Основные положения эволюционной гипотезы Ж. Развитие представлений о происхождении жизни

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

Пример для объяснения теории Ламарка

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

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

Наследование в теории Ламарка

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

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

Недостатки теории Ламарка

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

Отсутствие механизма наследственных черт

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

Доказательства несостоятельности теории

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

Наследственность и потомство

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

Что такое эпигенетика

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

Отличие одноклеточных и многоклеточных организмов

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

1 Основные положения гипотезы Н. Д. К ондратьева о сущ ествовании больших циклов экономической конъюнкт уры Н. Д. Кондрат ьевым была проанализирована динамика изменения следующих п о казателей с конца XVIII века по начало XX века: А) по Англии: цен, процентов на кап итал, заработной платы сельскохо зяйстве н ных и текстил ьных рабочих, внешней торговли, производства у гля, чугуна, свинца. Б) по Франции: цен, процента на кап итал, внешней торговли, потребления угля, посев ной площади овса, портфеля Французского банка, вкладов в сберегательных кассах, потреб ления хлопка, кофе, сахара. В) по Германии: производства угля и стали. Г) по США: цен, производства угля, ч угуна и стали, количества веретен хлопчат о бумажной промы шленности, посевных площадей хлопка. Д) мирового производства угля и чугуна. Показатели произ водства и потребления - не общие, а в расчете на душу нас ел е ния. После обработки полученных кривых зависим остей указанных показателей от времени по методам математической статистики обнаружены х орошо выраженные циклы экономической динамики длиной 48 - 55 . На подавляющем большинстве кривых эти циклы четко видны безо вс якой математической обработки. Периоды колебаний и осно в ные (верхние и нижние) то ч ки кривых зависимостей разных показателей совпадают (3 года). Таб лица 1. Хронология бол ьших циклов экономической динамики по Кондрат ьеву (составлена в 1925 г.). I повышательная волна 1785-1790 по 1810-1817 I понижател ьная волна 1810-1817 по 1844-1851 II повышательная волна 1844-1851 по 1870-1875 II понижательная волн а 1870-1875 по 1890-1896 III повышательная волна 1890-1896 по 1914-1920 III понижате льная волна 1914-1920 по? Кондратьевым та кже было сделано 4 важных наблюдения относител ьно характера этих циклов - « 4 эмпирические правильности». Наблюдение первое. П еред началом и в начале повы шательной волны каждого длинного экономич е ского цикла н аблюдаются глубокие изменения в условиях экон омической жизни общ е ства. Эти измен е ния выра жены в значительных изменениях в технике (чему предшеств у ют в свою очередь значитель ные технические открытия и изобретения), вовлечении в мировые экономические связи новых стра н, изменении добычи золота и денежного о б ращения. Наблюдение второе. На периоды повышательной волны каждого большого цикла приходится наибольшее число социальных п отрясений (войн и революций). Приведем список самых основных событий. I повышат ельная волна: Великая французск ая революция, наполеоновские войны, войны Росс ии с Турцией, война за независимость США. I понижат ельная волна: французская револ юция 1830 г., движ ение чартистов в А н глии. II повышат ельная волна: революции 1848-1849 гг. в Европе (Франция, Венгрия, Германия), Крымска я война 1856 г., восстание сипаев в Индии 1867-1869 гг., гражданская война в США 1861-1865 гг., войны за объединение Германии 1865-1871 г г., францу зская революция 1871 г.. II понижат ельная волна: война России с Турцией 1877-1878 гг.. III повыша тельная волна: англо-бурская во йна 1899-1902 гг., русско-японская во й на 1904 г., первая мировая война, революции 1905 г. и 1917 г. и гражданск ая войн а в Ро с сии. Ясно видно, что социальные потрясения повышательных волн намного превосх о дят таковые понижательных волн как по числу событий, так и (что более важно) по числу жертв и ра з рушений. Наблюдение третье. Периоды понижательной волны каждого больш ого цикла сопровождаются дл и тельной и особенно вы раженной депрессией сельского хозяйства. Наблюдение четвертое. В периоды повышательной волны большого цикла средние капиталистические циклы характер изуются краткостью депрессий и интенсивностью подъемов, в перио ды понижательной волны большого цикла наблюдается обратная картина. Таблица 2. Краткие подъемы и депрессии на фоне «длинных волн» К ондратьева. Перио ды Число лет подъема