|
|
ОглавлениеГлава 1.3. Основные исторические этапы развития естествознания Раздел 2. Концепции классической науки. Глава 2.1. Механическая физическая картина мира Глава 2.2. Электромагнитная картина мира Глава 2.3. Классические концепции энергии и времени Раздел 3. Концепции неклассической науки. Глава 3.1. Теория относительности Глава 3.2. Современное естествознание о физической реальности и силах взаимодействия в природе Глава 3.3. Современные концепции происхождения Вселенной Глава 4.2. Биосфера, климат и строение Земли Глава 4.3. Живые системы и их особенности Глава 4.4. Основные концепции происхождения жизни и человека Глава 4.5. Человек, его будущее в свете достижений современного естествознания Для бесплатного чтения доступна только часть главы! Для чтения полной версии необходимо приобрести книгуГлава 3.3. СОВРЕМЕННЫЕ КОНЦЕПЦИИ ПРОИСХОЖДЕНИЯ ВСЕЛЕННОЙОсновные понятия: классические, неклассические и постнеклассические концепции происхождения Вселенной В современных концепциях Вселенной часто используются два необычных термина «скрытая масса» и «темная материя, или энергия». «Скрытая масса» галактик или скопления галактик означает не наблюдаемую массу объектов, масса которых влияет на наблюдаемое движение галактики или галактик. «Темная материя или энергия» — это огромная энергия вакуума, из которого, как полагают некоторые исследователи, когда-то возникла Вселенная. 3.3.1. Модели и концепции происхождения ВселеннойСуществующие модели и концепции происхождения Вселенной можно разделить на три группы: концепции классической науки, концепции как космологические следствия теории относительности и концепции, основанные на принципах синергетики (synergetika) в качестве ведущего направления развития пост-неклассической науки. Немецкий физик Г. Хакен (р. 1927), основатель института Синергетики в Штутгарте (Германия), предложил синергетику в качестве главного направления развития постнеклассической науки. Синергетика в буквальном переводе с греческого языка означает совместные действия. Основные принципы синергетики сформулированы Г. Хакеном следующим образом: 1. Существуют общие законы развития сложных систем во времени. 2. Все самоорганизующиеся системы являются открытыми системами. 3. Между составляющими их элементами господствуют связи нелинейного, неравновесного и необратимого во времени характера. 4. Все самоорганизующиеся и развивающиеся системы приходят со временем к неустойчивому состоянию. 5. Выход систем, о которых говорилось выше, из неустойчивого состояния происходит случайным образом, не нарушая универсальные законы природы. 6. В живом и в материальном мире в целом асимметричные и неожиданные сценарии становления и развития событий являются механизмом эволюции Вселенной. Ниже приведены термины, значение которых важно иметь в виду для понимания концепций эволюции Вселенной. Метагалактика (греч. meta — после, сверх и galaktikos — млечный, молочный) — доступная наблюдению часть мироздания на основе непосредственных и косвенных методов изучения. На современном уровне горизонт Метагалактики, доступный наблюдению с помощью телескопов космического и наземного базирования, составляет более 1028 м. Вселенная — вся система мироздания, включающая Метагалактику и все выходящее за ее пределы. Космология (греч. kosmos — упорядочный мир, logos — наука) — наука о наиболее общих пространственно-временных свойствах Вселенной. Космогония (в буквальном переводе с греческого языка означает происхождение космоса) — раздел астрономии о происхождении объектов и их систем во Вселенной. Скорость света — 300 тыс км/с. Световой год — 9,46 • 1012 км, т. е. 9,46 трлн км. Это расстояние свет проходит за 365,24 земных суток. 1 пс (парсек) — 3,26 световых лет, т. е. 31 трлн км, 1 кпс (килопарсек) — 1000 пс, 1 Мпс (млн парсек). Термин «парсек» образован от греческих слов «параллакс» (отклонение) и «секунда». Он означает в буквальном переводе на русский язык отклонение на одну секунду дуги. Один парсек (1 пс) — это расстояние, с которого мысленно можно увидеть средний радиус земной орбиты вокруг Солнца под углом, равным 1 секунде дуги. Этот метод вычисления расстояния в астрономии был предложен Н. Коперником. Измерение проводится с двух концов известной длины отрезка: направленные на объект линии из концов этого обрезка образуют треугольник. Два прилежащих угла и длина основания треугольника позволяют рассчитать размеры треугольника. Чем больше длина основания треугольника, тем точнее измерение. Если измерять положение одной и той же звезды относительно других звезд в двух противоположных точках орбиты Земли вокруг Солнца в течение года, можно зафиксировать незначительное смещение ее местоположения. Это смещение называется параллактическим, а угол, на котором произошло смещение, называется параллаксом. Соответствие между временными и геометрическими единицами измерения: 360° — 24 часа, 15° — 1 час, 15' — 1 минута, 1" — 4 секунды. Расстояние от Земли до Солнца, равное приблизительно 150 млн км, называется в астрономии астрономической единицей расстояния (1 а. е.). 