размера. Теперь гидродинамическое равновесие теряют остальные слои и звезда в целом, происходит взрыв сверхновой. При взрыве сверхновой в космос выбрасываются синтезированные в ядре вплоть до железа, предполагается, что при взрыве сверхновой образуются элементы тяжелее железа. Взрыв сверхновой заканчивается рождением планетарной туманности с нейтронной звездой в центре.
В эволюции звёзд можно выделить три этапа: рождение звезды, нахождение на главной последовательности, смерть звезды.
Звезды рождаются из огромных облаков газа и пыли, состоящих в основном из водорода гелия и других элементов, образовавшихся в процессе первичного нуклеосинтеза. Под действием гравитации газопылевое облако начинает сжиматься, температура внутри повышается до нескольких миллионов градусов, достаточных для начала термоядерных реакций в результате которых водород превращается в гелий и при этом происходит выделение тепла и света. Протозвезда превращается в звезду.
Главная последовательность — основной цикл, занимающий 90% жизни звезды, длящийся до полного расходования запасов водорода. Дальнейшая судьба звезды зависит от массы, она превращается в либо в белый карлик, либо в красный гигант, либо в сверхновую.
В звёздах главной последовательности в результате термоядерных реакция идёт превращение атомов водорода в гелий – это основной процесс звёздной эволюции материи. В недрах красных гигантов происходит синтез элементов вплоть до железа. В недрах звёзд массой более 10М синтезируются элементы вплоть до железа. При взрыве сверхновой возможно образование элементов тяжелее железа, все элементы при взрыве выбрасываются в космос.
Планетарная эволюция материи
В отличие от звёздной эволюции, о которой можно делать вывода на основании непосредственного наблюдения за звёздами, находящимися на разных этапах эволюции, о планетарной эволюции можно строить только теоретические предположения на основе:
- знаний о химическом составе Вселенной в настоящий момент времени;
- знаний о химическом составе планеты Земля в настоящий момент времени;
- знаний об условиях протекания и характере химических реакций.
В результате первичного нуклеосинтеза, процессов происходящих в недрах звёзд главной последовательности, взрывов сверхновых и процессов происходящих под воздействием космических лучей химический состав Вселенной по массе, в настоящее время следующий: водорода около 74%, гелия около 24%, кислорода около 0,1%, углерода около 0,05%, неона около 0,01%, других элементов около 2%.
Кроме атомов химических элементов в космическом пространстве были обнаружены двухатомные молекулы: CH, CH+, CN, СО. Позднее были обнаружены молекулы, состоящие из нескольких атомов: аммиака (NH3), водяного пара (Н2О), сероводород Н2S, формальдегида Н2СО, метилового спирта СН3ОН многие другие. Обнаружены представители нескольких классов органических соединений — альдегидов, спиртов, простых и сложных эфиров, карбоновых кислот, амидов кислот. Неожиданным было обнаружение в межзвёздной среде относительно сложных многоатомных молекул. Многие из этих соединений (HCN, CH2NH, CH3NH2 и др.) известны как активный исходный материал для образования важнейших предбиологических молекул — аминокислот и азотистых оснований. Это является важным аргументом в пользу универсальности путей химической эволюции во Вселенной.
В составе Земли обнаружено 94 химических элемента. Распространённость основных элементов в составе тела Земли по массе следующее: железо 32,1%; кислород 30,1%; кремний 15,1%; магний 13,9%; сера 2,9%; никель 1,8%; кальций 1,5%; алюминий 1,4%; на долю остальных элементов приходится 1,2%.
Все химические элементы были образованы в результате первичного нуклеосинтеза, и звёздной эволюции: элементы с атомной массой до железа образованы в недрах звёзд главной последовательности, элементы тяжелее железа предположительно были образованы в результате синтеза при взрыве сверхновых. Образование новых элементов на этапе планетарной эволюции материи не происходило. В процессе планетарной эволюции материи происходило образование сложных молекул вещества из атомов химических элементов в результате химических реакций. В этом смысле можно говорить о химической эволюции материи.
В химической эволюции материи выделяются две ветви: образование неорганических соединений (неорганическая химия), образование органических соединений (органическая химия). В результате процессов неорганической химии образовались минералы, горные породы, образующие кору земли, а также вода гидросферы и газы атмосферы. С образованием стабильных неорганических молекул эволюция материи в процессе неорганического синтеза завершилась.
В результате действия сил гравитации и химических процессов происходивших преимущественно на поверхности Земли под воздействием солнечной радиации планета приобрела структуру: в центре ядро, далее мантия, на поверхности земная кора.
Ядро находится в центре планеты, на него приходится около 30% массы Земли. Ядро состоит из двух слоёв: внешнее ядро — жидкий сплав железа, толщина — 2200 км; внутреннее ядро — твёрдый сплав железа и никеля, радиус — 1300 км. Внутреннее ядро как бы плавает во внешнем, между ними есть переходная зона. Благодаря ядру у планеты есть магнитное поле
Мантия — слой под земной корой, на который приходится почти 70% массы планеты. Мантия состоит из силикатных и оксидных пород, а также из редких пород, которые не встречаются в земной коре. Температура в верхней части мантии достигает 1000–1200 °С, повышаясь к нижней границе до 4000 °С. В мантии наблюдается тепловая конвекция: более горячие вещества из нижних слоёв поднимаются к поверхности. Этот механизм вызывает землетрясения и извержения вулканов
Земная кора — внешняя твёрдая оболочка, которая покрывает всю планету. Выделяют два типа коры: континентальную (материковую) и океаническую. Толщина: континентальной коры — 30–70 км, океанической — 5–7 км
Земля не заканчивается только твёрдыми образованиями структуры, в состав планеты включается жидкая фаза – гидросфера и газообразная составляющая – атмосфера. Основные этапы планетарной химической эволюции материи происходили в земной коре, на её поверхности в водной среде и в атмосфере.
Процентный химический состав земной коры иной, наибольшую долю занимает кислород в составе оксидов, гидроксидов и других более сложных молекул (46% - 49%), следующий по распространённости элемент кремний, преимущественно в составе оксида кремния (26% - 29%), алюминий (7% - 8%), железо (4% - 5%) и кальций (3% - 3,5%).
Химическая эволюция материя, завершившись в неорганическом синтезе образованием минералов и горных пород, продолжалась в процессе органического синтеза. Из химических элементов, входящих в элементный состав, Земли были образованы простые и сложные неорганические вещества, органические молекулы из которых в ходе дальнейшей эволюции – биологические молекулы - «строительные кирпичики» живой материи. Химическая эволюция перешла на новый этап – биологическую эволюцию материи.
Все органические соединения — это либо углеводороды (соединения углерода с водородом), либо продукты замещения атомов водорода в углеводородах на атомы других элементов или различных остатков неорганических молекул, называемых функциональными группами. Свойства органических соединений зависят не только от числа и природы атомов, входящих в состав молекул, но и от химического строения молекул. Органические вещества, имеющие одинаковый качественный и количественный состав, но разное строение и поэтому разные свойства называют изомерами.
Важную роль в планетарной химической эволюции играет наша звезда Солнце. Солнечное излучение в разных диапазонах является необходимым условием протекания многих реакций. Без солнечного излучения Земля оставалась бы безжизненной глыбой химических веществ.
Для протекания одних химических реакций необходимо тепло, для протекания других ультрафиолетовое и другие виды излучения, многие реакции протекают только в присутствии катализаторов, веществ в реакции не участвующих, но являющихся необходимым условием протекания реакции. Условия протекания химических реакций, в результате которых образованы химические соединения образующие минералы, горные породы известны. Интерес и загадку для науки представляют химические реакции, которые привели к образованию сложных органических молекул, биологических молекул.
Загадки образования планеты Земля и солнечной системы
Современная космогоническая гипотеза предполагает, что Солнце и планеты сформировались одновременно из медленно вращавшегося газопылевого облака. Первоначально в результате увеличивающейся скорости его вращения и сжатия образовалась протозвезда - будущее Солнце. Газ и пыль, оставшиеся в облаке, постепенно сформировали вокруг протозвезды протопланетный диск, который постепенно охлаждался. В нем начинали образовываться небольшие сгустки вещества - планетезимали, которые сталкиваясь, увеличиваясь в размерах, образовали ядра планет, а затем и сами планеты.
В этой гипотезы есть слабое место, связанное с химическим составом планет и Солнца. В составе Земли обнаружено 94 химических элемента. В составе Солнца водород (73,7%), гелий (24,5%) остальные элементы составляют 1,8%. Элементы тяжелее железа могли образоваться только в результате взрыва сверхновых. Значит солнечная система образована из газопылевого облака продукта эволюции сверхновой? Но тогда вопрос – откуда в составе Солнца столько водорода и гелия, они же должны были «сгореть» в процессе эволюции сверхновой?
Второй вопрос – в структуре солнечной системы. В солнечную систему кроме Солнца входят: восемь планет, их спутники, карликовые планеты, астероиды и кометы. Среди планет выделяют планеты земной группы, состоящие из металлов и минералов. К ним относятся: Меркурий, Венера, Земля, Марс. Планеты-гиганты, состоящие из газов и льда это: Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун. Каким образом образовалась такая структура солнечной системы – в центре шар из лёгких элементов, далее планеты земной группы из тяжёлых веществ: металлов и минералов, и далее планеты опять их лёгких веществ: воды и газа?