Число лет д епрессии 1822-1843 9 12 1843-1874 21 10 1874-1895 6 15 1895-1912 15 4 Хотя Кондратьевым был рассмотрен период длиной 140 лет (всего 2.5 длины во л ны большого цикл а), он делает вывод, что наличие таких циклов весьма вероятно, и их существование не может быть объяснено случайными, привход ящими величинами. По его мнению, их пр ичины необходимо искать в особенностях, присущих капиталистич е ской системе хозяйства. Однако, при построении объяснения причин наличия таких ци к лов он встретился с очень большими трудностями. Его гипотезу о причинах этих циклов есть смысл привести целиком . «Длительность функционирования различных соз данных хозяйственных благ и производительных сил различна. Равным образом для их создан ия требуется различное время и разли ч ные средства. Как правило, наиболее дл ительный период функциониров а ния имеют основ ные виды производительных сил. Они же требуют наиб ольшего времени и наибольших аккумул и рованных средств для их создания. Отсюда необходимость для экономики поняти я о различных видах равновесия применительно к различным периодам времени (смотри равн овесия к раткого и длинного периодов у Маршалла). Большие циклы можно рассматривать как нарушение и восстановление эконом и ческого равновесия длительного периода. Основная их причина ле жит в механизме накопления, акк у мулирования и рассеяния капитала, достаточного дл я создания нов ых основных производительных сил. Однако дейс твие этой основной причины усиливает действие вторичных факторов. В соответствии с изложенным развитие большого цикла получает следующее освещение. Начало подъема совпадает с моментом, к огда накопл ение и аккумулирование к а питала достига ет такого напряжения, при котором становится возможным рентабельное инвестиров а ни е капитала в целях создания основных прои зводительных сил и радикал ь ного переоборудования техники. Начавшееся повышение темпа хозяйствен ной жизни, осложненное промышленно-капиталистическими циклами средней длительности, вызывает обост рение социальной борьбы, бор ь бы за рынок и вне шние конфликты. В этот период темп накопления капитал а ослабевает и усиливается процесс расс е яния свободног о кап итала. Усиление действия этих фак торов вызывает перелом темпа экономического р азвития и его замедление. Так как действие указанных факторов сил ь нее в промышленности, то пе релом обычно совпадает с началом длительной сельскох о зя йственной депрессии. Понижение темпа сельскохозяйственной жи зни обусловливает, с одной стороны, усиление поисков в области усовершенствования техники, с другой - восстанавливает процесс акк у мулирования в руках финансово-промышленных и других групп в знач и тельной мере за счет сельского хозяйства. Все это создает предпосылки для новог о подъема большого цикла, и он повтор я ется снова, хотя и на новой ступени развития произво дительных сил». Следует упомянуть, что гипотеза Кондратье ва подвергались в СССР суровой кр и тике. Его оппонен ты пытали сь оспаривать существование «дли нных волн» в динамике многих показ а телей, предвзято используя методы математической статистики. Если же наличие «длинных волн» в динамике какого-либо показателя было неоспоримо, то о б ъ яснение на личия таких колеб а ний выводило сь из более ранн их работ других ученых, в частности, из трудов М. И. Туган-Барановского (см. ). Довольно очевидно, что критика оппонентов была направлена не против конце п ции «длинных вол н» как таковой, а персонально против автор а. Раз витие идей Н. Д. Кондратьева. За время, прошедшее с 1925 года, обнаружил ось много новых фактов, подтве р ждающих существование «дл инных волн» в экономике, в первую очередь это их наличие в развитии эк о номики в течение XX века. За это же время было предложено огромное к о личе ство теорий, о бъясняющих их существование. Выделяются 9 групп таких теорий . Они будут кратко перечи с лены ниже в таком виде: корот кое название группы теорий, п о казывающее их смысл, и фамилии ученых, выдвинувших эти теории. Таблица 3. Классификация тео рий, объясняющих существование больших ци к лов экон омической конъюнктуры Кондратьева. Гру ппа теорий Фамилии ученых 1 Марксистские теории П. Баккара, Л. Фонтвьей, Э. М а нуэль, Д. Гордон 2 Инновационные теории Й. Шумпетер, С. Кузнец, Г. Менш, А. Клайнкнехт, Дж. ван Дайн 3 Теория перенакопления в кап и тальном секторе Дж. Форфестер 4 Теории, связанные с рабочей с и лой К. Фридм ен 5 Ценовые т еории У. У. Ростоу, Б. Берри 6 Интеграционный подход и мон е тарные конц епции Й. Дельбеке, П. Корпинен, Р. Б а тра 7 Социо логические объяснения и циклы классовой борьбы К. Перес-Пер ес, И. Милендо р фер, Э. Скрепанти, М. Ольсен, С. Вибе, Дж. Гаттен, Б. Сильвер, В. Вайндлих. 