2. Mikro, makro, mega pasaules.
Mikropasaule ir molekulas, atomi, elementārdaļiņas - ārkārtīgi mazu, tieši nenovērojamu mikroobjektu pasaule, kuru telpiskā daudzveidība ir aprēķināta no 10 -8 līdz 10 -16 cm, bet mūžs ir no bezgalības līdz 10 -24 s.
Makropasaule ir cilvēkiem samērīgu stabilu formu un daudzumu pasaule, kā arī molekulu, organismu, organismu kopienu kristāliskie kompleksi; makroobjektu pasaule, kuras dimensija ir salīdzināma ar cilvēka pieredzes mērogu: telpiskie lielumi izteikti milimetros, centimetros un kilometros, bet laiks - sekundēs, minūtēs, stundās, gados.
Megapasaule ir planētas, zvaigžņu kompleksi, galaktikas, metagalaktikas – milzīgu kosmisku mērogu un ātrumu pasaule, kuras attālums tiek mērīts gaismas gados, bet kosmosa objektu dzīves ilgums ir mērāms miljonos un miljardos gadu.
Un, lai gan šiem līmeņiem ir savi specifiski likumi, mikro-, makro- un mega-pasaule ir cieši savstarpēji saistītas.
Mikroskopiskā līmenī fizika mūsdienās pēta procesus, kas notiek garumā no 10 līdz mīnus astoņpadsmitajai pakāpei cm, laika posmā no 10 līdz mīnus divdesmit sekunžu pakāpēm s. Megapasaulē zinātnieki izmanto instrumentus, lai reģistrētu objektus, kas atrodas tālu no mums aptuveni 9-12 miljardu gaismas gadu attālumā.
Mikropasaule. Demokrits senatnē izvirzīja atomu hipotēzi par matērijas uzbūvi, vēlāk, 18. gadsimtā. atdzīvināja ķīmiķis J. Daltons, kurš uztvēra ūdeņraža atommasu kā vienu un salīdzināja ar to citu gāzu atomsvarus. Pateicoties J. Daltona darbiem, sāka pētīt atoma fizikālās un ķīmiskās īpašības. 19. gadsimtā D.I. Mendeļejevs izveidoja ķīmisko elementu sistēmu, pamatojoties uz to atomu svaru.
Fizikā jēdziens par atomiem kā pēdējiem nedalāmiem matērijas struktūras elementiem nāca no ķīmijas. Faktiski atoma fizikālie pētījumi sākās 19. gadsimta beigās, kad franču fiziķis A. A. Bekerels atklāja radioaktivitātes fenomenu, kas sastāvēja no dažu elementu atomu spontānas pārvēršanās par citu elementu atomiem.
Atoma struktūras izpētes vēsture aizsākās 1895. gadā, pateicoties J. Tomsona atklājumam elektronu, negatīvi lādētu daļiņu, kas ir daļa no visiem atomiem. Tā kā elektroniem ir negatīvs lādiņš un atoms kopumā ir elektriski neitrāls, tika pieņemts, ka papildus elektronam ir arī pozitīvi lādēta daļiņa. Elektrona masa tika aprēķināta kā 1/1836 no pozitīvi lādētas daļiņas masas.
Bija vairāki atoma uzbūves modeļi.
1902. gadā angļu fiziķis V. Tomsons (lords Kelvins) ierosināja pirmo atoma modeli - pozitīvs lādiņš tiek izplatīts diezgan lielā laukumā, un elektroni tiek mijas ar to, piemēram, "rozīnes pudiņā".
1911. gadā E. Rezerfords piedāvāja atoma modeli, kas atgādināja Saules sistēmu: centrā atrodas atoma kodols, un elektroni pārvietojas ap to savās orbītās.
Kodolam ir pozitīvs lādiņš, un elektroniem ir negatīvs lādiņš. Tā vietā, lai Saules sistēmā iedarbotos gravitācijas spēki, atomā darbojas elektriskie spēki. Atoma kodola elektriskais lādiņš, kas skaitliski vienāds ar kārtas numuru Mendeļejeva periodiskajā sistēmā, tiek līdzsvarots ar elektronu lādiņu summu - atoms ir elektriski neitrāls.
Abi šie modeļi izrādījās pretrunīgi.
1913. gadā izcilais dāņu fiziķis N. Bors izmantoja kvantēšanas principu, lai atrisinātu atoma uzbūves un atomu spektru raksturlielumu problēmu.
N. Bora atoma modelis balstījās uz E. Rezerforda planetāro modeli un viņa izstrādāto atomu uzbūves kvantu teoriju. N. Bors izvirzīja hipotēzi par atoma uzbūvi, balstoties uz diviem postulātiem, kas ir pilnīgi nesavienojami ar klasisko fiziku:
1) katrā atomā ir vairāki elektronu stacionāri stāvokļi (planētu modeļa valodā vairākas stacionāras orbītas), pa kuriem pārvietojas elektrons bez emisijas;
2) elektronam pārejot no viena stacionāra stāvokļa citā, atoms izstaro vai absorbē daļu enerģijas.
Galu galā būtībā nav iespējams precīzi aprakstīt atoma struktūru, pamatojoties uz ideju par punktveida elektronu orbītām, jo šādas orbītas faktiski nepastāv.
N. Bora teorija it kā reprezentē mūsdienu fizikas attīstības pirmā posma robežlīniju. Šis ir jaunākais mēģinājums aprakstīt atoma uzbūvi, pamatojoties uz klasisko fiziku, kas papildināts tikai ar nelielu skaitu jaunu pieņēmumu.
Šķita, ka N. Bora postulāti atspoguļoja kādas jaunas, nezināmas matērijas īpašības, taču tikai daļēji. Atbildes uz šiem jautājumiem tika iegūtas kvantu mehānikas attīstības rezultātā. Izrādījās, ka N. Bora atommodelis nav jāuztver burtiski, kā tas bija sākumā. Procesus atomā principā nevar vizuāli attēlot mehānisku modeļu veidā pēc analoģijas ar notikumiem makrokosmosā. Pat telpas un laika jēdzieni makropasaulē pastāvošajā formā izrādījās nepiemēroti mikrofizikālo parādību aprakstīšanai. Teorētisko fiziķu atoms arvien vairāk kļuva par abstraktu, nenovērojamu vienādojumu summu.