Не менее интересный вопрос о распределении химических веществ на планете Земля. Они распределены в земной коре не равномерно – они образуют месторождения. Месторождения соединений металлов: железных и прочих руд, угля, нефти, газа, поваренной соли, глины … и того же песка. Не было бы месторождения полезных ископаемых – не было бы и человеческой цивилизации.
Образование биологических молекул
Биологические молекулы (биомолекулы) — это органические вещества, которые синтезируются живыми организмами и участвуют в биологических процессах. Биомолекулы делятся на четыре класса: белки, углеводы, липиды, нуклеиновые кислоты.
Белки (полипептиды) — высокомолекулярные органические вещества, состоящие из альфа-аминокислот, соединённых в цепочку пептидной связью. Функции белков в организме многообразны. Белкам присущ ряд уникальных функций:
– биокаталитическая, все ферменты – вещества белковой природы;
– пластическая, белки входят в состав важнейших структур клеток и тканей;
– регуляторная, большинство гормонов имеют белково-пептидную природу;
– защитная, белки – иммуноглобулины – обеспечивают защиту организма от действия чужеродных антигенов;
– дыхательная, белок гемоглобин в составе эритроцитов обеспечивает транспорт кислорода в ткани и СО в легкие;
– транспортная, перенос многих важных для организма веществ по крови происходит в комплексе с белками.
Углеводы — являются важнейшими химическими соединениями, входящими в состав живых организмов. У человека и животных углеводы выполняют важные функции:
– энергетическую (главный вид клеточного топлива). На их долю приходится более 50 % от суточного количества необходимых калорий. В энергетическом обмене главная роль принадлежит глюкозе и гликогену;
– структурную (обязательный компонент большинства внутриклеточных структур). К ним относятся пентозы нуклеотидов и нуклеиновых кислот, углеводы гликопротеинов и гликолипидов.;
– защитную (иммуноглобулины, участвующие в поддержании иммунитета, содержат углеводную компоненту).;
– из углеводов в организме могут синтезироваться соединения других классов, в частности, липиды и некоторые аминокислоты.
Липиды — это группа органических веществ, содержавших жирные кислоты, нерастворимые в воде. Функции липидов в живых организмах:
- структурная — липиды компоненты клеточных мембран;
- энергетическая — липиды резерв энергетического топлива, который особенно важен в периоды физической активности или голодания;
- защитная — жировая ткань защищает внутренние органы от травм, кожный жир смазывает покровы, предохраняет их от высыхания и растрескивания
- регуляторная — некоторые липиды предшественники гормонов и витаминов.
Нуклеиновые кислоты (ДНК, РНК) — высокомолекулярные органические соединения, образованные остатками нуклеотидов. Нуклеиновые кислоты присутствуют в клетках всех живых организмов и выполняют важнейшие функции по хранению, передаче и реализации наследственной информации.
Главный вопрос эволюции материи - каким образом были синтезированы первые биологические молекулы, из которых в дальнейшем были образованы живые клетки.
Успешная попытка синтеза биомолекул из неорганических соединений была осуществлена в 1953 году. Американские химик Стэнли Миллер и физик Гарольд Юри собрали аппарат с двумя колбами, внутри которого они попытались воспроизвести условия раннего периода развития Земли. Два сосуда соединили стеклянными трубками, замкнув систему. В системе находился газ, включающий в себя метан, аммиак, водород, монооксид углерода и пары воды. После недели непрерывного эксперимента учёные обнаружили, что около 10–15% углерода в системе перешло в органические соединения, включая аминокислоты — строительные блоки белков. Наиболее распространённой аминокислотой оказался глицин. Также были обнаружены сахара, липиды.
В 2009 году Джон Сазерленд из Манчестерского университета предпринял попытку синтеза нуклеиновых кислот из неорганических и простейших органических соединений. Смесь фосфиновой кислоты, цианоацетилена, цианомида, гликольальдегида и глицерадьдегида, в присутствии металлических катализаторов он также облучал ультрафиолетом. В результате эксперимента удалось синтезировать два нуклеотида два из четырех нуклеотидов РНК.
Опытами была подтверждена гипотеза о возможности синтеза сахаров, липидов, аминокислот и нуклеотидов – строительных элементов белков и нуклеиновых кислот из неорганических веществ. Синтезировать белки или самовоспроизводящиеся нуклеиновые кислоты не удалось. Белки и нуклеиновые кислоты производятся живой клеткой. Для существования и воспроизводства клетки необходимы несколько условий:
- самовоспроизводящаяся нуклеиновая кислота ДНК или РНК;
- РНК, на последовательности нуклеотидов которой создаётся белок;
- молекулы, обеспечивающие энергетику существования и размножения клетки;
- клеточная мембрана из лепидов, отделяющая содержимое клетки от окружающей среды.
Каким образом из биомолекул образовалась первая клетка – неизвестно. Возможность образования клетки в результате случайного сочетания факторов – невероятно малы, если не сказать более категорично – невозможна.
Клетка элементарная структурно-функциональная единица живого
Клетка элементарная структурно-функциональная элементарная единица всех живых организмов, обладающая собственным обменом веществ, способная к самостоятельному существованию, самовоспроизведению и развитию. Вне клетки нет жизни. Все живые организмы либо являются одноклеточными организмами (многие простейшие и все бактерии), либо состоят из множества клеток (многоклеточные животные, растения и грибы).
Все ныне существующие клеточные формы жизни на Земле можно разделить по двум основаниям - по различию в питании (получению органических веществ) и по различию в строении.
По способу получения органических веществ все живые организмы делятся на автотрофы и гетеротрофы:
- автотрофы могут сами синтезировать необходимые им органические вещества, получая из окружающей среды углерод (в составе углекислого газа), воду и минеральные соли. К автотрофам относятся цианобактерии, водоросли, растения.
- гетеротрофы не могут сами синтезировать весь набор необходимых им для жизнедеятельности органических веществ. Поэтому они поглощают нужные им органические соединения из окружающей среды. Затем они строят из полученных органических веществ собственные белки, липиды и углеводы. К гетеротрофам относятся бактерии, грибы, животные.
В свою очередь автотрофные организмы в зависимости от используемого источника энергии подразделяются на:
- фототрофы – получающие энергию для синтеза органических веществ путем фотосинтеза. К ним относятся растения и фотосинтезирующие бактерии (цианобактерии);
- хемотрофы – получающие энергию для биосинтеза путем хемосинтеза (химических реакций окисления неорганических соединений) Примером хемосинтеза служит окисление сероводорода до серы, аммиака до азотной кислоты и т.п.
По строению все клетки делятся на:
- прокариоты (безъядерные) — более простые по строению, возникли в процессе эволюции раньше;
- эукариоты (ядерные) — более сложные, возникли позже. Клетки всех ныне существующих растений, грибов, животных, эукариотические.
Клетки всех живых организмов имеют общее строение. Содержимое клетки отделено от окружающей среды плазматической мембраной. Внутри клетка заполнена цитоплазмой, в которой расположены различные органеллы и клеточные включения, а также генетический материал в виде молекулы ДНК. Каждая из органелл клетки выполняет свою особую функцию, а в совокупности все они определяют жизнедеятельность клетки в целом.
Наиболее сложной структурой обладают клетки растений и клетки животных.
Клетка животного
Химический состав животной клетки.
В состав клетки входит большая часть химических элементов. Основные элементы, входящие в состав клетки - это углерод, водород, кислород, азот (до 98 %).
Вторую группу составляют макроэлементы (1,5—2 %): фосфор, калий, натрий, кальций, магний, хлор, железо.
Третья группа микроэлементы (менее 0,01 %): цинк, марганец, медь, фтор, йод, кобальт, молибден.
Четвёртая группа ультрамикроэлементы (менее 0,00001 %): уран, радий, золото.
Химические элементы входят в состав клетки в виде неорганических и органических веществ. К неорганическим веществам клетки относятся вода и минеральные вещества. Вода служит катализатором многих реакций и средой, где протекают все химические процессы. Водные растворы веществ образуют внутреннюю среду клетки. Минеральные вещества присутствуют в клетках в виде ионов или твердых нерастворимых солей. Они создают кислую или щелочную реакцию среды в клетках, входят в состав некоторых структур и влияют на протекание в клетках и в организме различных процессов.
Основную массу органических веществ клетки составляют четыре класса химических соединений: липиды, углеводы, белки и нуклеиновые кислоты.
Клетка животного — это эукариотическая клетка, представляющая собой сложную структуру, в которой можно выделить основные элементы: ядро и цитоплазму, окруженные плазматической мембраной. Все основные элементы в свою очередь обладают своей сложной структурой и особыми функциями.
1. Ядро клетки.
Ядро – самая крупная органелла клетки, ее важнейший регулирующий центр. Снаружи ядро окружено двойной мембраной (ядерной оболочкой), в которой имеются ядерные поры; через эти поры осуществляется связь ядра с цитоплазмой. В ядро из цитоплазмы поступают нуклеотиды, белки, выходят из ядра в цитоплазму молекулы РНК, рибосомные субъединицы. Ядерные поры не просто пропускают различные вещества из ядра в цитоплазму и обратно, но и регулируют это движение. Наружная мембрана ядра связана с цитоплазмой.