8 Теория во енных циклов Дж. Голдстайн 9 Теория, пр инадлежащая авторам книги . Ее можно охаракте ризова ть как комплексную, тяготеющую к марксистской Ввиду обилия теорий придется отказаться, как от задачи совершенно нереальной в рамках данной работы, от того, чтобы хот я бы кратко изложить суть каждой теории. Д о вольно оч е видно, чт о их количество выходит за рамки ра зумного. Во многих из этих теорий делается попытка вывести объяснение существования длинн ых волн Кондратьева из колебаний одного, в зятого за основу авторами, параметра, а ко лебания самого взятого за основу параметра авторы объясняют произвольным о бр а зом. Как правило, удовлетворительного объяснения колебаний «перви чного» параметра (например количества нау ч ных открытий, изобретений и технических усовершенствов а ний в инновационных теориях) не удаетс я дать, оставаясь в рамках экономической н ауки, а за их рамки авторы теорий выходят крайне неуверенно и обычно не продвигаются дальше спекулятивной философии. Ниже будет разобрана одна из таких теорий и показана вопиющая неубедител ь ность объяснения причин долгосрочных колебаний «первичного» пар аметра, в кач естве которого в ра с сматриваемом примере выступает колич ество сделанных открытий, изо б ретений и технических усовершенствований (инновационные теории). Авторами некоторых из этих теорий пре дложена гипотеза, согласно которой ув е личение количества инноваций и интенсивности их внедрения вызывается ухудшением ситуации в экономике, что будто бы стимулирует изобретателей бол ее активно занимат ь ся своим делом, а предпринимателей - вкладывать деньги во внедрение инноваций. Это положение весьма спо р ное. Известно, что вложение денег во внедрение инноваций, особенно принципиал ь ных, весьма риско ванно, и предприниматель для вложения в та кого рода проекты должен иметь изб ы точные средства, потеря которых не привела бы к его ра зорению. Очевидно, что в периоды ухудшения эконом ической конъюнктуры количество избыточ ных средств у предпринимателей, во всяком случае, не больше, чем в благоприятные пер иоды, и при плохой конъюнктуре готовность предпринимателя к рискованным капиталовложениям также вряд ли выше, чем при хорошей. В небл а гоприятные периоды возможно только повышение темпа внедрения незначительны х технических усовершенствований, не тр е бующего очень бо льших затрат, но дающего быстрый эффект в виде снижения издержек, а ни в коем случае не увеличение инвестиций в радикаль ное пе ревооружение техники. Ухудшение экономической конъюнктуры также едва ли стимулирует повышение активности и зобретателей. В самом деле, профессии изобрета теля как таковой до XX в е ка не сущ е ствовало вовсе, и только в XX веке поя вляется целенаправленный поиск новых технич еских решений и организации типа конструкторс ких бюро, укомплектованные с о ответствующими пр о фессионалами. До этого изобретательством занимались люди др у гих профессий, обладающие творческим складом ума, в свободное от других заня тий время. Но дл я извлечения доходов из своего изобретения автору необходимо было еще довести информацию о нем до сведения лиц, имеющих свободные капиталы, и побудить их вложить деньги во его внед рение. Это дело было чрезвычайно тяжелым и далеко не всегда кончалось успех о м. Кроме того, был весьма велик рис к присвоения авторства изобретения другим лиц ом. (Были, однако, случаи, когда авторам изо б ретений уда валось изыскать требуемые средства самостоятельн о, создать свои фирмы и добиться коммерч е ского успех а, однако это было о чень редко). Из вышесказанного очевидно, что изо б рет а тельская деятельность требовала от автора очень бол ьшого напряжения и далеко не вс е гда приносила ем у доход, а чаще - большие неприятности. Таким образом, не опровергнута общеизвест ная истина, что основно й причиной любо й творческой деятельности является внутренняя потребность в творчестве. Из фа к торов, связанных с экономической ситуацией, имеет значение тол ько наличие источника средств к существованию и свободного времени у потенциального из обретателя. Мо жно предположить, что во время экономического спада свободного времени у потенциальных изобретателей становится больше, из-за роста в этот период безработицы и уменьш е ния занятости. Однако соотве тствующего исследования статистики авторы и н новационных те ори й не проводили. Кроме того, наличие у потенциального изобретателя источника сред ств к существованию не менее важно, чем наличие свободного времени. Безработный, т. е. человек, до XX века не имеющий вообще никакого дохода, не может полноценно заниматься тво рческой деятельностью, особенно если учес ть, что в подавл я ющем большинстве случаев он был вынужден еще и заботиться о семье. Таким образом, очевидно, что объяснение наличия долгосрочных колебаний к о личества сделанных открыт ий, изобретений и технических усо вершенст вований в инн о вационных те о риях неубедительно и основывается на методах спекулятивной