Живая и неживая природа, ее объекты

Оглянитесь вокруг. Как красиво! Ласковое солнышко, голубое небо, прозрачный воздух. Природа украшает наш мир, делает его радостнее. А задумывались ли вы когда-нибудь, что такое природа?

Природа – это всё, что нас окружает, но при этом НЕ создано руками человека: леса и луга, солнце и облака, дождь и ветер, реки и озёра, горы и равнины, птицы, рыбы, звери, даже сам человек относится к природе. 

Природа делится на живую и неживую.

Живая природа: животные (в том числе звери, птицы, рыбы, даже черви и микробы), растения, грибы, человек.

Неживая природа: солнце, космические объекты, песок, почва, камни, ветер, вода.

Признаки живой природы:

Все объекты живой природы:

— растут,
— питаются,
— дышат,
— дают потомство,
а еще они рождаются и умирают.

В неживой природе все наоборот. Её объекты не способны расти, питаться, дышать и давать потомство. Тела неживой природы не умирают, а разрушаются или переходят в другое состояние (пример: лед тает и становится жидкостью).

Как отличить, к какой природе относится тот или иной объект?

Давайте попробуем вместе.

Частью какой природы является подсолнух? Подсолнух рождается  — из семечка проклевывается росточек. Росток растёт. Корни достают из земли питательные вещества, а листья из воздуха берут углекислый газ — подсолнух питается.  Растение дышит, поглощая из воздуха кислород. Подсолнух дает семена (семечки) — значит он размножается. Осенью он засыхает — умирает. Вывод: подсолнух — часть живой природы.

Человек рождается, растет, ест, дышит, заводит детей, умирает, значит нас тоже можно смело отнести к живой природе. Человек — часть природы.

Луна, Солнце, родник, камни не растут, не питаются, не дышат, не дают потомство, значит это тела неживой природы.

Снеговик, дом, машины сделаны руками человека и не относятся к природе.

Но существуют и тела неживой природы, которые обладают отдельными признаками живых организмов.

Например, кристаллы рождаются, растут, разрушаются (умирают). 
Река рождается из таяния ледника, растет, когда в нее впадают мелкие речки, она умирает, впадая в море.
Айсберг рождается, растет, движется, умирает (тает в теплых морях).
Вулкан рождается, растет, умирает с прекращением извержений.

Но все они НЕ питаются, НЕ дышат и НЕ дают потомство.

Если сломать кусочек мела пополам, получится 2 кусочка мела. Мел остался мелом. Мел — предмет неживой природы. Если сломать деревце или разделить на части бабочку, они погибнут, потому что дерево и бабочка — предметы живой природы.

В начальной школе возникают трудности в определении принадлежности предмета не только к живой и неживой природе, но и к природе вообще. Сможете ли вы правильно выполнить задание? 

Найдите группу, в которой все предметы относятся к неживой природе:

а) солнце, вода, земля, камни.
б) луна, воздух, луноход, звёзды.
в) лёд, земля, вода, корабль.

Правильный ответ а). Луноход и корабль не относятся к неживой природе, они не относятся ни к какой природе, потому что созданы руками человека.

Связь живой и неживой природы

Несомненно, живая и неживая природа связаны между собой. Давай убедимся вместе.

Например, СОЛНЦЕ: без тепла и солнечного света не смогут жить ни человек, ни растения, ни птицы, ни даже рыбы.

Продолжаем убеждаться дальше. ВОДА: без неё погибнет всё живое. Ни человек, ни животные не могут жить без воды, растения тоже засохнут и погибнут.

Продолжаем. ВОЗДУХ. Все живое дышит. И никто не может без него жить.

И, наконец, ПИЩА. Человек питается разными предметами живой природы: растениями, грибами и продуктами, которые он получает от животных.

С другой стороны, живые организмы тоже неизменно влияют на объекты неживой природы. Так, микроорганизмы, рыбы и животные, обитающие в воде, поддерживают ее химический состав; растения, умирая и сгнивая, насыщают почву микроэлементами.