Ядро управляет процессами жизнедеятельности клетки, включая метаболизм, рост и размножение.
Функция ядра:
- хранение генетической информации в форме последовательности нуклеотидов в молекуле ДНК;
- передача генетической информации из клетки в клетку путём репликации ДНК.
- передача генетической информации из ядра в цитоплазму (транскрипция), в результате которой на молекуле ДНК синтезируется молекула РНК.
- регуляция метаболизма в клетке.
2. Цитоплазма.
В цитоплазме находятся различные органеллы, такие как эндоплазматическая сеть, комплекс Гольджи, митохондрии, рибосомы, лизосомы, и включения.
3. Клеточная мембрана.
Клеточная мембрана — это тонкая полупроницаемая биологическая мембрана, которая ограничивает клетку, отделяя её внутреннюю среду от внешней. Основу мембраны составляет двойной слой молекул липидов. Большинство липидов — фосфолипиды, которые имеют гидрофильную и гидрофобную части. Также в состав мембраны входят белки, углеводы, холестерин.
Клеточные мембраны обладают избирательной проницаемостью - одни вещества пропускают, а другие нет. Это свойство обеспечивает обмен веществ между клеткой и внешней средой. Процесс прохождения веществ через клеточную мембрану называют трансмембранным транспортом (переносом) веществ; он лежит в основе процессов поддержания клеточного гомеостаза, оптимального содержания в клетке ионов, воды, ферментов и субстратов. Мембраны проницаемы для низкомолекулярных веществ и непроницаемы для высокомолекулярных веществ.
Органеллы цитоплазмы.
1. Эндоплазматическая сеть (ЭПС) — это сложная разветвлённая система мембран, которая пронизывает всю цитоплазму.
Функции ЭПС:
- транспорт веществ внутри клетки (белки, липиды, углеводы и др.).
- связь между между ядром, аппаратом Гольджи, лизосомами и плазматической мембраной.
- депо ионов кальция — ЭПС, служит резервуаром ионов кальция, которые играют важную роль в регуляции клеточных процессов (мышечное сокращение, секреция гормонов, передача нервных импульсов и др.).
- синтез липидов — мембраны ЭПС — место синтеза большинства липидов, необходимых для построения клеточных мембран и других структур.
2. Комплекс Гольджи.
Органелла, отвечающая за дальнейшую обработку и упаковку белков и липидов, синтезированных в ЭПС. В структурах коплекса Гольджи вещества, поступившие из ЭПС, претерпевают дальнейшие биохимические превращения, упаковываются в мембранные пузырьки и доставляются к тем местам клетки, где они необходимы. Эти вещества участвуют в достройке клеточной мембраны или выделяются наружу (секретируются) из клетки.
3. Митохондрии.
Митохондрия двумембранный органоид. Наружная и внутренняя мембраны различаются по происхождению, строению и функции. Митохондрии встречаются почти во всех клетках (кроме зрелых эритроцитов млекопитающих). Количество митохондрий в клетке зависит от ее функциональной активности, в разных типах клеток может быть от 50 до 2,5 тысяч.
Внутри митоходрий имеется ядро, содержащее белоксинтезирующий аппарат, который включает РНК, рибосомы, фосфолипиды, белки, ферменты, обеспечивающие самовоспроизведение (автономное размножение) под контролем клеточного ядра. Концевидная молекула ДНК органоидов обеспечивает цитоплазматическую наследственность, передающуюся по материнской линии.
Свойства митохондрий:
- полуавтономность которая заключается в наличии у митохондрий собственного генетического (кольцевидная молекула ДНК) и белоксинтезирующего аппарата, что обеспечивает самостоятельное размножение делением или почкованием и ставит их в положение относительной независимости от ядра;
- способность к амебовидному движению;
- синтез некоторых стероидных гормонов и аминокислот;
Функция митохондрий – синтез АТФ в процессе клеточного дыхания (энергетические станции клетки) и синтез стероидных гормонов. АТФ – универсальный источник энергии для всех биохимических процессов клетки.
4. Рибосомы.
Структура, осуществляющие синтез белка.
Рибосома представляет собой молекулярную машину, которая синтезирует все клеточные белки, декодируя информацию, записанную в нуклеотидной последовательности матричных РНК (мРНК).
Синтез белка происходит в несколько этапов. На первом этапе в цитоплазме происходит активация аминокислот путём их присоединения к транспортной РНК (тРНК). Реакцию активации аминокислот осуществляют специальные ферменты. Этих ферментов 20, по числу аминокислот. Каждый такой фермент специфически узнает определенную аминокислоту и соответствующую ей тРНК и связывает их в аминоацил-тРНК. Аминоацил-тРНК, поступает в рибосому в качестве субстрата для синтеза белка. Воспринимая их, рибосома осуществляет перевод, или трансляцию, генетической информации с языка нуклеотидной последовательности мРНК на язык аминокислотной последовательности синтезируемой полипептидной цепи белка. Если представить это в молекулярных терминах, то рибосома последовательно сканирует цепь мРНК (движется вдоль нее) и тоже последовательно выбирает из среды, в результате чего специфичность аминоацильного остатка выбираемой рибосомой аминоацил-тРНК каждый раз детерминируется специфичностью комбинации нуклеотидов считываемого в данный момент рибосомой отрезка мРНК. Таким образом, возникает проблема генетического кода: какие комбинации нуклеотидов детерминируют, т. е. кодируют, каждую из 20 аминокислот, из которых строятся молекулы белков? Движение рибосомы вдоль цепи мРНК (или, другими словами, пропускание цепи мРНК сквозь рибосому) задает строгий временной порядок вхождения в рибосому разных аминоацил-тРНК в соответствии с порядком расположения кодирующих нуклеотидных комбинаций вдоль мРНК. Аминоацильный остаток выбранной аминоацилтРНК каждый раз ковалентно присоединяется рибосомой к растущей полипептидной цепи. Деацилированная тРНК освобождается из рибосомы в раствор. Так последовательно, шаг за шагом, на рибосоме строится полипептидная цепь белка.
5. Лизосомы.
Лизосомы - сферические тельца размером 0,2-0,4 микрон, ограниченные одиночной мембраной. В клетке можно обнаружить различные виды лизосом, но все они объединены общим признаком - наличием в них ферментов, расщепляющих молекулы органических веществ поступающих в клетку через мембрану. Лизосомы образуются в эндоплазматической сети и аппарате Гольджи, от которых они затем отделяются в виде самостоятельных пузырьков (первичные лизосомы). При слиянии первичных лизосом с вакуолями, содержащими поглощенные клеткой питательные вещества, или с измененными органеллами самой клетки образуются вторичные лизосомы. В них под действием ферментов происходит расщепление сложных веществ. Продукты расщепления проходят через мембрану лизосомы в цитоплазму и включаются в различные процессы внутриклеточного обмена.
6. Включения.
Включения – непостоянные компоненты клетки, которые образуются и используются в процессе ее жизнедеятельности.
При внимательном рассмотрении структуры и функционирования живой клетки поражает её целесообразное, функционально-обусловленное строение. Невольно возникает вопрос – как природа в результате самоорганизации создала такой совершенный продукт – живую клетку? Что заставило неживые органические молекулы объединиться? Каким образом органические молекулы: липиды, углеводы, белки и нуклеиновые кислоты самопроизвольно объединились в такую совершенную структуру, в которой все компоненты взаимосвязаны и образуют сложную систему, функционирующую как единое целое?
Информационный аспект клеточного уровня эволюции материи
Наш опыт показывает, что для создания из простого сложного нужна информация. Информация на первых уровнях эволюции материи проявляется в свойствах материи. Эволюционный аспект свойства элементарных частиц (протонов, нейтронов электронов) проявляется в способности объединяться в более сложную структуру – атом. Атомы объединяются во всё более сложные структуры - молекулы. На основе этого свойства материи образовались стабильно существующие неорганические вещества и органические вещества, в том числе биологические молекулы: липиды, углеводы, предшественники белков - аминокислоты и предшественники нуклеиновых кислот – нуклеотиды. Аминокислоты обладают свойством объединяться и образовывать полипептидные цепи, нуклеотиды так же обладают способностью образовывать цепи. Но полипептидные цепи — это не белки, а последовательности нуклеотидов не молекулы РНК (ДНК). В этих последовательностях аминокислоты и нуклеотиды объединены случайным образом, а в хаотичных последовательностях нет информации.
Если сравнить аминокислоты и нуклеотиды с буквами алфавита, то цепи, образованные этими биологическими буквами вследствие свойства бессмысленны. Что бы из букв алфавита собрать осмысленные слова, из слов предложения и далее письменные произведения культуры, нужна информация о порядке их взаимного расположения и в случае с буквами алфавита - эта информация содержится в сознании человека. Где содержится информация, которая упорядочивает биологические буквы – неизвестно.