филос о фии. Некоторыми авторами вышеприведенная гипотеза отвергнута (например, Й. Шу м петер). Однако предлагаемы е ими объяснения страдают теми же недоста тками, что и предыдущая г и потеза. Сходными дефектами обладают и другие теории: ценовые теории, теория перен а копления в капит альном секторе и т. п.. Эти теории, по-ви димому, можно считать по меньшей мере о д нобокими. Были созданы также комплексные теории, однако и здес ь стоит необходимость выхода за рамки экономической науки, так как в долгосрочном периоде, по-видимому, нел ьзя рассма т ривать развитие экономики, не рассматривая развитие того общества, к о торое эту экономику создает для удовлетворения своих потребностей. Ве роятно, по этой причи не и у авторов таких теорий успехи в объяснении существования «циклов Кондр а тьева» пока весь ма относительны. Отдельно следует сказать о теории вое нных циклов Дж. Гольдстайна. Хотя и ему не удалось предложить убедительного объяснения су ществования больших циклов в ра з витии экон о мики, им были отмечены и проанализированы весьма ва жные факты. Так как удовлетворительная экономическая статистика существует только с конца XVIII века, и то далеко не по всем важным параметрам , то авторы «эк ономических» гипотез были крайне стеснены в статистическом материале. Дж. Гольдстайн, рассматр и вая в первую очередь войны и их последствия в качестве основного фактора существов а ния «длинных волн» в эк о номике, обошел эт о ограничение, так как статистика вой н, их жертв и разрушений имеется за нес колько последних тысячелетий. (Военная мощь вп олне может рассматриваться как индикатор мощи экономической, так как содержание сильной армии и ведение войн во все времена стоило чрезвычайно дорого, а вести войну за сч е т противника можно тольк о после первой - и очень крупной - победы, достигнутой только своими силами ). Интенсивность войн он оценивал не по числу самих войн, а по числу вызванны х ими жертв и разрушений. Еще Н. Д. Кондратьевым была отмечена четко выраж енн ая п о вторяем ость широкомасштабных войн в повышательных фа зах «длинных волн» . Такая четкая повторяемост ь войн Дж. Гольдстайном была прослежена в плоть до 1500 года (!). Он, видимо, посчитал и з лишним исследо вать еще более ранние данные, но все р авно из ег о наблюдений можно сделать вполне определенные выводы. Дж. Гольдстайном фактически подтверждено наличие «длинных волн» в развитии феодальной формации. Если это верно (что очень ве роятно ввиду убедительности пре д ставленных им данных), то почти все теории дл инных волн оказываются несостоятел ь ными, так как базируются на зако нах капиталистической экономики, которые не р абот а ют в феодальной формации. Инновационные теории тоже не годятся ввиду почти полн о го отсутствия ма сштабных инноваций в XVI - XVII вв. (Все ва жные изобретения, испол ь зующиес я в это время, такие, как порох, огнест рельное оружие, компас, металлургич е ские процессы, книгопечата ние и т. д., были сделаны в намного более ранний период). Не годятся, например, и теории, существенную роль отв о дящие мирово му ры нку, так как он в XVI - XVII вв. также находился в зачаточно м состоянии. В связи со вышесказанным имеет смысл строго (не методами спекулятивной ф и лософии) рассмотреть предположение, согласно которому «длинные во лны» имеют, во з можно, вообще не экономи ческую при роду, а «длинноволновые» циклы в экономике я в ляются следствиями некоторых других процессов. Для выяснения такой возможности необходим о привлечь новейшие достижения других наук, в первую очередь социологии и этнологии. Теория этногене за и альтер нативная гипотеза о природ е длинных волн Кондратьева. Поскольку теори я этногенеза, созданная советским ученым Л. Н. Гумилевым, н о вая (создана в 70-х - начале 80-х г г. XX в., ) и многим еще неизвестна, необходимо излож ить ее о с новы перед началом излож ения авто рской гипотезы о природе «длинных волн Ко ндратьева» . Она излагается предельно примитивно и в последовательности, ди к туемой стоящей перед авт о ром зада чей. Основы теории этногенеза. 1) Общеизвестно, что сущ ествуют этносы, в принципе неспособные к самост о ятел ьному развитию. Таковы папуасы, народы Крайнег о Севера, большинство амер и канских индейцев и некоторые другие. При этом каждый отдельно взятый член такого этноса является полноценным в физическом и интеллектуальном отношении чело в е ком. Таким об разом, способность к развитию не является неотъемлемой способностью этноса. Крит ерием наличия развития этноса принимается его отношение к вмеща ю щему ландшафту. Если этнос целена правленно прео б разовывает ландшафт - о н разв и ваетс я, если не преобразовывает ла ндшафт и находится в равновесии с окружающей сред ой - то не развивается. 