Makropasaule. Dabas izpētes vēsturē var izdalīt divus posmus: pirmszinātnisko un zinātnisko.
Pirmszinātniskā jeb dabasfilozofiskā aptver laika posmu no senatnes līdz eksperimentālās dabaszinātnes veidošanās 16.-17.gs. Novērotās dabas parādības tika skaidrotas, balstoties uz spekulatīviem filozofiskiem principiem.
Nozīmīgākais turpmākajai dabaszinātņu attīstībai bija matērijas diskrētās struktūras atomisma koncepcija, saskaņā ar kuru visi ķermeņi sastāv no atomiem - mazākajām daļiņām pasaulē.
Dabas izpētes zinātniskais posms sākas ar klasiskās mehānikas veidošanos.
Tā kā mūsdienu zinātniskie priekšstati par matērijas organizācijas strukturālajiem līmeņiem tika izstrādāti klasiskās zinātnes ideju kritiskas pārdomāšanas gaitā, kas attiecināmas tikai uz makrolīmeņa objektiem, jāsāk ar klasiskās fizikas jēdzieniem.
Zinātnisko uzskatu veidošanās par matērijas uzbūvi aizsākās 16. gadsimtā, kad G. Galileo lika pamatu pirmajam pasaules fiziskajam attēlam zinātnes vēsturē - mehāniskajam. Viņš ne tikai pamatoja N. Kopernika heliocentrisko sistēmu un atklāja inerces likumu, bet izstrādāja metodiku jaunam dabas aprakstīšanas veidam – zinātniskam un teorētiskam. Tās būtība bija tāda, ka tika identificētas tikai noteiktas fizikālās un ģeometriskās īpašības, kas kļuva par zinātniskās izpētes priekšmetu. Galileo rakstīja: "Es nekad nepieprasīšu no ārējiem ķermeņiem neko citu kā tikai izmēru, figūru, daudzumu un vairāk vai mazāk strauju kustību, lai izskaidrotu garšas, smaržas un skaņas rašanos."
I. Ņūtons, paļaujoties uz Galileja darbiem, izstrādāja stingru zinātnisku mehānikas teoriju, kas apraksta gan debess ķermeņu kustību, gan zemes objektu kustību pēc vieniem un tiem pašiem likumiem. Daba tika uzskatīta par sarežģītu mehāniskā sistēma.
I.Ņūtona un viņa sekotāju izstrādātā pasaules mehāniskā attēla ietvaros radās diskrēts (korpuskulārais) realitātes modelis. Matērija tika uzskatīta par materiālu vielu, kas sastāv no atsevišķām daļiņām - atomiem vai asinsķermenīšiem. Atomi ir absolūti spēcīgi, nedalāmi, necaurlaidīgi, tos raksturo masas un svara klātbūtne.
Būtiska Ņūtona pasaules īpašība bija Eiklīda ģeometrijas trīsdimensiju telpa, kas ir absolūti nemainīga un vienmēr atrodas miera stāvoklī. Laiks tika pasniegts kā daudzums, kas nav atkarīgs ne no telpas, ne no matērijas.
Kustība tika uzskatīta par kustību telpā pa nepārtrauktām trajektorijām saskaņā ar mehānikas likumiem.
Ņūtona pasaules attēla rezultāts bija Visuma tēls kā gigantisks un pilnībā noteikts mehānisms, kur notikumi un procesi ir savstarpēji atkarīgu cēloņu un seku ķēde.
Mehāniskā pieeja dabas aprakstam ir izrādījusies ārkārtīgi auglīga. Sekojot Ņūtona mehānikai, tika izveidota hidrodinamika, elastības teorija, siltuma mehāniskā teorija, molekulārā kinētiskā teorija un vairākas citas, ar kurām fizika ir guvusi milzīgus panākumus. Tomēr bija divas jomas - optiskās un elektromagnētiskās parādības, kuras nevarēja pilnībā izskaidrot mehāniskā pasaules attēla ietvaros.
Līdzās mehāniskajai korpuskulārajai teorijai optiskās parādības tika mēģināts izskaidrot principiāli citādā veidā, proti, pamatojoties uz K. Haigensa formulēto viļņu teoriju. Viļņu teorija izveidoja analoģiju starp gaismas izplatīšanos un viļņu kustību uz ūdens virsmas vai skaņas viļņi gaisā. Tas paredzēja elastīgas vides, kas aizpilda visu telpu, klātbūtni - gaismas ēteru. Pamatojoties uz X. Huygens viļņu teoriju, veiksmīgi izskaidroja gaismas atstarošanu un laušanu.
Vēl viena fizikas joma, kurā mehāniskie modeļi izrādījās nepietiekami, bija elektromagnētisko parādību joma. Angļu dabaszinātnieka M. Faradeja eksperimenti un angļu fiziķa J. K. Maksvela teorētiskie darbi beidzot iznīcināja Ņūtona fizikas idejas par diskrēto matēriju kā vienīgo matērijas veidu un ielika pamatus pasaules elektromagnētiskajam attēlam.
Elektromagnētisma fenomenu atklāja dāņu dabaszinātnieks H. K. Oersteds, kurš pirmais pamanīja elektrisko strāvu magnētisko efektu. Turpinot pētījumus šajā virzienā, M. Faradejs atklāja, ka īslaicīgas izmaiņas magnētiskajos laukos rada elektrisko strāvu.
M. Faradejs nonāca pie secinājuma, ka elektrības un optikas izpēte ir savstarpēji saistītas un veido vienotu lauku. Viņa darbi kļuva par sākumpunktu J. C. Maxwell pētījumiem, kuru nopelni ir M. Faradeja ideju par magnētismu un elektrību matemātiskā attīstībā. Maksvels "iztulkoja" modeli elektropārvades līnijas Faraday matemātiskā formulā. Jēdziens “spēku lauks” sākotnēji tika izstrādāts kā matemātisks palīgjēdziens. J.C. Maxwell piešķīra tam fizisku nozīmi un sāka uzskatīt lauku par neatkarīgu fizisko realitāti: "Elektromagnētiskais lauks ir tā telpas daļa, kas satur un ieskauj ķermeņus, kas atrodas elektriskā vai magnētiskā stāvoklī."