Вероятность того, что четыре разных нуклеотида объединятся в комбинации из трёх нуклеотидов кодирующих одну из двадцати аминокислот, и эти тройки последовательностей составят код последовательности аминокислот в белке, не просто исчезающе мала, она невозможна. Это вероятность соотносима с вероятностью того, что буквы русского алфавита, в результате встряхивания сложатся в произведение «Евгений Онегин».
Начиная с клеточного этапа эволюции материи информация проявляется не как свойство простых материальных структур объединяться в более сложные материальные структуры, а как программа построения сложных биологических структур из более простых элементов. В клетках автотрофов под управлением информации все необходимые биомолекулы синтезируются из неорганических веществ, в клетках гетеротрофов синтез необходимых биомолекул производится из простых органических молекул: углеводов, липидов, аминокислот, нуклеотидов.
Кроме программы синтеза биомолекул, в клетках содержится информация о строительстве структур клетки из биомолекул. Под управлением информации строится клеточная мембрана, как сложная структура из липидов, белков и углеводов, эндоплазматическая сеть, комплекс Гольджи, мембрана клеточного ядра (в эукариотах) и т.д.
Но клетка - это не только структура. Клетка - это и сложные процессы движения и образования биологических веществ в теле клетки и эти процессы не хаотичны, они управляемы информацией. Под управлением информации происходит метаболизм – обмен клетки с внешней средой веществом и энергией. Под управлением клеточной информации происходит и процесс деления клетки, разделение структур клетки на 2 равные части. Перед делением клеточные структуры должны разойтись в разные части клетки и этот процесс должен быть управляем информацией.
Этап многоклеточного организма
В развитии живого произошёл новый этап – из одноклеточных появились многоклеточные организмы. Многоклеточные организмы это не просто объединение одинаковых клеток в колонию, в многоклеточном организмы клетки различны, они специализированы на выполнении различных функций, что отражается и в их строении.
Существует несколько теорий происхождения многоклеточных организмов. Согласно одной из них многоклеточные организмы развились из колонии однотипных клеток, которые в дальнейшем стали специализированными на выполнение разных функций. Согласно другой теории, многоклеточный организм развился из колонии разных клеток, которые «поняли», что в кооперации проще выживать. Эти теории предполагает наличие у клеток сознания – клетки объединяются потому, что «понимают» - это «выгодно».
Общий недостаток этих теорий в том, что современные многоклеточные организмы развиваются из одной клетки путём деления. В генетическом аппарате родительской клетки содержится информация о специализации всех клеток организма (в организме человека более 100 типов различных клеток). Каким образом в молекуле ДНК появилась информация о специализации клеток – неизвестно. Более того, в молекуле ДНК многоклеточного организма содержится информация о расположении специализированных клеток, о строении тела многоклеточного: растения, насекомого, животного, человека. В гипотезу о том, что информация о строении тела возникла случайным образом, в результате мутаций и в результате образовалось функционально целесообразное тело как-то не верится. Сложно представить, что глаз человека с его сложнейшей структурой, или мозг человека - это результат случайных мутаций.
В процессе эволюции материи у многоклеточных животных появились специализированные клетки, специфика которых заключается в приёме, хранении и переработке информации внешнего, по отношению к организму, мира. В результате воздействия внешней информации появилась новая сущность - психика животного, форма существования информации внутри организма. Хаотичное движение одноклеточных под управлением психики превратилось в целенаправленное поведение животных.
ЧЕЛОВЕК КАК ИНФОРМАЦИОННАЯ СИСТЕМА
Понятие системы относится к числу основополагающих и широко используется в различных научных дисциплинах и сферах человеческой деятельности. Известные словосочетания «информационная система», «экономическая система», «биологическая система» и многие другие иллюстрируют распространенность этого термина в разных предметных областях. Существует множество определений того, что есть «система».
Несмотря на различия формулировок, все они в той или иной мере опираются на исходный перевод греческого слова «systema» – целое, составленное из частей, соединенное. Будем использовать следующее достаточно общее определение.
Система – совокупность элементов, находящихся в отношениях и связях друг с другом, которая образует определенную целостность, единство.
В отличие от понятий «множество» или «совокупность», понятие системы подчёркивает упорядоченность, целостность, наличие закономерностей построения, функционирования и развития. Важной особенностью системы, отличающей ее от простого набора несвязанных элементов, является то, что у неё появляются новые свойства, которые не являются суммой свойств ее элементов. Наличие у системы новых свойств, называют эмерджентностью. Так, например, человек, в конечном итоге состоит из элементарных частиц – протонов, нейтронов и электронов, но, естественно, свойства человека не определяются свойствами элементарных частиц его составляющих.
В описании существования и функционирования системы важно, что определено как элементы системы. В формулировке «человек как информационная система» подчёркивается, что элементами системы человек является информация. В информационной системе «человек» выделяем три иерархических уровня существования информации:
1. Генетическая информация,
2. Природная информация;
3. Социальная информация
Генетическая информация
Структурный аспект генетической информации.
Человек находится на вершине эволюционной лестницы развития материи-информации. Весь «опыт» восхождения материи по эволюционной лестнице оказался материализованным и закодированным в структуре молекул ДНК генома человека. С момента оплодотворения яйцеклетки, закодированная и свёрнутая информация начинает разворачиваться и проявляться в биологической структуре клеток тела человека, его тканей, органов, в работе функциональных систем.
В результате развёртывания генетической информации создаётся особая биологическая структура - нервная система способная:
- воспринимать внешнюю, по отношению к себе информацию;
- материализовывать воспринятую информацию в биохимических изменениях своей структуры;
- преобразовывать полученную информацию и получать, в результате преобразований новую, значимую для себя информацию;
- создавать программы реагирования на значимую информацию;
- реализовывать программы реагирования в мышечных движениях всего организма.
Информацию внешнего мира человек получает через органы чувств: зрение, слух, осязание, обоняние и вкус. Органы чувств иначе называют сенсорными анализаторами (сенсорными системами).
Сенсорные анализаторы человека — это совокупность структур нервной системы, которые осуществляют приём, обработку информации определённого вида и формирование ощущений. Сенсорные анализаторы понятие более широкое, чем органы чувств.
Структурно в сенсорных анализаторах выделяют:
1. Рецепторы – специализированные нервные клетки, воспринимающие сигнал и преобразующие его в нервные импульсы.
2. Сигнальные проводящие пути - специализированные нейроны, передающие нервные импульсы в мозг.
3. Подкорковые структуры головного мозга выполняют множество функций, в том числе они отвечают за запечатление сигнала в коре и его эмоциональную окраску.
4. Проекционные (сенсорные) зоны коры головного мозга.
Различают экстерорецепторы, интерорецепторы, проприорецепторы.
Экстерорецепторы, или внешние анализаторы, воспринимают информацию из внешней среды.
Интерорецепторы, или внутренние анализаторы, воспринимают информацию о состоянии внутренних систем организма: дыхательной, сердечно-сосудистой, пищеварительной и других систем.
Проприорецепторы находятся в мышцах и суставах. Информация из этих областей распознается сознанием как мышечное чувство и расположение тела и его частей.
Проекционные зоны анализаторов имеют чёткую локализацию в коре головного мозга: зрительная зона находится в затылочных долях мозга, слуховая занимает височные доли, соматосенсорная зона занимает задние центральные извилины коры головного мозга. (Моторная кора находится в передних центральных извилинах и в примыкающих к ним спереди регионах лобных долей). Обонятельная проекционная зона находится на внутренней поверхности височной доли, в извилине гиппокампа, там же расположена и вкусовая проекционная зона.
В проекционных зонах происходит распознавание сенсорного образа. Различают первичные, вторичные и ассоциативные проекционные зоны.
В первичных проекционных зонах происходит анализ отдельных раздражений, поступающих в кору от соответствующих рецепторов, в них возникают ощущения информационного воздействия. При разрушении первичных полей возникает так называемая корковая слепота, корковая глухота и т. п.
Во вторичных проекционных зонах формируется образ объекта информационного объекта (зрительный, слуховой, осязательный, обонятельный, вкусовой). При электрическом стимулировании нейронов этой зоны возникают, оживляются в памяти воспринятые образы: зрительный, слуховой, осязательный и т.д.
Ассоциативная зона образована нейронами, обладающими полисенсорностью, т.е. способностью отвечать как на сенсорную, так и моторную информацию, и пластичностью (способностью к перестройкам в зависимости от поступающей информации).
Ассоциативная зона занимает примерно 80% всей поверхности коры мозга, она окружает каждую проекционную зону, обеспечивая взаимосвязь, между сенсорными и моторными областями коры, занимает теменную, височную и лобные доли мозга. В ассоциативных зонах происходит интеграция информации от различных проекционных зон и формирование программы целенаправленного поведения.
Теменная ассоциативная область коры участвует в формировании субъективного представления об окружающем пространстве и теле самого организма. Височная область коры участвует в речевой функции посредством слухового контроля речи, в зрительной оценке пространства, способности читать и писать. Лобные ассоциативные поля – принимают участие в формировании программы сложных поведенческих актов в ответ на воздействие внешней среды на основе сенсорных сигналов всех модальностей.