2) Перебрав множество г ипотез, объясняющих подобное положение дел, Л. Н. Гумилев пришел к следующим выводам. Очевидно, что человек существует за счет химической эне р гии, усваиваемо й им с пищей из окружающей среды. Тогда людей по «энергет ическим характеристикам» можно разделить на 3 категории: гармоничного типа (подавляющее большинс тво людей), энергоизбыточного типа (пассионарии), энергодефицитного типа (субпассионарии) (по срав нени ю с биологической нормой потреб ления энергии). Теперь уже можно считать у ст а новленным, что уровень усво е ния биохимической энергии из окружающей среды является нас ледственным призн а ком. Фактором развития этноса являются пассионарии. (Следует отметить и сущес тв о вание гипот езы, согласно которой пассионарность (способность к целенаправленному сверхнапряжению) обусловлена не повышенным поглощением биохимической эне р гии из окружающей среды, а при равном поглощении выдачей большей части этой энергии в виде целенапр авленной работы. Но это с точки зрения стоящей задачи не важно. С уществование л ю дей, способных к дл ительному целенаправленному свер х напряжению, равно как и то, что такой способностью обладает отно сительно малое число людей - факты установленн ые и не по д леж ащие пересм отру. Многие факты, накопленные за долгую историю человечества, нельзя объяснить иначе, как тем, что данный признак является насле дственным и рецессивным). 3) Любое отклонение усв оения биохимической энергии от нормы снижает жизнеспособность. Субпассионарии нежизнеспособ ны, так как их энергетика ниже биологическ ой но р мы, а пассионарии погибают, наоборот, вследствие чрезмерной а к тивности. Естественны й отбор должен привести к тому, что в популяции останутся ТОЛЬКО гармоничные люди. Такие популяци и (этносы) неспособны к развитию, и именно их представляют собой народы типа папуасов или австралийских а боригенов. 4) Для истории важно соотношение людей трех указанных типов, пот ому что это соотношение определяет картину поведения всего этноса в целом. В первую оч е ре дь важно отн о шение числа пассиона риев к общему числу людей. Это отношение может быть довольно точно оценено из данных исторической науки, хотя методика та кой оценки далеко не проста, и, например, видимое для истории большое количество «ве ли ких дел» может соответствовать и по дъему уровня «пассионарного напряжения» , и ег о спаду. 5) Из исторических данн ых видно, что время от времени в отдел ьных регионах планеты происходит быстрое и резкое увеличение числа пассинариев, что мо жет быть объяснен о только массовыми м икромутациями под действием каких-либо внешних факторов (эти факторы известны, мы их не рассматриваем). Это проявляется в актив и зации народов, населяющих данный регион, что выражается в войнах, образовании крупных государств, и т. д., и т. п.. Потом вследствие ест ественного отбора число па с сионариев уменьшается, и в конце концов они исчезают из популяции вовсе. В ист о рии это проявляется в основном как разрушение крупных государств и завоевания их соседями, в общем регрессе, а также во мн огом другом. Часто б ы вает столкновение двух или более разн ых пассионарных популяций, возникших от разны х микромутаций («пассионарных толчков»), что со здает неповторимые исторические коллизии. 6) От микромутации до полного исчезновения пассионариев из по пуляции пр о ходит 1200 - 1500 лет, что составляет полный ци кл этногенеза (поэтому предельный срок жизни структур имперского типа составляет примерно 1200 лет). 7) И самое важное с точки зрения стоящей задачи: помимо больш ого цикла длиной порядка 1500 лет, относител ьная численность пассионариев подвержена кол е баниям с « длиной волны» от 50 до 100 лет. Это объясняется тем, что отвечающий за этот признак г ен, по-видимому, рецессивен (т.е. проявляется в виде соответствующего признака далеко не у каждого нос и те ля). Поэтому после, например, тяжелой войны, при которой пассионарии погибают в первую очередь, их численность заметно сокр а щается, и постепенно потом восстанавливается за счет потомства скрытых н осителей этого гена, у который признак про является в явной ф орме. Через 2-3 поколен ия всле д стви е этого активность и агрессивность этноса опять возрастает, опять происходят войны и социальные потрясения, и «малый пассионарный цикл» снова повторяется. Тем, кому эт а теория в таком грубом и примитивном изложении не вн ушает ос о бого доверия, рекомендуетс я прочитать оригинальные работы Л. Н. Гуми лева, в первую очередь . Альтернативной теории, объясняющей столь же правдоподобно весь ход и с ториче ского процесса, в настоящее время нет. Авторская гипо теза о природе «длинн ых волн Кондратьева». 