No saviem pētījumiem Maksvels varēja secināt, ka gaismas viļņi ir elektromagnētiskie viļņi. Vienoto gaismas un elektrības būtību, ko M. Faradejs ierosināja 1845. gadā un J. C. Maxwell teorētiski pamatoja 1862. gadā, eksperimentāli apstiprināja vācu fiziķis G. Hercs 1888. gadā.
Pēc G. Herca eksperimentiem lauka jēdziens fizikā beidzot nostiprinājās nevis kā matemātiska palīgkonstrukcija, bet gan kā objektīvi pastāvoša fiziskā realitāte. Tika atklāts kvalitatīvi jauns, unikāls matērijas veids.
Tātad līdz 19. gadsimta beigām. fizika ir nonākusi pie secinājuma, ka matērija pastāv divos veidos: diskrētā matērijā un nepārtrauktā laukā.
Sekojošo revolucionāro atklājumu fizikā rezultātā pagājušā gadsimta beigās un šī gadsimta sākumā tika iznīcinātas klasiskās fizikas idejas par vielu un lauku kā diviem kvalitatīvi unikāliem matērijas veidiem.
Megapasaule. Mūsdienu zinātne uzlūko megapasauli jeb kosmosu kā visu debess ķermeņu sistēmu, kas mijiedarbojas un attīstās.
Visas esošās galaktikas ir iekļautas augstākās kārtas sistēmā - metagalaktiks. Metagalaktikas izmēri ir ļoti lieli: kosmoloģiskā horizonta rādiuss ir 15-20 miljardi gaismas gadu.
Jēdzieni “Visums” un “Metagalaktika” ir ļoti tuvi jēdzieni: tie raksturo vienu un to pašu objektu, bet dažādos aspektos. Jēdziens “Visums” nozīmē visu esošo materiālo pasauli; jēdziens “Metagalaktika” ir tā pati pasaule, bet no tās struktūras viedokļa - kā sakārtota galaktiku sistēma.
Visuma uzbūvi un evolūciju pēta kosmoloģija. Kosmoloģija kā dabaszinātņu nozare atrodas unikālā zinātnes, reliģijas un filozofijas krustpunktā. Visuma kosmoloģiskie modeļi ir balstīti uz noteiktām ideoloģiskām premisām, un pašiem šiem modeļiem ir liela ideoloģiska nozīme.
Klasiskajā zinātnē pastāvēja tā sauktā Visuma līdzsvara stāvokļa teorija, saskaņā ar kuru Visums vienmēr ir bijis gandrīz tāds pats kā tagad. Astronomija bija statiska: tika pētītas planētu un komētu kustības, aprakstītas zvaigznes, izveidotas to klasifikācijas, kas, protams, bija ļoti svarīgi. Bet jautājums par Visuma evolūciju netika izvirzīts.
Mūsdienu kosmoloģiskie Visuma modeļi ir balstīti uz A. Einšteina vispārējo relativitātes teoriju, saskaņā ar kuru telpas un laika metriku nosaka gravitācijas masu sadalījums Visumā. Tās īpašības kopumā nosaka vidējais vielas blīvums un citi specifiski fizikāli faktori.
Einšteina gravitācijas vienādojumam ir nevis viens, bet daudzi risinājumi, kas izskaidro daudzu Visuma kosmoloģisko modeļu esamību. Pirmo modeli 1917. gadā izstrādāja pats A. Einšteins. Viņš noraidīja Ņūtona kosmoloģijas postulātus par telpas un laika absolūtumu un bezgalību. Saskaņā ar A. Einšteina kosmoloģisko Visuma modeli pasaules telpa ir viendabīga un izotropa, matērija tajā ir sadalīta vidēji vienmērīgi, un masu gravitācijas pievilcību kompensē universālā kosmoloģiskā atgrūšanās.
Visuma esamība ir bezgalīga, t.i. nav sākuma vai beigu, un telpa ir neierobežota, bet ierobežota.
Visums A. Einšteina kosmoloģiskajā modelī ir stacionārs, bezgalīgs laikā un neierobežots telpā.
1922. gadā Krievu matemātiķis un ģeofiziķis A. A. Frīdmens noraidīja klasiskās kosmoloģijas postulātu par Visuma stacionāro dabu un ieguva Einšteina vienādojuma risinājumu, kas apraksta Visumu ar “paplašināšanos”.
Tā kā matērijas vidējais blīvums Visumā nav zināms, šodien mēs nezinām, kurā no šīm Visuma telpām mēs dzīvojam.
1927. gadā beļģu abats un zinātnieks J. Lemaitre kosmosa “paplašināšanos” saistīja ar astronomisko novērojumu datiem. Lemaitre ieviesa jēdzienu par Visuma sākumu kā singularitāti (t.i., superblīvu stāvokli) un Visuma dzimšanu kā Lielo sprādzienu.
1929. gadā amerikāņu astronoms E.P. Habls atklāja dīvainas attiecības starp galaktiku attālumu un ātrumu: visas galaktikas attālinās no mums, un ar ātrumu, kas palielinās proporcionāli attālumam - galaktiku sistēma paplašinās.
Visuma izplešanās tiek uzskatīta par zinātniski pierādītu faktu. Pēc Dž. Lemetra teorētiskajiem aprēķiniem, Visuma rādiuss sākotnējā stāvoklī bija 10 -12 cm, kas pēc izmēra ir tuvu elektrona rādiusam, un tā blīvums bija 10 96 g/cm 3 . Atsevišķā stāvoklī Visums bija nenozīmīga izmēra mikroobjekts. No sākotnējā vienskaitļa stāvokļa Visums Lielā sprādziena rezultātā pārcēlās uz izplešanos.
Retrospektīvie aprēķini nosaka Visuma vecumu 13-20 miljardus gadu. G.A. Gamovs ierosināja, ka vielas temperatūra bija augsta un samazinājās līdz ar Visuma izplešanos. Viņa aprēķini parādīja, ka Visums savā evolūcijā iziet noteiktus posmus, kuru laikā veidojas ķīmiskie elementi un struktūras. Mūsdienu kosmoloģijā, skaidrības labad, Visuma evolūcijas sākuma stadija ir sadalīta “laikmetos”
Hadronu laikmets. Smagas daļiņas, kas nonāk spēcīgā mijiedarbībā.