В ассоциативных зонах происходит:
1. Анализ пространственных координат тела (координации тела в пространстве). Ассоциативная зона получает зрительную сенсорную информацию от задней затылочной коры и одновременно — соматосенсорную информацию от передней теменной коры. На основании всей этой информации осуществляется вычисление координат окружающего пространства, воспринимаемого с помощью зрения, слуха и поверхности тела.
2. Построение сложных движений тела, в том числе движений кисти рук.
3. Понимание речи. Большая область для понимания речи, называемая область Вернике, лежит позади первичной слуховой коры в задней части верхней извилины височной доли. Это наиболее важная область мозга для высших интеллектуальных функций, поскольку в основе почти всех этих функций лежит речь.
4. Понимание письменной, «визуальной» речи (чтения). Позади области понимания речи, главным образом в переднелатеральном регионе затылочной доли, располагается зрительная ассоциативная область, которая направляет зрительную информацию, передаваемую словами, прочитанными в книге, в область Вернике — область понимания речи. Эта так называемая область угловой извилины необходима для понимания значения визуально воспринимаемых слов. При ее отсутствии человек может отлично понимать речь на слух, но не при чтении.
5. Наименования объектов. В самых латеральных частях переднего отдела затылочной доли и заднего отдела височной доли имеется область для наименования объектов. Названия объектов мы в основном узнаем, когда слышим их, т.е. с помощью органа слуха, тогда как физическую природу объекта мы воспринимаем по его внешнему виду, т.е. с помощью зрения. В свою очередь, названия важны для понимания речи и на слух, и при чтении.
Поведенческий аспект генетической информации
Генетическая информация, реализуясь в биологической структуре тела человека и работе его функциональных систем определяет пол человека, внешность (рост, цвет кожи, глаз, тип волос и другие внешние черты), обмен веществ, физические и психические способности, предопределяет некоторые черты характера. Важно отметить, что генетически закладываются только основы психических функций человека: характера, памяти, интеллекта, во многом личность человека определяется воспринятой в процессе жизни информацией.
Генетически наследуются простейшие поведенческие реакции человека – рефлексы: сосательный, хватательный, рвотный и т.д. Более сложные модели поведения, такие как инстинкты у животных, у человека не наследуются, более сложным поведенческим актам человек обучается под воздействием природной и социальной информации. Наследуется некоторая «предрасположенность», влечение к инстинктивному поведению: пищевому, половому, исследовательскому, но конкретная программа реализации «предрасположенности» создаётся человеком в процессе обучения, (научения).
Например, человек чувствует голод, об этом ему «сообщают» внутренние рецепторы, человек проявляет активность, направленную на удовлетворение чувства голода, но вот в какой форме будет проявляться эта активность в генах не записано. Новорожденный эту активность будет проявлять плачем, все действия по удовлетворению потребности осуществляет мать. Ребёнок отвечает на это только сосательным рефлексом.
Половой инстинкт вначале проявляется в форме интереса к противоположному полу, далее этот интерес может проявляться в форме юношеской влюблённости. В какой конкретной форме проявится интерес и влюблённость генами не предопределено – это зависит от воспитания.
Исследовательский инстинкт, проявляется в том, что человеку требуется поток новых впечатлений для нервной системы, поток новой информации. Информация для нервной системы как пища для организма, при дефиците информации человек ощущает информационный голод, воспринимает это как лишение и человек в различных формах поведения ищет новых впечатлений.
Уровень природной и социальной информации
В результате развёртывания генетической информации создаётся биологическая структура готовая и способная к приёму внешней информации, природной и социальной. Внешняя информация, воспринятая нервной системой, изменяет структуру нервной системы, в первую очередь структуру головного мозга материализуясь в этих изменениях. Изменения происходят в структуре межнейронных связей и теле самих нейронов, в его биохимических изменениях.
Стойкие изменения нервной ткани, произошедшие под воздействием внешней информации, назовём следом информационного воздействия. След информационного воздействия может находится в активном и пассивном «спящем» состоянии. Активность следа приводит к появлению идеального образа внешнего воздействия, внешней информации. Активизация следа, системы связанных следов, происходит, по-видимому, под воздействием генерируемых головным мозгом электрических токов, электромагнитных волн, создаваемых токами. Активность нейронов под воздействием циркулирующих токов порождает новую реальность – психику человека.
Современный человек рождается и живёт в искусственной информационной среде и воздействие собственно природной среды испытывает периодически, фрагментарно. Искусственно созданная человеком среда и становится источником той природной информацией, под воздействием которой начинает формироваться психика человека. И именно в этом смысле мы говорим о природной информации.
Природная информация первична, социальная вторична, источник первой – Природа, и человек как природное явление, источник второй – человек социальный, природная информация объективна, социальная субъективна, природная информация из биологической структуры, полученной в результате развёртывания генетической информации, создаёт высокоорганизованное животное, социальная информация создаёт личность.
Природная информация не делает человека, ни хорошим, ни плохим. Нет в природной информации, ни плохого, ни хорошего, ни нравственного, ни безнравственного. Воспитание человека, создание в психике таких феноменов как стыд, совесть, сочувствие, сострадание, создание всех феноменов, составляющих так называемые душевные качества человека – это задача социальной информации.
Становление социальной информации связано с появлением у человека речи. На этом этапе эволюции материи появилась возможность человека передавать свой опыт взаимодействия с Природой в устных сообщениях. С развитием социальных отношений в сообществе к информации о Природе добавилась информация о социальных отношениях в форме норм и правил поведения.
Следующий этап эволюции социальной информации – появление возможности отчуждения информации из индивидуального сознания человека, возможность переноса его на бумажные носители информации. На этом этапе информация получила возможность распространяться в пространстве и во времени, информация перестала умирать со смертью своего естественного носителя - мозга человека. Письменные тексты становятся так называемой социальной памятью, позволяя сохранять и передавать знания, расширяя сферу их применения.
Новый, революционный этап эволюции социальной информации – появление электронных носителей, распространение информации с помощью средств массовой информации радио, телевидения и интернета.
В отличие от природной информации, которую человек воспринимает непосредственно в форме аналоговых сигналов, социальная информация кодируется. По формам представления и кодирования различают следующие виды информации:
1. Речевая. Информация кодируется словосочетаниями звуков в словах. Это первая форма социальной информации.
2. Графическая. Информация представляется в форме графических образов: рисунков, схем, чертежей, графиков.
3. Текстовая. Это способ кодирования уже речевой информации специальными символами – буквами, математическими знаками.
4. Видеоинформация. Появилась с изобретением кино, дальнейшее развитие получила с появлением компьютеров.
Человек играет в эволюции социальной информации двоякую роль, с одной стороны он является продуктом социальной информации, с другой стороны социальная информация развивается, эволюционирует только интеллектуальной деятельностью человека, деятельностью его сознания. Каждый человек в процессе своей жизни добавляет в систему социальной информации что-то своё. Человек в процессах мышления, воображения, творчества творит новую информацию в своём сознании, а в своём поведении и деятельности передаёт эту информацию другим членам социума, участвуя, тем самым, в эволюции информации.
ФЕНОМЕН СОЗНАНИЯ
Наиболее загадочный феномен объективной реальности – это сознание. Необычность этого феномена в том, что существует оно объективно, но переживается каждым – субъективно. Каким образом возникает феномен сознания – науке неизвестно, известно только, что сознание продукт деятельности мозга и то, что для появления сознания необходима информация. Нет мозга – нет сознания, нет информации – нет сознания.
В вопросе возникновения сознания в выигрышном положении находятся люди верующие в Бога. В сознании верующих понятие сознание заменяется понятием душа, а душа это от Бога. Бог вкладывает душу в тело человека, и она начинает жить в теле человека, именно душа видит, слышит, чувствует, наблюдает за происходящим в мире, а после смерти покидает тело и устремляется в рай или в ад в зависимости от деяний человека. Как оно на самом деле – неизвестно. Аргумент материалистов в том, что душа при анатомических исследованиях не обнаруживается несостоятелен, собственно и сознание при этих исследованиях не обнаруживается - и то и другое нематериально. Хочется верить в то, что мы после смерти не исчезаем в небытие, очень хочется, но …
Мешает поверить в существование Бога и души как самостоятельных сущностей установка в то, идеальное – это атрибут материального и идеальное без материального носителя не существует. Доказать наличие или отсутствие отдельно существующего идеального невозможно, ибо воспринять человек (непосредственно, или через приборы) может только материальное. Следует признать, что убеждение, в том, что идеальное не может существовать независимо от материального – это продукт веры, а не научное открытие, доказать невозможность существования идеального в отрыве от материального наука не может в принципе.
Итак, сознание существует, каждый человек ощущает его существование. Термин «ощущает» не совсем уместен по отношению к сознанию, ощущает человек воздействия окружающей среды через органы чувств, а органа чувств, воспринимающего сознание, не существует. Человек как бы наблюдает за своим сознанием, может воспринимать его со стороны, сознание при этом раздваивается на наблюдающую и наблюдаемую части. Так или иначе, у человека есть знание о своём сознании на уровне интуитивных ощущений. Но человек не удовлетворяется знанием на уровне ощущений, ему необходимо знание, выраженное в форме понятий, знание и о природе сознания и механизме его возникновения.
Об определении сознания.