3.3.2. Нерелятивистские модели эволюции Вселенной классической наукиФранцузский зоолог Ж. Л. Леклерк, граф Бюффон (1707—1788), принадлежит к числу ученых XVIII в., интересовавшихся вопросами эволюции Вселенной. Он является автором гипотезы образования планет из вещества Солнца, выброшенного из недр Солнца за счет его вращения. Он проводил эксперименты с раскаленными и остывающими вращающимися шарами, которые позволили ему высказать мысль о том, что на образование Земли потребовалось всего лишь 75 тыс. лет. Эволюционная идея Бюффона близка небулярной гипотезе немецкого философа И. Канта и французского математика, физика П. Лапласа. Оба исходили из предположения об образовании структур во Вселенной (в частности, Солнечной системы, о которой в основном речь шла в гипотезе Лапласа) из космических частичек космического облака. И. Кант ввел в свою гипотезу наряду с силой тяготения еще и силу отталкивания. Работа И. Канта с изложением этой гипотезы появилась в 1754 г., работа Лапласа «Изложение системы мира» — в 1798 г. Разумеется, в то время не представлялось возможным говорить о размерах этого облака и физико-химических свойствах составляющих его частиц. Здесь было много логики, рассуждений и интуиции. В частности, Лаплас считал, что в первоначальном своем состоянии Солнце по своим размерам превышало радиус орбиты планеты Юпитер вокруг Солнца. Юпитер — самая большая планета Солнечной системы (планета-гигант). Ее поперечник в 13 раз больше поперечника Земли (радиус Земли = 6370 км). Юпитер в 300 раз массивнее Земли и в 2 раза массивнее всех планет Солнечной системы, вместе взятых. Из него можно «выкроить» 1300 шаров размером с Землю. Период обращения Юпитера вокруг Солнца составляет, приблизительно 12 земных лет. Период вращения вокруг своей оси составляет приблизительно 10 часов. Среднее расстояние от Солнца равно 778,3 млн км (5,2 а. е.). Он имеет более 40 спутников. Согласно Лапласу сжатие, размеры, вращение Солнца привели к отделению в плоскости его экватора части вещества в форме газового кольца, из которого образовались планеты. Фрагментация этого кольца привела к образованию планет, из которых по тому же механизму образовались и спутники отдельных планет. В гипотезе Лапласа Солнечная система представлялась замкнутой механической системой. Она столкнулась с объяснением момента количества движения Солнца и его планет. Под моментом количества движения имеется в виду, грубо говоря, распределение движения вещества системы относительно неподвижной точки на оси вращения всей системы. Оказалось, что момент количества движения планет в 20 раз больше момента количества движения Солнца. Это противоречило законам сохранения классической механики. Лишь в середине XX в. советский ученый О.Ю. Шмидт (1891—1956) предложил новую гипотезу о Солнечной системе, в которой она представлялась открытой динамической системой, происхождение которой связано с процессом образования нашей Галактики. Тем самым вопрос о соответствии момента количества движения Солнечной системы и ее составляющих элементов потерял свою актуальность. Гипотеза И. Канта — П. Лапласа оказала большое влияние на развитие эволюционных представлений о Вселенной, поскольку содержала много прозорливых идей. В частности, в ней четко прослеживалась мысль о том, что между исходными физическими и химическими свойствами элементов туманностей и свойствами образовавшихся из них объектов должно существовать определенное соответствие. Эта идея нашла свое выражение в космогонических моделях. Основателем наблюдательной космогонии считается великий английский астроном В. Гершель (1738—1822). Он является автором морфологической гипотезы образования звезд из ярких газовых туманностей, которые, в свою очередь, в соответствии с законом всемирного тяготения, образовались из аморфных, бесформенных неконцентрированных туманностей. Гипотеза В. Гершеля имела много последователей в XIX в. На ее основе возникло так называемое великое космологическое заблуждение XIX в. Считалось, что звезды образуются из туманностей, типа туманности Андромеды. В XX в. было доказано, что эти яркие туманности являются на самом деле галактиками, состоящими из огромного количества звезд. В 1912 г. американский астроном В. Слайфер, пользуясь телескопом с приборами спектрального анализа, установил, что яркие туманности В. Гершеля — это галактики. Он же установил факт «разбегания», удаления галактик. Но в то время шла Первая мировая война, и на данное открытие не обратили внимания. Надо подчеркнуть, что это открытие не было известно ни А. Эйнштейну, ни А. Фридману, когда они создавали свои модели Вселенной. Что касается космологического заблуждения XIX в., то еще в 1847 г. наш соотечественник В. Струве (1793—1864) доказал, что пространство между звездами уменьшает светимость звезд приблизительно на 0,6 звездной величины. Этот факт позволил бы избежать великого космологического заблуждения XIX в. Существуют не только яркие туманности (галактики), но и собственно туманности (холодные, теплые, горячие туманности из атомарного, молекулярного водорода) в межзвездной среде. Но это было известно уже в XX в. Космогонические идеи В. Гершеля получили развитие в начале XX в. В 1902 г. английский астроном Д. Джинс (1877—1946) опубликовал работу «Устойчивость сферической туманности», в ней он использовал информацию из газовой термодинамики. Он полагал, что звезды образуются из газовых облаков за счет действия силы тяготения, которая заставляет их сжиматься, скручиваться и уменьшаться в объеме. Этот процесс, по Джинсу, приводит к увеличению плотности газа в объеме его нагревания, что выражается в возникновении силы давления, направленной против действия силы тяготения. Таким образом, у него плотность газового облака соответствует силе гравитации, а давление — упругости среды в результате сжатия гравитацией газового облака. Сила гравитации и сила давления составляют физическую основу его гипотезы: соотношение между давлением и плотностью определяет степень устойчивости звезды, образованной из газового облака. Д. Джинс вычислил некоторые величины, необходимые для звездообразования, получившие название — величины Джинса: RJ — приблизительно 1,5 • 104 (радиус облака, необходимый для звездообразования); MJ — приблизительно 1,4 массы Солнца; LJ— длина Джинса, расстояние, на котором сила тяготения и давления сравнимы по величине. Внимание! Авторские права на книгу "Концепции современного естествознания" (Лихин А.Ф.) охраняются законодательством! |
||||||||||||||||||||||