1) Примечательно, что ме ханизм, примерно подобный «малому пассионарному циклу» предложил Дж. Гольдстайн в своей теории военных циклов. В его интерпрет а ции он выг л я дел примерно так: экономический подъем - обострение конкуренции и п ротивор ечий - войны - разруха, экономический спад, восст ановление - экономич е ский подъем - новое обострение борьбы - новые поколения уже забыли об ужасах войн, и опять устраивают новые войны - спад, разруха - ... и так далее. Однако автор не был знаком с п ассионарной теорией этногенеза, и от этого его построения выгл ядели наивно и в значительной мере «висел и в воздухе» . Теория этногенеза как раз явилась недостающим звеном в его гипотезе. Подъемы больших эконом и ческих ци клов тогда соответствуют высокому чис лу пассионариев, спады - низкому. Налич ие тех или иных черт «малого пассионарног о цикла» можно отметить во многих теориях, перечисленных выше в табл. 3. Например, Й. Шумпетер считает о д ним из основных факторов существ ования «длинных волн Кондратьева» делен ие предпринимателей на «лидеров» и «серую м ассу». 2) К вопросу об инн овациях: Многи ми отмечено появление большого числа инноваци й (крупных открытий и технических изобретений) и их активное внедрение в жизнь в периоды подъема бол ь шого эконом и ческого цикл а. Понятно, что активность предпринимателе й, а следов а тельно, и их отношение к техническим новинкам и готовность вкладывать в них ден ь ги до лжны быть связаны с уро в нем « пассионарного напряжения» общества. Равным образо м, крупные открытия и изобретения совер шаются и «проталкиваются» , как пр а вило, активными и деятельными людьми, то есть также пас сионариями. 3) Очевидный вопрос - а почему, собственно, «малый пассионарный цикл» синфазен у разных народов - французов, анг личан, германцев? Дело в том, что кроме этносов, существует таксономическая единица более высокого порядка, этнический мир - суп ерэтнос (целостности такого типа называют так же «цивилизациями» , «мир а ми» или «культурами»). Все европе й ские и произошедшие от них н ароды (например, «янки» , австралийцы и др угие) принадлежат к одному суперэтносу, которы й до XVI века имел самоназвание «христианский мир» , а с XVII века до наших дней - «цивил и зованный мир» . Все эти народы «сформированы» одним «пассионарным то лчком» , и синфазность ритма развития Англии, Фран ции, Германии и других з а падноевропе й ских государств вполне естественна. Следует обра тить внимание, что при создании теории дли нных волн Кондрат ь ев и его последователи оперировали только с данными из развитых капиталисти ческих стран, то есть стран, принадл еж ащих к «цивилизованному миру» . Таким образом, ци к лы К ондратьева, скорее всего, соответствуют колебаниям «пассионарного напряж е ния» западноевропейской супе р этнической системы. Если же рассмотреть экономическое развити е, например, России (другая супе р этнич еская система) за XVIII - XX вв., т о всеми без исключения исследователями о т мечалось, что оно совершенно не укладывается в циклы Кондратьева. Например, «ко н дратьевский» спад с 1870-1875 по 1890-1896 го ды приходится на довольно быстрый российский экономичес кий подъем, в царствование Александра III , а во время Великой депрессии 30-х годов XX века темпы экономического развития России были наивы с ш ими за всю ее новейшую историю. Суть предлагаемой гипотезы, объясняющей с уществование «длинных волн Ко н дратьева» в развити и капиталистической экономики, заключается в том, что долгосро ч ные колебания экономической конъюнктуры (длинные волны Кондратьева) связаны с к о лебаниями у ровня «пассионарного напряжения» западноевропейской суперэтнической системы (в которую входят т акже США и некоторые другие неевр опейские страны). О т носительно высокий уровень «пассионарно го напряжения» соответствует высокой акти в ности этносов, образующих суперэтнос, что выражается в под ъеме экономики, более быстром научно-техническом прогрессе и зна чительном повышении тем па общественно-политической жизни (в том числе и количества социал ь ных потрясен ий: войн и револ ю ций). В периоды низкого «пассионарног о напряжения» имеет место обратная картина. Выводы Рассмотрена тео рия «больших циклов экономической конъюнкту ры» Н. Д. Ко н дратьева и гипотезы, объясняющие их су ществование. Показано, что несмотря на очень большое число таких гипотез, они не пре тендуют на полное описание и объяснение э того явления. Высказано предположение, что большие цикл ы экономической конъюнктуры я в ляются следствием процесс ов, имеющих неэкономическую природу, и на основе этого предположения с привлечением нов ейших достижений социологии и этнологии постр о е на альтерн ативная гипотеза, объясняющая феномен существован ия таких циклов. Списо к использованной литературы. 1. Кондратьев Н. Д. « Проблемы экономической динамики» , М., 1989. 2. Меньшиков С. М., Кл именко Л. А. «Длинные волны в экономике. Когда о б щ ество меняет кожу» , М., 1989. 3. Гумилев Л. Н. «Этн огенез и биосфера Земли» , М., 1994. 4. Гумилев Л. Н. «Этн осфера: история людей и история природы» , М., 1993.