Два распространённых определения сознания, одно из области психологии, другое из сферы философии.
Сознание — состояние психической жизни организма, выражающееся в субъективном переживании событий собственной жизни и внешнего мира, а также в отчёте об этих событиях и ответной реакции на них.
Сознание – это процесс отражения действительности мозгом человека, включающий все формы психической деятельности и обусловливающий целенаправленную деятельность человека.
Сразу возникает методологический вопрос – сознание это процесс или состояние? В первом, психологическом определении, заложено противоречие, вначале утверждается, что сознание - это состояние, а далее говорится о переживании, но переживание это процесс. Во втором определении присутствует метафора «отражение», краеугольная метафора марксистко-ленинской философии. Не знаю у кого как, а у меня возникает в сознании образ зеркала, оно лучше всего отражает, но при этом в нём самом ничего не «отражается», не запечатлевается, а в сознании именно запечатлевается. И, самое главное, на мой взгляд, в этих определениях не подчёркивается информационная сущность сознания. Сознание порождается информацией и информацией, по сути, является.
Прошу понять меня правильно – я не против определений, наверное, они нужны, но каким бы совершенным не было определение сознание он вряд ли отразит всю сущность и специфику сознания. Важно не сформулировать определение, важно сформировать понимание.
Утверждается, что сознание одно из фундаментальных понятий философии, психологии, социологии. В физике фундаментальное понятие материя, но физики не ломают голову над формулировкой своего фундаментального понятия, они поступают проще приводят формы существования матери: - вещество (твердое, жидкое, газообразное, плазма); - частицы (протоны, нейтроны, электроны, атомы, молекулы); поле (электрическое, магнитное, электромагнитное, гравитационное) и всё становится понятным без всеобъемлющего определения.
Да, с сознание всё гораздо сложней, предъявить в качестве образцов сознания нечего – всё в голове, все формы существования сознания. И всё же предлагаю не ломать головы над всеобъемлющим определением сознания – не получится, это фундаментальное понятие, а фундаментальные понятия не подлежат определению по определению, но приоткрыть завесу над тайной сознания возможно.
Итак, будем выяснять, что же скрывается за словом «сознание.
Вначале установим неопровержимые (на наш взгляд) факты.
1. Сознание существует как объективная реальность.
2. Сознание переживается каждым человеком субъективно. Передать содержимое своего сознания человек другому человеку не может.
3. Сознание нематериально, оно идеально.
4. Сознание, так или иначе, связано с работой мозга. Сознание исчезает с разрушением мозга (в понимании материалистов) или улетает в высшие (низшие) сферы нематериального бытия (в понимании идеалистов).
5. Появление и существование сознания связано с информацией, воспринимаемой человеком через органы чувств. Сознание порождается информацией, сознание, по сути, информация, живущая по своим законам на субстрате головного мозга.
6. Сознание возникло в процессе эволюции материи и присуще только высшим формам организации материи – человеку и, возможно, высшим животным.
Далее. Человек может формулировать самые разнообразные определения сознания. В связи с этим возникает вопрос критерия истинности этих определений. Материалисты говорят: практика критерий истинности. Но что считать практикой в определении истинности понятия сознания? Вопрос о критериях истины не праздный вопрос. «Тот, кто владеет критериями, владеет истиной, поскольку всегда может отсечь заблуждения, предрассудки, ложь и вычленить объективную истину». В данном случае «практикой» будет обращение человека в глубины своего сознания с вопросом – это ТО? И нечто похожее на резонанс в механике будет ответом на вопрос. Согласен, критерий неубедительный, но иного критерия нет. Исследовать сознание мы можем только посредством того же сознания, и критерий истинности там же.
Ещё одно важное замечание. Сознание рождается, развивается, и умирает. Какое сознание мы имеем в виду - сознание новорожденного, сознание зрелого человека, осознающего своё «я» или сознание впавшего в маразм старца? Логично проследить процесс становления сознания от момента его рождения.
Рождение сознания.
Генетическая информация, содержащаяся в структуре молекул ДНК генома человека, из вещества окружающей среды, поступающего с питанием матери, синтезирует органические молекулы, создаёт специализированные клетки, из клеток биологическую структуру - живое существо. Появившееся живое существо – это, по сути, материализованная информация, информация ДНК и информация молекул, из которых создаётся биологическая структура. И в этой структуре выделяются специфические клетки – нервные клетки, способные изменять своё состояние под воздействием воздействующей на них информацией. Нервные клетки образуют нервную систему, в которой выделяем особую структуру нервных клеток головной мозг. Свойство мозга – под воздействием внешней информации создавать психику, как форму существования информации.
Живое существо в момент рождения оказывается в море природной информации. Свет (электромагнитные волны) воздействует на рецепторы органа зрения, колебания молекул воздуха на рецепторы органа слуха, молекулы веществ на рецепторы вкуса и запаха. Вся эта информация устремляется в открытый для информации мозг существа и производит чудо – создаёт, рождает психику, в которой с развитием психики выделяется сознание как высший уровень развития психики, существующее наряду с другими психическими феноменами (память, мышление, воображение, творчество и т.д.). Исходим из положения, что сознания ребёнка в момент рождения не существует, нельзя же считать сознанием комплекс неосознаваемых врождённых рефлексов и инстинктов.
Процесс появления ощущений и тем более образов в сознании, был и остаётся загадкой. Нас не удивляет появление изображения на фотопластинке, появления звука в звукозаписывающей аппаратуре, физические и химические процессы, приводящие к фиксации и появлению изображения (звука) в неживой материи описаны, наше сознание понимает как это происходит и принимает как нечто обыденное. Сознание не понимает, как это происходит в сознании. Начальные этапы вроде бы понятны. Свет, проходя через оптическую систему глаза, создаёт уменьшенное и перевёрнутое изображение на сетчатке. В рецепторах, образующих светочувствительный слой (137 миллионов светочувствительных клеток) происходят описанные наукой химические процессы, светочувствительные нейроны в результате химических процессов генерируют нервные импульсы. И всё, дальше непонятное. Как из нервных импульсов в коре головного мозга создаётся образ, изображение, науке неизвестно. Интересно, что на сетчатке создаётся уменьшенное перевёрнутое изображение предмета, а в сознании неперевёрнутое, отражающее не уменьшенные, а истинные размеры объекта.
Проводились опыты. Испытуемому одевались очки, переворачивающие изображение на сетчатке ещё раз. Сознание видело перевёрнутое изображение несколько дней, а потом изображение в сознании приходило в норму, оказывалось не перевёрнутым. После снятия очков в сознании вновь переворачивалось изображение и через несколько дней снова восстанавливалось. Эксперимент без очков может провести каждый – при наклоне головы изображение не наклоняется. Что там, в сознании приводит изображение к нормальному виду непонятно.
Итак, на мозг по сенсорным каналам воздействует поток не дифференцированной внешней и внутренней информации, вызывающий ощущения света (звука, и т.д.), именно поток, выделить в этом потоке отдельные элементы ещё предстоит. Постепенно из потока сенсорной информации начинают выделяться объекты окружающего мира: зрительные – первая погремушка, лицо матери, предметы окружающей обстановки; слуховые – шумы, отдельные слова, звуки музыки; осязательные, обонятельные и вкусовые объекты.
Выделение в потоке информации образов объектов внешнего мира – первый этап становления сознания.
Важно отметить, что объекты внешнего мира становятся объектами сознания, идеальными объектами. Объект находится в сознании, но воспринимается как объект внешнего мира, обладающего цветом, формой, структурой, (для объектов зрения); высотой звука, длительностью (для объектов слуха).
В результате сигналов от интерорецептивных (внутренних) анализаторов в сознании создаётся особые объекты: представление о своём теле, положении его в пространстве, ощущение о состоянии организма (самочувствие).
Итак, в результате взаимодействия потока внешней информации в сознании создаются дифференцированные идеальные образы объектов внешнего мира, вначале «размытые» затем всё боле и боле дифференцированные, до мельчайших подробностей различимых анализатором (зрением, слухом, осязанием). Образы начинают существовать в сознании – они запоминаются, и существуют в «спящем» режиме, а при повторения внешнего воздействия – оживают, воспроизводятся в сознании. В нервной ткани под воздействием внешней информации происходит стойкое изменение остаётся материальный след информационного воздействия, а в сознании порождаемый им образ объекта- объект сознания.
Вопрос. Выделение объектов - это свойство мозга или это свойство внешней информации? Вопрос скорее риторический и наука долго не сможет на него ответить, если вообще сможет ответить. Компромиссный ответ – внешняя информация Природы, и свойство системы клеток головного мозга продукта генетическая информация, продукта эволюции материи-информации той же Природы, в результате взаимодействия создают в рождающемся сознании идеальные образы объектов внешнего мира, создают собственно сознание.
С началом двигательной активности ребёнка, с появлением активного взаимодействия с объектами внешнего мира включаются в работу эмоциональные структуры мозга, образы объектов получают эмоциональную окраску, и начинают своё существование в новом качестве – эмоционально окрашенном.