Leptonu laikmets. Gaismas daļiņas, kas nonāk elektromagnētiskā mijiedarbībā.
Fotonu laikmets. Ilgums 1 miljons gadu. Lielākā masas daļa – Visuma enerģija – nāk no fotoniem.
Zvaigžņu laikmets. Rodas 1 miljonu gadu pēc Visuma dzimšanas. Zvaigžņu laikmetā sākas protozvaigžņu un protogalaktiku veidošanās process.
Tad atklājas grandiozs priekšstats par metagalaktikas struktūras veidošanos.
Mūsdienu kosmoloģijā kopā ar Lielā sprādziena hipotēzi ļoti populārs ir Visuma inflācijas modelis, kurā tiek apsvērta Visuma radīšana. Radīšanas idejai ir ļoti sarežģīts pamatojums, un tā ir saistīta ar kvantu kosmoloģiju. Šis modelis apraksta Visuma evolūciju, sākot ar brīdi 10-45 s pēc izplešanās sākuma.
Inflācijas modeļa piekritēji saskata atbilstību starp kosmiskās evolūcijas un pasaules radīšanas posmiem, kas aprakstīti Bībeles 1. Mozus grāmatā.
Saskaņā ar inflācijas hipotēzi kosmiskā evolūcija agrīnajā Visumā iziet vairākus posmus.
Visuma sākumu teorētiskie fiziķi definē kā kvantu supergravitācijas stāvokli ar Visuma rādiusu 10-50 cm
Inflācijas stadija. Kvantu lēciena rezultātā Visums nonāca ierosinātā vakuuma stāvoklī un, ja tajā nebija matērijas un starojuma, intensīvi paplašinājās saskaņā ar eksponenciālu likumu. Šajā periodā tika izveidota paša Visuma telpa un laiks. Inflācijas posmā, kas ilgst 10 -34. Visums no neiedomājami maza kvanta izmēra 10 -33 uzpūtās līdz neiedomājami lielam 10 1000000 cm, kas ir par daudzām kārtām lielāks nekā novērojamā Visuma izmērs - 10 28 cm. Visā šajā sākotnējā periodā nebija ne matērijas, ne starojums Visumā.
Pāreja no inflācijas stadijas uz fotonu stadiju. Viltus vakuuma stāvoklis izjuka, atbrīvotā enerģija devās uz smago daļiņu un antidaļiņu dzimšanu, kuras, iznīcinot, radīja spēcīgu starojuma (gaismas) zibspuldzi, kas apgaismoja telpu.
Vielas atdalīšanas stadija no starojuma: matērija, kas palikusi pēc iznīcināšanas, kļuva caurspīdīga starojumam, izzuda kontakts starp vielu un starojumu. No matērijas atdalītais starojums veido mūsdienu relikto fonu, ko teorētiski paredzēja G. A. Gamovs un eksperimentāli atklāja 1965. gadā.
Pēc tam Visuma attīstība virzījās virzienā no vienkāršākā viendabīgā stāvokļa uz arvien sarežģītāku struktūru - atomu (sākotnēji ūdeņraža atomu), galaktiku, zvaigžņu, planētu, smago elementu sintēzi zvaigžņu zarnās, tai skaitā nepieciešams dzīvības radīšanai, dzīvības rašanās un kā radīšanas kronis - cilvēks.
Atšķirība starp Visuma evolūcijas posmiem inflācijas modelī un Lielā sprādziena modelī attiecas tikai uz sākotnējo posmu 10-30 s, tad starp šiem modeļiem nav principiālu atšķirību kosmiskās evolūcijas posmu izpratnē. .
Tikmēr šos modeļus ar zināšanu un iztēles palīdzību var izskaitļot datorā, taču jautājums paliek atklāts.
Vislielākās grūtības zinātniekiem rodas, izskaidrojot kosmiskās evolūcijas cēloņus. Ja mēs noliekam malā detaļas, mēs varam atšķirt divus galvenos jēdzienus, kas izskaidro Visuma evolūciju: pašorganizācijas jēdzienu un kreacionisma jēdzienu.
Pašorganizācijas jēdzienam materiālais Visums ir vienīgā realitāte, un bez tā nepastāv neviena cita realitāte. Visuma evolūciju raksturo pašorganizēšanās: notiek spontāna sistēmu sakārtošanās arvien sarežģītāku struktūru veidošanās virzienā. Dinamisks haoss rada kārtību.
Kreacionisma jēdziena ietvaros, t.i. radīšana, Visuma evolūcija ir saistīta ar programmas īstenošanu, ko nosaka realitāte, kas ir augstāka par materiālo pasauli. Kreacionisma piekritēji vērš uzmanību uz to, ka Visumā pastāv virzīts nomogēns - attīstība no vienkāršām sistēmām uz arvien sarežģītākām un informācijas ietilpīgākām, kuras laikā tika radīti apstākļi dzīvības un cilvēku rašanās rašanās brīdim. Kā papildu arguments tiek izmantots angļu astrofiziķu B. Kera un Rīsa formulētais antropiskais princips.
Mūsdienu teorētisko fiziķu vidū ir gan pašorganizācijas, gan kreacionisma jēdziena piekritēji. Pēdējie atzīst, ka fundamentālās teorētiskās fizikas attīstība liek steidzami izstrādāt vienotu zinātniski tehnisko pasaules ainu, sintezējot visus sasniegumus zināšanu un ticības jomā.
Visumam dažādos līmeņos, sākot no parastām elementārdaļiņām līdz milzīgām galaktiku superkopām, ir raksturīga struktūra. Mūsdienu Visuma uzbūve ir kosmiskās evolūcijas rezultāts, kuras laikā galaktikas veidojās no protogalaktikām, zvaigznes no protozvaigznēm un planētas no protoplanetārajiem mākoņiem.
Metagalaktika ir zvaigžņu sistēmu - galaktiku kopums, un tās struktūru nosaka to izplatība telpā, kas piepildīta ar ārkārtīgi retu starpgalaktisko gāzi un cauri starpgalaktiskajiem stariem.
Saskaņā ar mūsdienu koncepcijām metagalaktiku raksturo šūnu (tīkla, poraina) struktūra. Ir milzīgi kosmosa apjomi (apmēram miljons kubikmegaparseku), kuros galaktikas vēl nav atklātas.