РАЗДЕЛ «Сопротивление материалов»

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

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

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

Метод сечений. Напряжение.

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

Виды деформаций. Закон Гука при растяжении и сжатии.

При разных деформациях поперечного сечения бруса возникают различные внутренние факторы:

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

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

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

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

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

Физические основы прочности. Диаграмма растяжения низкоуглеродистой стали.

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

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

Напряжение упругости это напряжение до которого деформации практически остаются упругими.

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

Статически неопределимые стержневые системы. Уравнение совместности перемещений.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

3) расстояния между сечениями при деформации не изменяются.

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

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

Статически неопределимые задачи при кручении

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

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

Где Ip1=πd14/32, Ip2=πd24/32.

Крутящие моменты в сечениях бруса связаны следующим уравнением:

.

Решая совместно указанные уравнения относительно неизвестных моментов, получим:

Угол закручивания сечения C определяется из уравнения

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Гипотезы изгиба. Формула для нормальных напряжений

Таких гипотез при изгибе три:

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

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

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

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

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

Дифференциальные зависимости при изгибе

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

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

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

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

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

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

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

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

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

mi - масса i-й точки,

ri - расстояние от i-й точки до оси.

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

dm = ρdV - масса малого элемента объёма тела dV,

ρ - плотность,

r - расстояние от элемента dV до оси a.

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

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

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

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

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

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

Статически неопределимые системы обладают рядом характерных особенностей:

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

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

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

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

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

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

Вопрос КСЕ 42

Гипотезы происхождения жизни на земле

1.Креационизм

2.Самопроизвольное (спонтанное) зарождение

3.Гипотеза панспермии

4.Гипотеза биохимической эволюции

5. Стационарное состояние

1. Креационизм . Согласно этой концепции, жизнь и все населяющие Землю виды живых существ являются результатом творческого акта высшего существа в какое-то определенное время. Основные положения креационизма изложены в Библии, в Книге Бытия. Процесс божественного сотворения мира мыслится как имевший место лишь единожды и поэтому недоступный для наблюдения. Этого достаточно, чтобы вынести всю концепцию божественного сотворения за рамки научного исследования. Наука занимается только теми явлениями, которые поддаются наблюдению, а поэтому она никогда не будет в состоянии ни доказать, ни отвергнуть эту концепцию.

2. Самопроизвольное (спонтанное) зарождение . Идеи происхождения живых существ из неживой матёрии были распространены в Древнем Китае, Вавилоне, Египте. Крупнейший философ Древней Греции Аристотель высказал мысль о том, что определенные «частицы» вещества содержат некое «активное начало», которое при подходящих условиях может создать живой организм.

Ван Гельмонт (1579-1644), голландский врач и натурфилософ, описал эксперимент, в котором он за три недели якобы создал мышей. Для этого нужны были грязная рубашка, темный шкаф и горсть пшеницы. Активным началом в процессе зарождения мыши Ван Гельмонт считал человеческий пот. И вплоть до появления в середине Х века работ основоположника микробиологии Луи Пастера это учение продолжало находить приверженцев.