В процессе активного познания ребёнок узнаёт и новые свойства предметов, ранее, при пассивном восприятии недоступные, объект начинает существовать в сознании неотрывно связанным, и с эмоциями, и с его свойствами, в сознании это проявляется как смысл объекта. Смысл всегда личностный, полученный субъектом в результате личного опыта. Смысл объекта и образ объекта начинают существовать как связанные, но разные объекты сознания.
Появление смысла объектов можно назвать вторым этапом становления сознания. Важно отметить, что появление смысла предшествует этапу овладения речи. Смысл объекта внешнего мира и смысл слова - это разные объекты сознания.
Следующий, третий этап становления сознания, обусловлен овладением речи. Ребёнок с момента рождения слышит звуки речи, но они лишены смысла и отражаются в сознании как звуковые объекты. Прежде чем овладеть речью, понимать её и уж тем боле воспроизводить, ребёнок должен запомнить звуковые сочетания, накопить в памяти звучание слов. При соотнесении произносимого слова и объекта внешнего мира происходит понимание. В сознании связываются два объекта – образ предмета внешнего мира и образ слова и далее начинают существовать неразрывно как понятие.
При восприятии слова в сознании всплывет образ предмета слово понимается. Слово – знак предмета, образ предмета - смысл слова.
Революционный этап становления сознания – появление особого свойства сознания осознания. Сознание выделяет себя, начинает осознавать себя. (Собственно, только с появлением осознания можно говорить о сознании как таковом). Появление осознания связано с образованием в сознании особого объекта - образа собственного «Я». Образ «Я» особый объект сознания. При осознании происходит связывание образа объекта внешнего мира с образом «Я», в сознании возникает ощущение, что «Я» воспринимает объекты внешнего мира – смотрит, слышит, чувствует. Человек может утратить некоторые элементы психики, у него может ухудшиться память, некоторые объекты могут исчезнуть для сознания, могут ослабнуть мыслительные способности, но человек при этом остаётся человеком. При разрушении образа «Я» человек утрачивает свою самость, он перестаёт быть человеком. Осознание, скорее всего, связано с овладением речью, но проверить это предположение на опыте не представляется возможным, ведь не спросишь у ребенка, не владеющего речью, осознаёт ли он себя, спросить, то конечно можно, ответ получить нельзя.
Объекты сознания существуют в активной и в пассивной форе в «спящем» режиме. Образ объекта переводится из пассивного состояния в активное при восприятии объекта реальности, когда человек видит, слышит, осязает. Смыслы объектов (предметов внешнего мира и слов) «оживляются» в процессе мышления.
Объекты сознания могут быть осознаваемые и неосознаваемые. Осознаётся то, что связывается с «Я» человека в процессе восприятия, либо в процессе мысленного сканирования, «оживления» объектов сознания.
Сознание – живая информационная система. А коль скоро сознание определили как систему, необходимо обозначить элементы системы.
Элементы системы сознания – объекты сознания, идеальные образы объектов внешнего и внутреннего мира, эмоционально окрашенные и в результате активного взаимодействия с объектами внешнего мира, в результате познания наделённые смыслом.
Различаем объекты сознания:
- по сенсорному каналу восприятия внешней информации, его образующего: зрительный, слуховой, осязательный, обонятельный, вкусовой,
- образованные внутренними сенсорными системами, образующими образ тела, его положения в пространстве, состояния организма;
- по степени детализации, так, например, объектом сознания считаем, как весь зрительный образ, попадающий в поле восприятия, так отдельные объекты, выделяемые сознанием в общей картинке;
- особый объект сознания – образ своего «Я». Он находится как бы над всеми другими объектами сознания и связывается с ними в процессе осознания;
- объекты, создаваемые сознанием в результате мышления, воображения, творчества;
- объекты – образы желаемого будущего, как цели поведения, деятельности:
- объекты - программы поведения в различных ситуациях.
Объекты сознания образуют многомерную структуру, в которой можно выделить интегральные образы существующей «картины мира», образ «Я» в мире, образы действий в различных ситуациях.
Естественно, что сознание, феномен сознания не сводится к информационным объектам в нём присутствующим. Это как текст, он состоит из букв, слов, но текст это смыслы и образы которые складываются из букв и слов.
Важная особенность сознания человека, в отличие от психики животных, способность внутреннего «Я» произвольно осознавать другие объекты сознания. Осознавая объект сознания, оживляя в памяти произошедшие события и свои действия в ситуациях, человек может мысленно создавать новые, более совершенные программы поведения в ситуации.
О ПОНЯТИЯХ
Понятием назовём объект сознания, состоящий из комплекса конкретно-чувственных ощущений, составляющих содержание понятия и слова его обозначающего.
Понятия создаются сознанием, находятся в сознании, составляют осознаваемую часть сознания.
В основе способности сознания создавать понятия лежит:
- способность сознания выделять объекты внешнего мира;
- способность сознания связывать в единый комплекс ощущения различных модальностей.
Мир представлен нам не в виде неразрывного, неоформленного единства ощущений, а в сознании в виде совокупности связанных друг с другом объектов. Сознание, каким-то образом выделяет объекты внешнего мира, такова способность сознания и не только человека, но и животных. Причём исходя из наблюдений можно сделать вывод, что эта способность присуща не только высшим животным. Пчёлы выделяют из всего цветного разнообразия мира цветки и садятся на них, находят в пространстве свой дом, значит, они способны выделять цветок и свой дом как объекты внешнего мира. (Не говорим, что у пчёл есть сознание, хотя знать этого наверняка мы этого не можем, но каким–то образом они выделяют объекты внешнего мира).
Способность сознания связывать в единый комплекс ощущения различных модальностей приводит к созданию в сознании идеального образа объекта внешнего мира.
Способность связывания в единый комплекс ощущений различных модальностей поясним на примерах.
Пример 1. Человек видит воробья (зрительный объект внешнего мира) и слышит как он чирикает. Сознание связывает в единый комплекс зрительные ощущения и звуковые и относит их к одному объекту. Либо наоборот человек слышит чириканье воробья (слуховой объект внешнего мира) затем видит воробья и эти ощущения связываются в единый комплекс. Основание для связывания – близость ощущений по времени возникновения ощущений в сознании.
Пример 2. Человек держит в руках кирпич. Зрительные ощущения, тактильные ощущения и ощущение веса связываются сознанием в единый комплекс конкретно-чувственный образ кирпича.
Для создания понятия достаточно произнести во время восприятия объекта слово. Слово автоматически связывается с комплексом конкретно-чувственных ощущений, в сознании создаётся новый объект – понятие. Комплекс конкретно-чувственных ощущений – содержание понятия, слово – знак, маркер, обозначающий содержание понятия.
Назовём этот способ создания понятий непосредственным способом. (Следует отметить, что само произнесённое слово как сочетание звуков создаёт в сознании конкретно-чувственный образ слова, который впоследствии связывается с конкретно-чувственным образом объекта внешнего мира. Произносимое слово, как последовательность звуков, такой же объект внешнего мира, как и кирпич - и то и другое при восприятии создаёт в сознании образ: слово - образ слова, кирпич - образ кирпича).
Возможен другой способ создания понятий – опосредованный, формирование понятия через другие понятия.
Пример 1. Человеку, никогда не видевшему кирпич можно описать его словами-понятиями. Кирпич - это прямоугольный объект с размерами, красного цвета, шершавый, тяжёлый, прочный, изготавливается формованием из глины, с последующим обжигом в печи.
Важно, чтобы при создании понятия использовались не пустые слова, а понятия, имеющие в своей основе конкретно-чувственное содержание. Даже при создании предельно общих абстрактных понятий в их основе лежит конкретно-чувственное содержание, в противном случае это пустые, бессодержательные понятия, собственно это даже не понятия, это бессмысленный набор слов.
Пример 1. Количественные числа в математике. Число – математическая абстракция, но при обучении счёту, на первых этапах необходимо предъявить конкретное, в объектах внешнего мира (палочек, камешков, чёрточек на бумаге) содержание слов числительных.
Пример 2. Понятие материя. Содержание понятия наполняется путём перечисления форм существования материи - вещество (твердое, жидкое, газообразное, плазма); частицы (протоны, нейтроны, электроны, атомы, молекулы); поле (электрическое, магнитное, электромагнитное, гравитационное).
Пример 3. Понятие атом. Атом - это частица, состоящая из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженных электронов, вращающихся вокруг ядра на орбитах. В сознании рисуется конкретно-чувственный образ атома. Желательно, что бы словесный образ был подкреплён наглядным изображением.
Итак, содержание понятия конкретно-чувственное, оно создаётся непосредственно при ощущении объекта, либо опосредованно через другие содержательные понятия. Содержанием понятия может быть абстрактный образ, который создаётся словами, либо непосредственно в виде рисунка, схемы как в примере с атомом. Без конкретно чувственного или наглядно-образного содержания формирование понятия невозможно.
Кроме конкретно-чувственного содержания существует ассоциативно-смысловое содержание понятия. В основе способности создавать ассоциативно – смысловое содержание понятия лежит способность сознания выделять в разных объектах внешнего мира общее.
Пример 1. У человека сформировано понятие «кошка» на основе чувственных восприятий конкретной кошки. Человек видит другую кошку, другой расцветки, размера, но сознание выделяет нечто общее этого объекта с уже имеющимся понятием.