На основании наших с вами наблюдений мы делаем вывод, что вся наша жизнь тесно связана с природой.

Человек многому учится у природы и даже создает предметы, похожие на природные объекты. К примеру, наблюдая за стрекозой, человек создал вертолет, а птицы вдохновили на создание самолета. В каждом доме есть искусственное солнышко — это лампа.

Заключение

Природа – это всё, что нас окружает и не сделано руками человека. Природа имеет две формы: живая природа и неживая природа. Живая и неживая природа тесно связаны между собой, потому что всё живое дышит воздухом, всё живое пьёт воду, человек не может жить без пищи, а пищу нам дают животные и растения. Природа — наш дом. Человек должен беречь и охранять его, разумно использовать природные богатства.

Что относится к живой природе и неживой: доходчивое объяснение

Что относится к живой природе

Отличие от неживой природы

Что относится к неживой природе

Классификация живой природы

Микроорганизмы

Растительный мир

Животный мир

Жизненный цикл

Связь живой и неживой природы

Наша планета Земля уникальна тем, что среди миллиардов других планет нашей галактики (не говоря уже о Солнечной системе) на ней есть жизнь. Возникновение жизни и живой природы на Земле все еще величайшая научная загадка, ученые могут лишь строить гипотезы о том, как впервые появилась жизнь. Вместе с тем изучение этой самой жизни, то есть живой природы, то чем занимается наука биология, дает нам множество полезных знаний. Как впрочем, и изучение природы неживой, а вот чем отличается живая природа от неживой, что именно относится к живой природе и по каким признакам, об этом поговорим в нашей статье.

Что относится к живой природе

Для начала дадим определение того, что такое просто природа. Так вот природа – это окружающая среда, которая образовалась и функционирует без вмешательства человека, и в ней органично соседствуют, как неживые тела, так и живые существа.

В свою очередь к живой природе относится:

• человек,
• животные,
• птицы,
• рыбы,
• насекомые,
• растения,
• микроорганизмы (бактерии, вирусы, микробы)
• грибы (порой их относят к микроорганизмам, но мы не считаем, что грибы правильно относить к ним).

Признаки

Все представители живой природы имеют ряд общих признаков, который и отличает их от объектов природы неживой. Что же это за признаки? Давайте разберем:

Все живые организмы:

• рождаются,
• дышат,
• растут и развиваются,
• реагируют на изменение окружающей среды,
• питаются,
• размножаются,
• стареют,
• умирают.

Аксиомой является то, что все живое дышит, а дыхание – основа жизни. У людей и животных для этого служат легкие, у рыб есть жабры, растения имеют специальные клетки, поглощающие углекислый газ, даже простейшие одноклеточные организмы, вроде амебы дышат при помощи цитоплазмы.

Живое не может существовать без питания, растениям необходимо вода и почвенные удобрения, животные и насекомые питаются либо травой, либо другими животными и насекомыми, ну а человек, пожалуй, обладает самым разнообразным в мире рационом питания.

Также почти все живое движется, даже растения и цветы поворачиваются в сторону Солнца. Исключением тут, пожалуй, являются лишь грибы, а ведь и они относятся к живой природе.

Многие живые организмы имеют свои комфортные условия обитания, так теплолюбивая пальма не приживется в наших умеренных широтах, зимние холода для нее будут непереносимы. Но тут уже множество исключений, главным из которых будет сам человек, способный жить, как в тропических лесах, так и в арктической тундре. А некоторые виды бактерий могут жить и вовсе в самых неожиданных местах, например в жерле вулканов.

Отличие от неживой природы

Выдающийся украинский ученый В. И. Вернадский в свое время дал определение, что живое вещество это множество организмов, участвующих в разных биохимических процессах, независимо от их систематической принадлежности. На протяжении своего жизненного цикла они формируют сложные химические элементы, а после смерти возвращаются в лоно природы, тем самым питая ее.

Среди отличительных признаков живой и неживой природы, можно выделит для живой следующие:

• она состоит из клеток,
• состоит из макромолекулярных органических соединений (белка, нуклеиновых кислот ДНК и РНК),
• самостоятельно размножается,
• может мутировать,
• имеет способность к физиологическому развитию, может приспосабливаться к изменению окружающей среды.