Развитие идеи самозарождения относится, по существу, к той эпохе, когда в общественном сознании господствовали религиозные представления. Те философы и натуралисты, которые не хотели принимать церковного учения о «сотворении жизни», при тогдашнем уровне знаний легко приходили к идее ее самозарождения. В той мере, в какой, в противовес вере в сотворение, подчеркивалась мысль о естественном возникновении организмов, идея самозарождения имела на определенном этапе прогрессивное значение. Поэтому против этой идеи часто выступали Церковь и теологи.

3. Гипотеза панспермии. Согласно этой гипотезе, предложенной в 1865г. немецким ученым Г. Рихтером и окончательно сформулированной шведским ученым Аррёниусом в 1895 г., жизнь могла быть занесена на Землю из космоса. Наиболее вероятно попадание живых организмов внеземного происхождения с мётеоритами и космической пылью. Это предположение основывается на данных о высокой устойчивости некоторых организмов и их спор к радиации, глубокому вакууму, низким температурам и другим воздействиям. Однако до сих пор нет достоверных фактов, подтверждающих внеземное происхождение микроорганизмов, найденных в метеоритах. Но если бы даже они попали на Землю и дали начало жизни на нашей планете, вопрос об изначальном возникновении жизни оставался бы без ответа.

4. Гипотеза биохимической эволюции . В 1924 г. биохимиком А. И. Опариным, а позднее английским ученым Дж. Холдейном (1929) была сформулировала гипотеза, рассматривающая жизнь как результат длительной эволюции углеродных соединений.

В настоящее время в процессе становления жизни условно выделяют четыре этапа:

1. Синтез низкомолекулярных органических соединении (биологических мономеров) из газов первичной атмосферы.

2. Образование биологических полимеров.

3. Формирование фазообособленных систем органических веществ, отделенных от внешней среды мембранами (протобионтов).

4. Возникновение простейших клеток, обладающих свойствами живого, в том числе репродуктивным аппаратом, обеспечивающим передачу дочерним клеткам свойств клеток родительских.

«ПЕРВИЧНЫЙ БУЛЬОН» (не обязательно)

В 1923 г. российский учёный Александр Иванович Опарин предположил, что в условиях первобытной Земли органические вещества возникали из простейших соединений - аммиака, метана, водорода и воды. Энергия, необходимая для подобных превращений, могла быть получена или от ультрафиолетового излучения, или от частых грозовых электрических разрядов - молний. Возможно, эти органические вещества постепенно накапливались в Древнем океане, образуя первичный бульон, в котором и зародилась жизнь.

По гипотезе А. И. Опарина, в первичном бульоне длинные нитеобразные молекулы белков могли сворачиваться в шарики, «склеиваться» друг с другом, укрупняясь. Благодаря этому они становились устойчивыми к разрушающему действию прибоя и ультрафиолетового излучения. Происходило нечто подобное тому, что можно наблюдать, вылив на блюдце ртуть из разбитого градусника: рассыпавшаяся на множество мелких капелек ртуть постепенно собирается в капли чуть побольше, а потом - в один крупный шарик. Белковые «шарики» в «первичном бульоне» притягивали к себе, связывали молекулы воды, а также жиров. Жиры оседали на поверхности белковых тел, обволакивая их слоем, структура которого отдалённо напоминала клеточную мембрану. Этот процесс Опарин назвал коацервацией (от лат. соасеrvus - «сгусток»), а получившиеся тела - коацерватными каплями, или просто коацерватами. С течением времени коацерваты поглощали из окружавшего их раствора всё новые порции вещества, их структура усложнялась до тех пор, пока они не превратились в очень примитивные, но уже живые клетки.

5. Стационарное состояние

Согласно теории стационарного состояния, Земля никогда не возникала, а существовала вечно; она всегда была способна поддерживать жизнь, а если и изменялась, то очень незначительно. Согласно этой версии, виды также никогда не возникали, они существовали всегда, и у каждого вида есть лишь две возможности - либо изменение численности, либо вымирание.

1. Все живые организмы эволюционируют.

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

■ прямое влияние условий окружающей среды , которые изменяются;

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

■ упражнения или невправляння органов ведет к развитию этих признаков;

■ наследования организмами только полезных признаков .

3. Эволюция - это непрерывный процесс приобретения полезных признаков.

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

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

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

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

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

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

Успехи биологии в первой половине XIX века

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

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

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

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

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

Основные положения теории эволюции Дарвина

1. Эволюция заключается в непрерывных приспособительных изменениях видов.

2. Каждый вид способен к неограниченному размножению.

3. Движущие силы эволюции и механизм изменений организмов:

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

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

выборочное выживание и размножение наиболее приспособленных особей

Ч. Дарвин назвал естественным отбором .

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

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

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

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