Metagalaktikas vecums ir tuvu Visuma vecumam, jo struktūras veidošanās notiek periodā pēc vielas un starojuma atdalīšanas. Saskaņā ar mūsdienu datiem metagalaktikas vecums tiek lēsts uz 15 miljardiem gadu.
Galaktika ir milzīga sistēma, kas sastāv no zvaigžņu un miglāju kopām, kas kosmosā veido diezgan sarežģītu konfigurāciju.
Pamatojoties uz to formu, galaktikas parasti iedala trīs veidos: elipsveida, spirālveida un neregulāras.
Eliptiskas galaktikas - tām ir elipsoīda telpiskā forma ar dažādu saspiešanas pakāpi; tās ir visvienkāršākās pēc struktūras: zvaigžņu sadalījums vienmērīgi samazinās no centra.
Spirālveida galaktikas – spirālveida formā, ieskaitot spirālveida plecus. Šis ir visskaitlākais galaktikas veids, kurā ietilpst mūsu galaktika - Piena ceļš.
Neregulārām galaktikām nav izteiktas formas; tām trūkst centrālā kodola.
Dažām galaktikām ir raksturīga ārkārtīgi spēcīga radio emisija, kas pārsniedz redzamo starojumu. Tās ir radio galaktikas.
Vecākās zvaigznes, kuru vecums tuvojas galaktikas vecumam, ir koncentrētas galaktikas kodolā. Pusmūža un jaunas zvaigznes atrodas galaktikas diskā.
Zvaigznes un miglāji galaktikas ietvaros pārvietojas diezgan sarežģīti, kopā ar galaktiku piedalās Visuma paplašināšanā, turklāt piedalās galaktikas rotēšanā ap savu asi.
Zvaigznes. Pašreizējā Visuma evolūcijas stadijā tajā esošā matērija pārsvarā atrodas zvaigžņu stāvoklī. 97% matērijas mūsu Galaktikā ir koncentrētas zvaigznēs, kas ir dažāda izmēra, temperatūras milzu plazmas veidojumi, dažādas īpašības kustības. Daudzām, ja ne vairumam citu galaktiku ir "zvaigžņu viela", kas veido vairāk nekā 99,9% no to masas.
Zvaigžņu vecums svārstās diezgan plašā vērtību diapazonā: no 15 miljardiem gadu, kas atbilst Visuma vecumam, līdz simtiem tūkstošu - jaunākajiem. Ir zvaigznes, kuras šobrīd veidojas un atrodas protozvaigžņu stadijā, t.i. viņi vēl nav kļuvuši par īstām zvaigznēm.
Zvaigžņu dzimšana notiek gāzu-putekļu miglājos gravitācijas, magnētisko un citu spēku ietekmē, kuru dēļ veidojas nestabilas viendabības un difūzā viela sadalās kondensāciju sērijās. Ja šādi kondensāti saglabājas pietiekami ilgi, tad laika gaitā tie pārvēršas par zvaigznēm. Galvenā matērijas evolūcija Visumā notika un notiek zvaigžņu dziļumos. Tieši tur atrodas “kušanas tīģelis”, kas noteica vielas ķīmisko evolūciju Visumā.
Pēdējā evolūcijas posmā zvaigznes pārvēršas par inertām (“mirušām”) zvaigznēm.
Zvaigznes neeksistē izolēti, bet veido sistēmas. Vienkāršākās zvaigžņu sistēmas - tā sauktās daudzkārtējās sistēmas - sastāv no divām, trim, četrām, piecām vai vairāk zvaigznēm, kas griežas ap kopīgu smaguma centru.
Zvaigznes tiek apvienotas arī vēl lielākās grupās - zvaigžņu kopās, kurām var būt “izkliedēta” vai “sfēriska” struktūra. Atklātās zvaigžņu kopās ir vairāki simti atsevišķu zvaigžņu, lodveida kopu skaits ir simtiem tūkstošu.
Arī asociācijas vai zvaigžņu kopas nav nemainīgas un pastāv mūžīgi. Pēc noteikta laika, kas tiek lēsts miljonos gadu, tos izkliedē galaktikas rotācijas spēki.
Saules sistēma ir debess ķermeņu grupa, kas ir ļoti atšķirīga pēc izmēra un fiziskās uzbūves. Šajā grupā ietilpst: Saule, deviņas galvenās planētas, desmitiem planētu pavadoņu, tūkstošiem mazu planētu (asteroīdu), simtiem komētu un neskaitāmi meteorītu ķermeņi, kas pārvietojas gan baros, gan atsevišķu daļiņu veidā. Līdz 1979. gadam bija zināmi 34 satelīti un 2000 asteroīdi. Visi šie ķermeņi ir apvienoti vienā sistēmā, pateicoties centrālā ķermeņa - Saules - gravitācijas spēkam. Saules sistēma ir sakārtota sistēma, kurai ir savi strukturālie likumi. Viens raksturs Saules sistēma izpaužas faktā, ka visas planētas riņķo ap Sauli vienā virzienā un gandrīz vienā plaknē. Lielākā daļa planētu pavadoņu (to pavadoņi) griežas vienā virzienā un vairumā gadījumu savas planētas ekvatoriālajā plaknē. Saule, planētas, planētu pavadoņi griežas ap savām asīm tajā pašā virzienā, kurā tie pārvietojas pa savām trajektorijām. Arī Saules sistēmas uzbūve ir dabiska: katra nākamā planēta ir apmēram divas reizes tālāk no Saules nekā iepriekšējā.
Saules sistēma izveidojās pirms aptuveni 5 miljardiem gadu, un Saule ir otrās (vai pat vēlākas) paaudzes zvaigzne. Tādējādi Saules sistēma radās no zvaigžņu atkritumu produktiem iepriekšējās paaudzes, uzkrājas gāzes un putekļu mākoņos. Šis apstāklis dod pamatu Saules sistēmu saukt par nelielu zvaigžņu putekļu daļu. Zinātne zina mazāk par Saules sistēmas izcelsmi un tās vēsturisko evolūciju, nekā tas ir nepieciešams, lai izveidotu planētu veidošanās teoriju.