В то время как неживое:

• состоит из атомов и молекул,
• не способно развиваться физиологически,
• не способно размножатся,
• не способно к мутации.

Что относится к неживой природе

Своими функциями неживые объекты диаметрально противоположны живым, у них нет способности к рождению, размножению, питанию, дыханию, росту, также они не стареют и не умирают.

Примеры объектов неживой природы:

• Солнце,
• воздух,
• снег,
• песок,
• камни,
• ветер,
• вода,
• космические объекты (да, звезды не относятся к живой природе).

Впрочем, некоторые тела неживой природы обладают определенными функциями живых организмов. Например, те же звезды, будучи объектами неживой природы, тем не менее, рождаются, растут, стареют и наконец умирают, то есть также имеют свой жизненный цикл.

Среди свойств объектов неживой природы можно отметить следующие:

• Они всегда находятся в одном из трех агрегатных состояний: твердом, жидком или газообразном.
• Находят в твердом состоянии они, как правило, крепкие и плотные: камни, почва, горы, песок.
• Находясь в жидком состоянии, они изменчивы, их молекулы плавают, пребывая в непрерывном движении.

Классификация живой природы

Биология делит все живые организмы на царства, типы, классы и виды. Научная отрасль биологии, которая занимается этой классификацией, называется систематикой.

Так схематически выглядит классификация всех живых организмов.

То есть на глобальном уровне есть клеточные организмы, состоящие из клеток (одной или многих) и вирусы, которые клеток не имеют.

Далее клеточные организмы в свою очередь делятся на прокариоты и эукариоты, чем же они отличаются? Прокариоты – это клетки, не имеющие ядра, такие клетки имеют бактерии, все остальные организмы за исключением бактерий состоят из клеток с ядром – эукариотов.

И на последнем уровне нашей систематики животного мира располагаются царства: вирусов, бактерий, грибов, растений, животных. Человек, который является венцом эволюции, тем не менее, согласно биологической систематике относится к царству животных.

Остановимся подробнее на некоторых царствах живой природы.

Микроорганизмы

Ученые считают, что первыми живыми существами на нашей планете были именно микроорганизмы. Все эти бактерии, микробы, простейшие одноклеточные инфузории и амебы существовали задолго до появления первых животных, рыб, птиц, насекомых, существуют они и по наш день. Фактически это самая долгоживущая форма жизни.

Также микроорганизмы являются самой распространенной формой жизни на нашей планете, их можно встретить в любой экосистеме, даже в холодных льдах Антарктиды живут свои микробы и бактерии. Живя в самых разных условиях, они обладают просто фантастической выживаемостью, так некоторых формы микроорганизмов способны жить даже в космическом вакууме.

Из-за малых размеров они невидимы для нас, чтобы их разглядеть, необходим микроскоп. Излишне говорить, что микроорганизмы могут быть как полезными, так и вредными. Вредные вирусы являются возбудителями многих болезней у человека и животных, в то время как полезные микробы наоборот способствуют исцелению, благодаря тому, что на своем микро-уровне они борются со своими вредными собратьями.

Растительный мир

Растение играют просто таки огромную роль в жизни всего сущего, ведь именно они выделяют кислород в процессе фотосинтеза. Растения – важная часть биосферы Земли, помимо этого они приносят большую пользу человеку и животным, являясь источником пищи, из растений делаются многие лекарства. И разумеется растения для людей творческий – источник вдохновения.

Животный мир

На нашей планете великое разнообразие различных животных. Причем в широком смысле к животному царству относятся птицы, рыбы, насекомые, рептилии, и разумеется млекопитающие, к которыми в свою очередь относимся, мы, люди.

В зоологии, подразделе биологии, изучающей животных, есть обширная система классификации «братьев наших меньших». Так их могут разделять по:

• местам обитания,
• методам выживания,
• способам питания.

Животный мир планеты.