На основе разных конкретных создаётся интегральное общее, включающее всех конкретных, но при этом абстрагированное от конкретностей. Человек опознаёт кошку по фотографии, рисунку, даже весьма схематическому, контурному и всё это объединяет в единое понятие. Каким образом сознание выделяет общее, каков этот механизм – неизвестно, известно, что наше сознание это делает.
Ассоциативно-смысловое содержание понятия может создаваться понятиями более высокого уровня обобщения.
Пример 1. Созданы конкретные понятия воробей, скворец, стриж, словом «птицы» – создаётся более общее понятие, включающее в себя всех конкретных птиц. Далее по ассоциации - птицы летают, но летают и насекомые. Посредством слова «летают» устанавливается ассоциативная связь птиц с летающими насекомыми. Посредством слова «животные» устанавливается ассоциативная связь со всем классом животных, и т.д.
Для понятия важно как конкретно-чувственное, так и ассоциативно-смысловое содержание. Без конкретно-чувственного содержания понятие не существует как таковое, без ассоциативно-смыслового содержания понятие существует изолированно и не может включаться в процесс мышления, изолированное понятие не существует для мышления. И наоборот, чем больше ассоциаций, тем продуктивней (при прочих равных условиях) процесс мышления.
При создании понятий важно, что ы понятия было образованы в систему понятий, организованную по иерархическому принципу. На вершине самые общие понятия и вниз по ассоциативной цепочке к конкретным понятиям. Так в системе понятий человека на вершине иерархической лестницы находится понятие сущее. Возможны другие слова для обозначения сущего – бытие, действительность, реальность, слова разные, а смысл один – предельно общая категория, обозначающая всё, что существует в мире.
Реально существующий мир, человек в своем сознании представляет в виде системы понятий. Созданная в процессе познания в сознании картина мира из понятий лишь частично отражает реальный мир. Что-то, и иногда весьма существенное, остаётся за системой понятий.
Человек, проникая в своём познании вглубь материи выяснил, что всё состоит из атомов, а атомы, в свою очередь, из элементарных частиц: протонов, нейтронов, электронов. На основе косвенных экспериментов предложена модель строения атома и на основе этой модели объясняются многие свойства материи. НО! Увидеть, как на самом деле устроен атом, человек даже с помощью самых совершенных приборов не может. Более того человек может описать только те свойства атома, которые сумел к этой ступени познания определить с помощью приборов и описать в понятиях. Следует признать, что атом, как он есть на самом деле и наше описание его в понятиях – это разные вещи. И это атом. Строение же элементарных частиц понятие их сущности и свойств уже никак не вписываются в систему понятий человека, в основе которых конкретно- чувственные ощущения.
Ещё одна проблема познания мира в понятиях – разделение сущего на объект и его свойства. Говорится, что свойства не существуют отдельно от объекта. Но в сознании они разделены: объект это одно, свойства – это другое. На уровне атомов и молекул противоречия между объектом и его свойствами не наблюдается. Но на уровне человека возникает проблема сознания: каким образом материальный мозг порождает нематериальное сознание, и с другой стороны, каким образом нематериальное сознание изменяет состояние мозга, управляет поведением человека.
Свидетельство о публикации №225092300202
Уважаемый Сергей !
Ясно одно, что никто ничего не знает: "каким образом материальный мозг порождает нематериальное сознание"
ЧЕЛОВЕК КАК ИНФОРМАЦИОННАЯ СУЩНОСТЬ, ВЫСШАЯ СТУПЕНЬ ЭВОЛЮЦИИ МАТЕРИИ-ИНФОРМАЦИИ
Во- первых, человек как энергоинформационная сущность, во- вторых, не высшая ступень эволюции информации...
Но энергия - мера взаимодействия , нам нужно искать носителей электромагнитных волн и электромагнетизма. ВОЛН БЕЗ СРЕДЫ В ПРИРОДЕ НЕ БЫВАЕТ, значит квантон(+-ns) и сверхсильное электромагнитное взаимодействие. ЭНЕРГИЯ ЕДИНА.
ИНФОРМАЦИЯ- ЭТО БИТЫ, но не точка- тире, 1 или 0, запись информации и её раскодировка на экране, А РЕАЛЬНЫЙ НОСИТЕЛЬ, ИМЕЮЩИЙ ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЗАРЯДЫ:
Электрон+ позитрон= 2 гамма фотона+ электрический диполь( +- )
Электрический диполь- элементарный бит информации в квантованном пространстве- времени.
На физическом уровне мы имеем носителей элементарных:
1. Электрических зарядов
2.Магнитных зарядов
Из этих четырёх кварков диаметром 10^-35м и закона Кулона создано всё многообразие природы... В противном случае Вы никогда не узнаете что есть масса,гравитация, магнитные поля( без магнитных зарядов), электромагнитные волны ( без электромагнитной среды) .
И вот теперь о веществе, флоре, фауне, сущностях...перекопирую:
Картина: портрет физика Владимира Леонова с квантом пространства- времени (квантоном) в левой руке.
В правой руке- кварконий- символический нулевой элемент таблицы Менделеева из кварков в составе квантона.
Нижняя перекладина означает элементарный электрический диполь из электрона и позитрона т.е помимо электромагнитной симметрии пространства- времени во Вселенной необходим избыток электрических зарядов( электрическая асимметрия) для образования массы и вещества.
Художник: Владимир Волков,г. Брянск.
Всё из бита.
ПРИ ЭТОМ БИТ НЕ АБСТРАКЦИЯ, ОТВЛЕЧЁННЫЙ ОБРАЗ( точка- тире, да- нет) , А РЕАЛЬНЫЙ НОСИТЕЛЬ, ИМЕЮЩИЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЗАРЯДЫ.
При аннигиляции электрона и позитрона в пространстве- времени остаётся электрический диполь(+-). И, наоборот, при воздействии на эл. диполь высокоэнергетическими фотонами, превышающими энергию связи, получают электрон и позитрон.
А в науке принято, что электрон и позитрон создают фотоны с достаточной энергией -грубейшая ошибка. Получается, что в пустом пространстве движется электромагнитная волна, способная " рождать" только электрических мальчиков, но не магнитных...
См. статью:"а рождённое от Духа есть дух"
Сложнейшие кластеры из электрических диполей (+-) в квантованном пространстве- времени есть Разум- Бог.
Вещество, флора, фауна , в принципе, из бита, который стал кубитом (-), (+), (+-).
Электрон- минус (-) или -1.
Позитрон- плюс (+) или +1.
Электрический диполь- ноль 0 .
Нейтрон ( знакопеременная оболочка) -тридцать шесть нолей-36(0).
Протон( знакопеременная оболочка) - тридцать четыре ноля и один позитрон- 34(0)(+1).
Атом водорода-34(0)(+1) (-1).
Молекула водорода-68(0)2(+1)2(-1)
Леонов В.С.:
"В соответствии с теорией Суперобъединения, наша Вселенная представляет квазикристалл, являясь гигантским компьютером, который управляет всеми физическими и химическими процессами, в том числе и живыми организмами.
Вся генетическая информация заложена в энергоинформационном поле Вселенной.
Еще Наталья Бехтерева утверждала, что «Мозг мысли не производит», а представляет собой интерфейс, который подключает нас к глобальному компьютеру, обеспечивая мыслительный процесс. Все мысли мы берем из Космоса. Невозможно выучиться на Пушкина и Толстого, на Ньютона и Эйнштейна."
Вещество= энергия+ информация
*********************
* Вещество= mC^2+(0+-)*
*********************
C^2- гравитационный потенциал квантованного пространства- времени.
(0+-) или (01-1) - кубит.
От бита там к кубиту здесь.
Волновой ( по типу солитона) перенос массы тела и корпускулярный перенос информации.
Ляпко Николай Николаевич 23.09.2025 09:59 Заявить о нарушении
Прочитав её, ещё раз убедился, что наше познание. и обусловлено понятиями, и находится в плену, в паутине понятий и выйти за неё не может, ну по крайней мере это очень трудный процесс – необходимо новые понятия рождать. Вы в своей системе понятий, я в своей, будем искать общее?
А для этого мне необходимо прочитать не только эту рецензию, но и Ваши публикации, чем и займусь в ближайшее время. (Собственно, для того и публиковался, чтобы найти мыслящих людей и с их помощью выйти на новый уровень понимания).
«Всё из бита и закона Кулона»
В моём понимании бит – это единица информации, также как квант единица энергии. Судя по рецензии, и пока только по ней, Вы в понятие бита вкладываете нечто иное? А далее ещё и кубит? «Вещество, флора, фауна , в принципе, из бита, который стал кубитом (-), (+), (+-)». Буду разбираться.
А по поводу закона Кулона … точнее по поводу электромагнетизма - в глубине сознания чувствую неразрывную связь информации и электричества – электрические заряды элементарных частиц, искусственный интеллект - носителем которого являются электрические импульсы в микросхемах, электрическая активность мозга …
«Вещество= энергия+ информация» - может быть, может быть … но опять же мы нечто единое СУЩЕЕ в своих понятиях разделяем на вещество, энергию, и информацию.
Сергей Карпов 6 23.09.2025 10:53 Заявить о нарушении