Pirmās Saules sistēmas rašanās teorijas izvirzīja vācu filozofs I. Kants un franču matemātiķis P. S. Laplass. Saskaņā ar šo hipotēzi planētu sistēma ap Sauli izveidojās pievilkšanās un atgrūšanas spēku rezultātā starp izkliedētās vielas (miglāja) daļiņām, kas atrodas rotācijas kustība ap Sauli.
Nākamā posma sākums viedokļu veidošanā par Saules sistēmas veidošanos bija angļu fiziķa un astrofiziķa J. H. Jeans hipotēze. Viņš ierosināja, ka Saule reiz sadūrās ar citu zvaigzni, kā rezultātā no tās tika izrauta gāzes straume, kas, kondensējoties, pārtapa planētās.
Mūsdienu Saules sistēmas planētu izcelsmes koncepcijas ir balstītas uz faktu, ka ir jāņem vērā ne tikai mehāniskie spēki, bet arī citi, jo īpaši elektromagnētiskie. Šo ideju izvirzīja zviedru fiziķis un astrofiziķis H. Alfvéns un angļu astrofiziķis F. Hoils. Saskaņā ar modernas idejas, sākotnējais gāzes mākonis, no kura veidojās gan Saule, gan planētas, sastāvēja no jonizētas gāzes, kas pakļauta elektromagnētisko spēku ietekmei. Pēc tam, kad Saule koncentrēšanās ceļā izveidojās no milzīga gāzes mākoņa, nelielas šī mākoņa daļas palika ļoti lielā attālumā no tās. Gravitācijas spēks sāka piesaistīt atlikušo gāzi pret radušos zvaigzni - Sauli, bet tās magnētiskais lauks apturēja krītošo gāzi dažādos attālumos - tieši tur, kur atrodas planētas. Gravitācijas un magnētiskie spēki ietekmēja krītošās gāzes koncentrāciju un kondensāciju, kā rezultātā veidojās planētas. Kad radās lielākās planētas, tas pats process tika atkārtots mazākā mērogā, tādējādi radot satelītu sistēmas.
Saules sistēmas izcelsmes teorijas pēc būtības ir hipotētiskas, un pašreizējā zinātnes attīstības stadijā nav iespējams viennozīmīgi atrisināt jautājumu par to uzticamību. Visām esošajām teorijām ir pretrunas un neskaidras jomas.
Šobrīd fundamentālās teorētiskās fizikas jomā tiek izstrādātas koncepcijas, saskaņā ar kurām objektīvi pastāvošā pasaule neaprobežojas tikai ar materiālo pasauli, ko uztver ar mūsu maņām vai fiziskajiem instrumentiem. Šo jēdzienu autori nonāca pie šāda secinājuma: līdzās materiālajai pasaulei eksistē arī augstākas kārtas realitāte, kurai ir principiāli atšķirīgs raksturs salīdzinājumā ar materiālās pasaules realitāti.
Cilvēki jau sen ir mēģinājuši rast izskaidrojumu pasaules daudzveidībai un dīvainībām.
Matērijas un tās strukturālo līmeņu izpēte ir nepieciešams nosacījums pasaules uzskata veidošanai neatkarīgi no tā, vai tas galu galā izrādās materiālistisks vai ideālistisks.
Ir pilnīgi skaidrs, ka ļoti svarīga loma ir matērijas jēdziena definēšanai, tās izpratnei par neizsmeļamu pasaules zinātniskā attēla veidošanā, realitātes un mikro, makro un mega pasaules objektu un parādību izzināšanas problēmas risināšanā. .
Bibliogrāfija:
1. Lielā padomju enciklopēdija
2. Karpenkovs S.Kh. Mūsdienu dabaszinātņu jēdzieni. M.: 1997. gads
3. Filozofija
http://websites.pfu.edu.ru/IDO/ffec/philos-index.html
4. Vladimirovs Yu. S. Fundamentālā fizika un reliģija. - M.: Arhimēds, 1993;
5. Vladimirovs Ju.S., Karnauhovs A.V., Kulakovs Ju.I. Ievads fizikālo struktūru teorijā un binārajā ģeometrofizikā. - M.: Arhimēds, 1993.
6. Apmācība"Mūsdienu dabaszinātņu jēdzieni"
Kuzņecovs B.T. No Galileja līdz Einšteinam - M.: Nauka, 1966. - P.38.
Skatīt: Kudrjavcevs P.S. Fizikas vēstures kurss. - M.: Izglītība, 1974. - 179. lpp.
Skatīt: Dubnischeva T.Ya. Dekrēts. Op. – 802. – 803. lpp.
Skatīt: Grib A.A. Lielais sprādziens: radīšana vai izcelsme? /Grāmatā. Attiecības starp pasaules fizisko un reliptotisko attēlu. - Kostroma: Izdevniecība MIITSAOST, 1996. - P. 153-166.
Mikrokosmoss ir molekulas, atomi, elementārdaļiņas- ārkārtīgi mazu, tieši nenovērojamu mikroobjektu pasaule, kuru telpiskā daudzveidība ir aprēķināta no 10-8 līdz 10-16 cm, bet mūžs ir no bezgalības līdz 10-24 s.
Makrokosmoss ir stabilu formu un daudzumu pasaule, kas atbilst cilvēkiem, kā arī molekulu, organismu, organismu kopienu kristāliskie kompleksi; makroobjektu pasaule, kuras dimensija ir salīdzināma ar cilvēka pieredzes mērogu: telpiskie lielumi izteikti milimetros, centimetros un kilometros, bet laiks - sekundēs, minūtēs, stundās, gados.
Megaworld ir planētas, zvaigžņu kompleksi, galaktikas, metagalaktikas- milzīgu kosmisko mērogu un ātrumu pasaule, kuras attālums tiek mērīts gaismas gados, bet kosmosa objektu kalpošanas laiks tiek mērīts miljonos un miljardos gadu.
Un, lai gan šiem līmeņiem ir savi specifiski likumi, mikro-, makro- un mega-pasaule ir cieši savstarpēji saistītas.
Mikroskopiskā līmenī fizika mūsdienās pēta procesus, kas notiek garumā no 10 līdz mīnus astoņpadsmitajai pakāpei cm, laika posmā no 10 līdz mīnus divdesmit sekunžu pakāpēm s. Megapasaulē zinātnieki izmanto instrumentus, lai reģistrētu objektus, kas atrodas tālu no mums aptuveni 9-12 miljardu gaismas gadu attālumā.