Жизненный цикл

В отличие от объектов неживой природы все живые существа имеют определенные биоритмы, определяющие их развитие.

Жизненный цикл протекает приблизительно одинаково:

• Рождение, рост и развитие: из маленькой косточки вырастает большое дерево, а беспомощный маленький ребенок с годами превращается во взрослого самодостаточного человека.
• Размножение: все живое стремится оставить потомство (ну или почти все).
• Смерть – увы она неизбежна для всех живых организмов. Биологически смерть – это остановка всех жизненных функций организма, он перестает дышать, двигаться, есть, пить, чувствовать. В конце концов, после смерти происходит разложение организма на химические элементы, которые становятся удобрением для почвы. Так живая природа переходит в неживую.

Так схематически выглядит круговорот веществ в природе.

Связь живой и неживой природы

Объекты неживой природы все-таки появились раньше, поэтому они имеют первичное значение для возникновения жизни. Ведь не будь Солнца, воздуха, воды, твердой поверхности, без всего этого возникновение жизни на нашей планете было бы попросту невозможным. А значит, все виды природы, как живой, так и неживой тесно взаимосвязаны.

В принципе мы уже пересчитали 4 основных элемента, без которых была бы невозможной жизнь, это:

• Солнце, без его тепла не было бы подходящей температуры для зарождения жизни. Стоит заметить, что наша Земля находится на идеальном расстоянии от Солнца, ведь будь она ближе или дальше, то здесь было бы слишком тепло, или наоборот слишком холодно.
• Воздух, как мы писали выше – дыхание – основа жизни, и без воздуха и атмосферы оно было бы невозможным.
• Вода – также необходима для существования жизни, без нее не обойтись ни людям, ни животным, ни растениям. Более того, многие биологи считают, что зарождение жизни произошло именно в воде.
• Почва – она является главной средой для произрастания растений, которые в свою очередь необходимы для выделения кислорода, чтобы обеспечить все живое воздухом.

В свою очередь, живые существа оказывают существенное влияние на неживую природу. К примеру, жители водоемов, рек и морей способствуют поддержанию химического склада воды. После смерти гниющие растения и животные питают почву необходимыми элементами. Как видите, в природе все взаимосвязано и каждый ее элемент является важной и незаменимой частью этой сложной системы. Важно, чтобы это понимали люди, в последнее время нарушающие природный баланс, загрязняя воздух и водоемы, вырубая леса, а потом удивляясь закономерным наводнениям. Если человек будет жить в гармонии с природой, она отблагодарит его чистым воздухом, натуральными продуктами и крепким здоровьем.

Автор: Павел Чайка, главный редактор журнала Познавайка

При написании статьи старался сделать ее максимально интересной, полезной и качественной. Буду благодарен за любую обратную связь и конструктивную критику в виде комментариев к статье. Также Ваше пожелание/вопрос/предложение можете написать на мою почту [email protected] или в Фейсбук, с уважением автор.

Страница про автора

Схожі записи:

В чем разница между живой и неживой материей? Что оживляет живые организмы? | Клаудио Ленер

В чем разница между живой и неживой материей? Что оживляет живые организмы? | Клаудио Ленер | Medium Чтение: 5 мин.

·

29 августа 2019 г.

С незапамятных времен наш мир постоянно развивался и менял свою структуру. От безжизненной, обитаемой массы скал до планеты, полной жизни всех видов, наша Земля является домом как для живой, так и для неживой материи. Но где провести черту, чтобы решить, что живо, а что нет? Кто что решает…

Написано Клаудио Ленером

135 Последователей

Создатель, Новатор, Мечтатель | Product @ Cisco

Еще от Клаудио Ленера

Клаудио Ленера

Какова конечная природа реальности?

Размышляя о жизни, на ум может прийти самое большое разнообразие вопросов, которые нужно задавать.

Вопросы о том, как все произошло…

5 минут чтения·31 июля 2019 г.

Клаудио Ленер

Размышления о CS 449 UWaterloo

В течение семестра 3B в Университете Вашингтона я решил выбрать «Взаимодействие человека и компьютера» в качестве одного из факультативов по информатике. Я слышал много смешанных…

20 минут чтения · 1 декабря 2019 г.

Клаудио Ленер

Обзор года — 2021

Вычеркивая некоторые важные пункты из моего списка дел на всю жизнь, с намек на то, как я попал туда, где я сейчас.

13 минут чтения·30 января 2022 г.

Клаудио Ленер

Будущее конфиденциальности

Это принесет революционные изменения в общество.

7 минут чтения·29 апреля 2021 г.

Просмотреть все от Клаудио Ленера

Рекомендовано Medium

Недостойно

10 секунд, которые закончились моим 20-летним браком 900 12

В Северной Вирджинии август, жарко и влажно.

. Я до сих пор не принял душ после утренней пробежки. Я ношу свою домохозяйку…

·4 min read·16 февраля 2022 г.

Aleid ter Weel

in

Better Advice

10 вещей, которые можно сделать вечером вместо просмотра Netflix

90 003

Привычки без устройств для повышения производительности и счастье.

·5 мин чтения·15 февраля 2022 г.

Списки

Истории, которые помогут вам жить лучше

21 история·53 сохранения

6 научно обоснованных историй о здоровье о Covid, сне и многом другом 900 12

6 рассказов·5 сохранений

Руководство по выбору, планированию и достижению личных целей

13 рассказов·55 сохранений

Как найти наставника

11 рассказов·23 сохранения

Zulie Rane

в

Startup

Если вы хотите стать творцом, удалите все (кроме двух) платформы социальных сетей

В октябре 2022 года, во время разгрома Илона Маска, я наконец-то удалил Twitter со своего телефона.

Примерно в то же время я также вышел из…

·8 минут чтения·19 апреля

Alex Mathers

14 вещей, которые я хотел бы знать в 25 лет (теперь, когда мне 38)

Я пишу вскоре после своего 38-летия. Пришло время задуматься.

·4 минуты чтения·27 декабря 2022 г.

Брайан Йе

в

Better Humans

Как проснуться в 5 утра. Каждый день

Нетрадиционное и сострадательное руководство, как стать ранней пташкой

·15 мин чтения·3 октября 2019 г.

The PyCoach

в

Искусственный угол

Вы используете ChatGPT неправильно! Вот как опередить 99% пользователей ChatGPT

·7 мин чтения·17 марта

Посмотреть больше рекомендаций

Статус

Писатели

Карьера

Конфиденциальность

Преобразование текста в речь

9000 0 На границе живого и неживого

• Список журналов
• Открытый выбор Спрингера
• PMC4398879

Являясь библиотекой, NLM предоставляет доступ к научной литературе. Включение в базу данных NLM не означает одобрения или согласия с содержание NLM или Национальных институтов здравоохранения. Узнайте больше о нашем отказе от ответственности.

Журнал системной химии

J Сист. хим. 2015 г.; 6(1): 2.

Опубликовано в Интернете 19 февраля 2015 г. doi: 10.1186/s13322-015-0008-8

и

90 004 Информация об авторе Примечания к статье Информация об авторских правах и лицензиях Отказ от ответственности

Vitalism was уже давно заброшены, но впечатление, что одушевленные существа чем-то фундаментальным образом отличаются от неодушевленных предметов, продолжает процветать. Здесь мы утверждаем, что паттерны без масштабов, встречающиеся повсюду в природе, представляют собой убедительные доказательства того, что это разграничение является лишь воображаемым. Поэтому все системы следует рассматривать одинаково, т. е. все они потребляют свободную энергию за наименьшее время. Таким образом, эволюционные процессы можно понимать как серию переходов из одного состояния в другое, так что потоки энергии сами естественным образом выбирают те пути и средства, такие как виды и общества или гаджеты и галактики, для потребления свободной энергии в наименьшее время в поисках. достижения термодинамического баланса в соответствующей среде. Это целостное мировоззрение, хотя и точное описание природы, было отложено вскоре после его появления на рубеже 18–19 веков.0211-го -го века, потому что общее положение не соответствовало тогдашним ожиданиям детерминированного закона, но теперь пришло время пересмотреть старый универсальный императив против наблюдений, а не ожиданий.