Mikropasaule. Demokrits senatnē izvirzīja atomu hipotēzi par matērijas uzbūvi, vēlāk, 18. gadsimtā. atdzīvināja ķīmiķis J. Daltons, kurš uztvēra ūdeņraža atommasu kā vienu un salīdzināja ar to citu gāzu atomsvarus. Pateicoties J. Daltona darbiem, sāka pētīt atoma fizikālās un ķīmiskās īpašības. 19. gadsimtā D.I. Mendeļejevs izveidoja ķīmisko elementu sistēmu, pamatojoties uz to atomu svaru.
Fizikā jēdziens par atomiem kā pēdējiem nedalāmiem matērijas struktūras elementiem nāca no ķīmijas. Faktiski atoma fizikālie pētījumi sākās 19. gadsimta beigās, kad franču fiziķis A. A. Bekerels atklāja radioaktivitātes fenomenu, kas sastāvēja no dažu elementu atomu spontānas pārvēršanās par citu elementu atomiem.
Atoma struktūras izpētes vēsture aizsākās 1895. gadā, pateicoties J. Tomsona atklājumam elektronu, negatīvi lādētu daļiņu, kas ir daļa no visiem atomiem. Tā kā elektroniem ir negatīvs lādiņš un atoms kopumā ir elektriski neitrāls, tika pieņemts, ka papildus elektronam ir arī pozitīvi lādēta daļiņa. Elektrona masa tika aprēķināta kā 1/1836 no pozitīvi lādētas daļiņas masas.
Bija vairāki atoma uzbūves modeļi.
1902. gadā angļu fiziķis V. Tomsons (lords Kelvins) ierosināja pirmo atoma modeli - pozitīvs lādiņš tiek izplatīts diezgan lielā laukumā, un elektroni tiek mijas ar to, piemēram, "rozīnes pudiņā".
1911. gadā E. Rezerfords piedāvāja atoma modeli, kas atgādināja Saules sistēmu: centrā atrodas atoma kodols, un elektroni pārvietojas ap to savās orbītās.
Kodolam ir pozitīvs lādiņš, un elektroniem ir negatīvs lādiņš. Tā vietā, lai Saules sistēmā iedarbotos gravitācijas spēki, atomā darbojas elektriskie spēki. Atoma kodola elektriskais lādiņš, kas skaitliski vienāds ar kārtas numuru Mendeļejeva periodiskajā sistēmā, tiek līdzsvarots ar elektronu lādiņu summu - atoms ir elektriski neitrāls.
Abi šie modeļi izrādījās pretrunīgi.
1913. gadā izcilais dāņu fiziķis N. Bors izmantoja kvantēšanas principu, lai atrisinātu atoma uzbūves un atomu spektru raksturlielumu problēmu.
N. Bora atoma modelis balstījās uz E. Rezerforda planetāro modeli un viņa izstrādāto atomu uzbūves kvantu teoriju. N. Bors izvirzīja hipotēzi par atoma uzbūvi, balstoties uz diviem postulātiem, kas ir pilnīgi nesavienojami ar klasisko fiziku:
1) katrā atomā ir vairāki elektronu stacionāri stāvokļi (planētu modeļa valodā vairākas stacionāras orbītas), pa kuriem pārvietojas elektrons bez emisijas;
2) elektronam pārejot no viena stacionāra stāvokļa citā, atoms izstaro vai absorbē daļu enerģijas.
Galu galā būtībā nav iespējams precīzi aprakstīt atoma struktūru, pamatojoties uz ideju par punktveida elektronu orbītām, jo šādas orbītas faktiski nepastāv.
N. Bora teorija it kā reprezentē mūsdienu fizikas attīstības pirmā posma robežlīniju. Šis ir jaunākais mēģinājums aprakstīt atoma uzbūvi, pamatojoties uz klasisko fiziku, kas papildināts tikai ar nelielu skaitu jaunu pieņēmumu.
Šķita, ka N. Bora postulāti atspoguļoja kādas jaunas, nezināmas matērijas īpašības, taču tikai daļēji. Atbildes uz šiem jautājumiem tika iegūtas kvantu mehānikas attīstības rezultātā. Izrādījās, ka N. Bora atommodelis nav jāuztver burtiski, kā tas bija sākumā. Procesus atomā principā nevar vizuāli attēlot mehānisku modeļu veidā pēc analoģijas ar notikumiem makrokosmosā. Pat telpas un laika jēdzieni makropasaulē pastāvošajā formā izrādījās nepiemēroti mikrofizikālo parādību aprakstīšanai. Teorētisko fiziķu atoms arvien vairāk kļuva par abstraktu, nenovērojamu vienādojumu summu.
Vielas organizācijas strukturālie līmeņi.
Kritēriji dažādu matērijas organizācijas strukturālo līmeņu identificēšanai ir šādas pazīmes:
Ø Telpiskās un laika skalas;
Ø Būtisku īpašību kopums;
Ø specifiski kustības likumi;
Ø relatīvās sarežģītības pakāpe, kas rodas matērijas vēsturiskās attīstības procesā noteiktā pasaules apgabalā;
Strukturālie matērijas organizācijas līmeņi veidojas no noteiktas jebkura veida objektu kopas, un tiem raksturīgs īpašs to veidojošo elementu mijiedarbības veids.
Reālajai pasaulei, kas mūs ieskauj, ir struktūra - iekšēja sadalīšana, un tā ir sadalīta trīs sfērās jeb trīs veidu materiālās sistēmas (1. tabula): nedzīvā daba, dzīvā daba, sabiedrība.
IN nedzīvā daba Kā matērijas organizācijas strukturālie līmeņi tiek izdalītas elementārdaļiņas, atomi, molekulas, lauki, fiziskais vakuums, makroskopiskie ķermeņi, planētas un planētu sistēmas - galaktikas, galaktiku sistēmas - metagalaktikas.