Ключевые слова: Свободная энергия, Жизнь, Недетерминизм, Принцип наименьшего действия, Второй закон термодинамики, Инвариант масштаба Роберта Паскаля и Адди Просса развивает концептуальные загадки, которые мешают нам соотносить живое с неживым [1]. Авторы резюмируют эти теоретические проблемы в извечном вопросе о том, как жизнь могла породить из неживой материи. Более того, Паскаль и Просс встревожены тем, что биология как дисциплина к сегодняшнему дню отошла от физических наук, хотя химия стала биологией на этой планете примерно 3,5–4 миллиарда лет назад. Отсюда логический вывод, что все ученики должны иметь общую концептуальную основу.

Нам почти нечего добавить к этому резкому анализу статус-кво. Тем не менее, мы хотим подчеркнуть, что только условно мы называем одни системы живыми, а другие — неживыми, но сама природа не делает различий: безмасштабные модели встречаются повсеместно [2-10]. В природе встречаются асимметричные, почти логарифмически нормальные распределения, которые накапливаются вдоль сигмовидных кривых и, следовательно, проявляются в логарифмических масштабах в основном в виде прямых линий, т. е. подчиняются степенным законам [11,12]. Эти шаблоны имеют одну и ту же математическую форму, только параметры отличаются от одной системы к другой.

Например, длины генов распределяются таким же асимметричным образом, как и длины слов. Популяции животных и растений, независимо от вида, распространяются в наземной и морской среде точно так же, как экономическое богатство, независимо от активов, распространяется в различных обществах. Точно так же химические реакции и экономические операции протекают по сигмовидным кривым в сторону стационарных циклов, таких как цикл лимонной кислоты в клетке и годовые циклы производства. Также циклон вращается в температурном градиенте так же, как галактика вращается во вселенской плотности. Эти логарифмические спирали появляются также во многих других известных формах, таких как раковины, конусы и соцветия.

Более того, экологическая преемственность развивается так же, как и технический прогресс, то есть, переходя от одной инновации к другой по сигмовидной кривой. Производство товаров разветвляется точно так же, как разветвляется филогенетическое древо видов. Так же распространяется и электрический разряд в среде, например молния в воздухе. Кроме того, нейронная активность, зарегистрированная в коре, подчиняется степенному закону, как и сейсмическая активность, зарегистрированная в мантии Земли. Метаболическая сеть в ячейке отображает то же степенное распределение пересечений, что и узлы транспортной сети в городе или коммуникационной сети World Wide Web в масштабе земного шара, а также сеть галактик во Вселенной. Эти универсальные закономерности являются убедительным доказательством того, что существует естественный закон, который охватывает все.

Закон природы

Основной закон природы — это не тайна. В нем говорится, что разность энергий любого вида, т. е. свободная энергия любого вида, будет потребляться за наименьшее время при переходе системы любого вида из одного состояния в другое [12-15]. Начальные слова Principia касаются того же отношения между силами и движением: Рациональная механика будет наукой о движениях, являющихся результатом каких бы то ни было сил, и о силах, необходимых для создания любых движений, точно предложенных и продемонстрированных 9.0230 [16]. Затем Ньютон выводит известное равенство F  = d _t p между силой F и изменением количества движения p , т. е. изменением курса. Ни у одной системы нет другого выбора, кроме как двигаться по равнодействующей силе, т. е. по пути, при котором свободная энергия расходуется за наименьшее время.

Также Карно признает безраздельную универсальность между живым и неживым [17]: Все вещества в природе могут быть использованы для производства движущей силы 902:30 . Мощность P равна потреблению свободной энергии. Поскольку P  =  F  ·  v  = d p _t  ·  v 90 226  = d _t 2 K , нет энергии в движении со скоростью v , т.е. кинетическая энергия 2 K , имеет любой вариант, кроме как направить по самому крутому градиенту на энергетическом ландшафте, т. е. по пути с наименьшим временем.

Например, ручеек будет менять свое русло, и этот поток энергии сам собой, т.е. естественно, выберет самый крутой спуск, чтобы как можно скорее сбежать по склону холма. И наоборот, любая речушка не может не высохнуть, когда поток находит более быстрый способ поглотить гравитационный потенциал. В соответствии с этим принципом популяция животных также будет изменять свои способы существования, и связанные с ними потоки энергии сами будут естественным образом выбирать среди альтернатив, например, генетических, эпигенетических, поведенческих механизмов или любой другой функции, которая способствует наименьшему времени свободной энергии. потребление. И наоборот, ни один вид не имеет никакой свободы, кроме как адаптироваться или погибнуть, когда появятся более эффективные потребители общего резервуара свободной энергии. Эти пути к термодинамическому равновесию с превосходным окружением не являются маловероятными процессами, они естественны для всех систем. Это всего лишь тривиальное математическое упражнение, чтобы показать, что императив наименьшего времени в форме уравнения движения порождает модели без масштаба [12]. Конечно, эти паттерны были распознаны и смоделированы с помощью различных математических функций уже давно, однако понимание того, что безмасштабные паттерны являются результатом наименьшего времени бесплатного потребления энергии, упускалось из виду.

Как отмечают Просс и Паскаль, принцип Дарвина — всего лишь цепляющее повествование без твердой математической формы. В отличие от универсального императива минимального потребления свободной энергии, заданного вторым законом движения Ньютона, принцип наименьшего действия Мопертюи или второй закон термодинамики Карно можно строго проанализировать [18,19]. Эти три формы фактически эквивалентны друг другу. В частности, можно доказать, что второй закон движения Ньютона идентичен второму закону термодинамики Карно. напоминая, что v  = d _t x и 2 K  =  p  ·  v  =  ТС , сила F  = d _t p  = d _x 2 K  =  T d _x S  = d _{x 9025 4 Q равняется температуре T умноженной на изменение энтропии d S вдоль куска пути d x , что, в свою очередь, обусловлено изменением энергии d Q вдоль d x . Математическая эквивалентность не оставляет нам иного выбора, кроме как заключить, что ход эволюции движется в направлении равнодействующей силы. Этот путь наименьшего времени потребления свободной энергии, в свою очередь, эквивалентен пути максимальной скорости роста энтропии. Однако математический формализм не предполагает детерминизма. Наоборот, эволюционные пути по своей сути неуправляемы, потому что движущие силы поглощаются движениями [20]. Другими словами, результирующая сила продолжает меняться рука об руку с изменениями в движении, т. е. с эволюцией.}

Стоит подчеркнуть, что стандартный способ опустить изменение массы d m , равное энергии d E  = d mc ² рассеянной в вакуум характеризуется c 902 30 ² , от полная форма F  = d _t p  =  m a  +  v d 9 0251 t m , где a  = d _t v , лишает нас понимания всякого перехода от одного состояния к другому, т. е. эволюции. Без диссипации невозможно понять даже простую химическую реакцию, и поэтому термодинамика и кинетика из учебника кажутся несовместимыми. На самом деле никакая кинетика не управляет реакцией, но кинетика есть проявление наименьшего по времени потребления свободной энергии. Точно так же возникнут концептуальные загадки, когда энтропию ошибочно принимают за меру беспорядка, т. е. некогерентности, вместо того, чтобы рассматривать ее как сумму как связанных, так и свободных форм энергии. В состоянии максимальной энтропии термодинамического баланса вся энергия связана, так как вся свободная энергия израсходована.

Сворачивание белка, например, очевидно, не определяется только аминокислотной последовательностью, но также зависит от диссипации в окружающую среду, свойства которой, температура, pH, ионная сила, шапероны и т. д. имеют значение для результата [21] . Поэтому многие биологи справедливо считают стандартные детерминистические, статистические или вероятностные формы физики недостаточными для объяснения жизни. И наоборот, многие физики избегают старого, но точного диссипативного уравнения движения, потому что его невозможно решить. Проблема не в сложности; беда в том, что само движение влияет на его движущие силы. Следовательно, эволюционные пути неразрешимы, но не произвольны [20]. Но не является ли эта недетерминированность, сопровождаемая чувством направленности, именно внешней характеристикой природы? Таким образом, то, чего нельзя избежать, должно быть принято.

Понимание Ньютоном, Мопертюи и Карно природных процессов во всех масштабах когда-то было такой же захватывающей дух теорией, как и сегодня. То, что рассуждали первопроходцы, соответствует реальности и, следовательно, здравому смыслу, но не ожиданиям детерминированного закона. Позже, когда расхождение между искомым заводным идеализмом и реальностью стало бесспорным, несовершенные детерминистические интерпретации оригинальных гравюр первооткрывателей не были пересмотрены, но наука продолжила свою дисциплинарную специализацию. В результате сегодня мы находим множество приблизительных математических моделей природы, имитирующих многие данные, но дающих лишь небольшое понимание глубинных причин. Следовательно, мы должны вернуться к точному, хотя и неразрешимому эволюционному уравнению, чтобы обрести полное понимание природы.

Каждый раз в прошлом, когда наши иллюзии относительно уникальности и особенности сужались, наше мировоззрение расширялось в сторону целостности. Точно так же мы не должны больше воображать, что одушевленное качественно отличается от неодушевленного. Удивительное разнообразие и устрашающая сложность механических деталей, которые накапливались веками, больше не должны отвлекать нас от того, чтобы увидеть, что как простые, так и сложные системы следуют универсальному принципу наименьшего времени бесплатного потребления энергии.

Арто Аннила, электронная почта: [email protected].

Эркки Колехмайнен, электронная почта: [email protected].

1. Паскаль Р. , Просс П. Природа и математические основы устойчивости материалов в химическом и биологическом мирах. Дж. Сист. хим. 2014;5:3. дои: 10.1186/1759-2208-5-3. [CrossRef] [Google Scholar]

2. Каптейн Ю.С. Кривые частоты перекоса в биологии и статистике. Астрономическая лаборатория, Нордхофф: Гронинген; 1903. [Google Scholar]

3. Парето В. Manuale di economia politica ( Руководство по политической экономии ) Milano: Società Editrice Libraria; 1906. [Google Scholar]

4. Gaddum JH. Логнормальные распределения. Природа. 1945; 156: 463–466. дои: 10.1038/156463a0. [CrossRef] [Google Scholar]

5. Zipf GK. Поведение человека и принцип наименьшего усилия. Рединг, Массачусетс: Аддисон-Уэсли; 1949. [Google Scholar]

6. Барабаси А.-Л., Альберт Р. Возникновение масштабирования в случайных сетях. Наука. 1999;286:509–512. doi: 10.1126/science.286.5439.509. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

7. Бежан А. Форма и структура: от техники до природы. Кембридж, Великобритания: Издательство Кембриджского университета; 2000. [Google Scholar]

8. Сорнетт Д. Критические явления в естественных науках. Берлин: Спрингер; 2006. [Google Scholar]

9. Clauset A, Shalizi CR, Newman MEJ. Степенные распределения в эмпирических данных. SIAM Ред. 2009; 51: 661–703. дои: 10.1137/070710111. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]

10. Лимперт Э., Стахел В.А., Аббт М. Логарифмически нормальное распределение по наукам: ключи и подсказки. Биология. 2001; 51: 341–352. doi: 10.1641/0006-3568(2001)051[0341:LNDATS]2.0.CO;2. [CrossRef] [Google Scholar]

11. Newman MEJ. Степенные законы, распределения Парето и закон Ципфа. Контемп. физ. 2005; 46: 323–351. doi: 10.1080/00107510500052444. [CrossRef] [Google Scholar]

12. Мякеля Т., Аннила А. Естественные закономерности рассеивания энергии. Phys Life Rev. 2010; 7: 477–498. doi: 10.1016/j.plrev.2010.10.001. [PubMed] [CrossRef] [Академия Google]

13. Де Мопертюи П-ЛМ.