IN savvaļas dzīvnieki Vielas organizācijas struktūras līmeņi ietver sistēmas pirmsšūnu līmenī - nukleīnskābes un olbaltumvielas; šūnas kā īpašs bioloģiskās organizācijas līmenis, kas parādīts vienšūnu organismu un dzīvās vielas elementāru vienību veidā; floras un faunas daudzšūnu organismi; supraorganismu struktūras, tostarp sugas, populācijas un biocenozes un, visbeidzot, biosfēra kā visa dzīvās vielas masa.
Sabiedrība pārstāv līmeņi: indivīds, ģimene, grupas, sociālās grupas, etniskās grupas un tautas, valsts, valstu savienības, cilvēce.
Pieteikšanās sistēmu pieeja, dabaszinātne ne tikai izceļ materiālo sistēmu veidus, bet atklāj to saistību un korelāciju, izšķirot trīs matērijas organizācijas strukturālos līmeņus: mikropasauli, makropasauli un megapasauli.
Mikropasaule - materiālās pasaules daļa, kurā personai nav iespējams iepazīties ar tiešu novērojumu;ārkārtīgi mazu, tieši nenovērojamu mikroobjektu pasaule, kuras telpiskā dimensija ir aprēķināta no 10 -8 līdz 10 -16 cm, un kalpošanas laiks ir no bezgalības līdz 10-24 sekundēm. (mikrolīmenī - šī tabula jau tiek uzskatīta par sarežģītu daļiņu sistēmu (molekulas, tad atomi, tad elementārdaļiņas)).
Makropasaule - daļa no materiālās pasaules, kurā cilvēks dzīvo un darbojas, un zināšanas ir iespējamas ar tiešu uztveri ar cilvēka maņu palīdzību, makroobjektu pasaule, kuras dimensija ir salīdzināma ar cilvēka pieredzes mērogu: telpiskie lielumi izteikti milimetros, centimetros un kilometros, bet laiks - sekundēs, minūtēs, stundās, gados.
Megapasaule - materiālās pasaules daļa, kurā zināšanas ir pieejamas astronomiskajiem (novērošanas un teorētiskajiem pētījumiem); milzīgu kosmisko mērogu un ātrumu pasaule, kuras attālums tiek mērīts gaismas gados, bet kosmosa objektu kalpošanas laiks ir mērāms miljonos un miljardos gadu.
1. tabula.
| STRUKTŪRA EUR O V N I M A T E R I | MATERIĀLU SISTĒMU VEIDI | |||
| Nē. | Neorganiskā daba | Dzīvā daba | Sabiedrība | |
| 1. | M I C R O U R O V E N | Submikroelementārs | Bioloģiskā makromolekulāra | Individuāls |
| Mikroelementārais | Mobilais | Ģimene | ||
| Kodolenerģija | Mikroorganisks | Komandas | ||
| Atomiskā | Orgāni un audi | Lielas sociālās grupas (šķiras, tautas) | ||
| Molekulārā | Ķermenis kopumā | Valsts (pilsoniskā sabiedrība) | ||
| Makromolekulārā | Populācijas | Valsts sistēmas | ||
| 2. | Mega līmenis (planētas, zvaigžņu-planētu sistēmas, galaktikas) | Biocenoze | Cilvēce kopumā | |
| 3. | Meta līmenis (metagalaktika) | Biosfēra | Noosfēra |
Lai gan šiem līmeņiem ir savi specifiski likumi, mikro-, makro- un megapasaule ir cieši savstarpēji saistītas.
Tādējādi visu materiālo pasauli var uzskatīt par megapasauli - galaktiku, zvaigžņu, komētu un citu debess ķermeņu pasauli, makropasauli - apkārtējo lietu pasauli un mikropasauli - neredzamo molekulu, atomu un elementārdaļiņu pasauli. . Tajā pašā laikā megapasaulē ietilpst mikropasaule (galaktikas sastāv no mazākiem ķermeņiem), makropasaule ietver mikropasauli (jebkurš ķermenis sastāv no elementārdaļiņām).
Kāda ir matērijas struktūra līmenī, kas ir zemāks par makro līmeni (ar izmēriem, kas mazāki par 10–16 cm), vēl nav skaidrs. Mērogos, kas pārsniedz tūkstošiem megaparseku, Visums ir bezstruktūras. Šādos mērogos viela ir viendabīga un izotropiska, t.i. īpašības visur ir vienādas. Attīstoties zinātnei, zināšanas par matēriju paplašinās un tās izpētes apvāršņi.
Makro- un megapasaules raksturošanai tiek izmantoti klasiskās fizikas vienādojumi un likumi, kas ļauj noteikt to atrašanās vietu, ātrumu, trajektoriju utt. Bet šie vienādojumi ir bezspēcīgi, lai aprakstītu mikropasauli; tam ir nepieciešama kvantu fizika un statistiskā fizika, kas apraksta elementārdaļiņu parametrus ar varbūtības raksturlielumiem, ņemot vērā to viļņu īpašības.
Vielas izplatību un uzbūvi mega līmenī pēta astrofizika, mikro līmenī - atomfizika, kodolfizika un elementārdaļiņu fizika. Makro līmenī vielu pēta cietvielu fizika, šķidrumu un gāzu fizika.
Tādējādi dabaszinātnes, uzsākot materiālās pasaules izpēti ar visvienkāršākajiem materiālajiem objektiem, ko tieši uztver cilvēki, pāriet uz matērijas dziļo struktūru vissarežģītāko objektu izpēti, kas pārsniedz cilvēka uztveres robežas un nav samērojami ar to. ikdienas pieredzes objekti.
PLĀNS| Ievads……………………………………………………………… | 3 |
| Mikro-, makro- un mega-pasauļu savstarpējā saistība……………………………….. | 4 |
| Ideja par klasisko fiziku, lauku un vielu kā matērijas veidiem …………………………………………………………………………………………… ………… …………….. | 5 |
| Viļņu-daļiņu dualitāte…………………………………………………………………………………….. | 7 |
| Atoma uzbūve no mūsdienu fizikas viedokļa……………………………………..….. | 8 |
| Elementārdaļiņas un to īpašības………………. | 11 |
| Mūsdienu kosmoloģijā izstrādātie Visuma modeļi …………………………………… | 12 |
| Visuma evolūcijas galvenie posmi mūsdienu zinātnes skatījumā……. | 15 |
| Secinājums ………………………………………………….……… | 17 |
| Izmantotās literatūras saraksts………………………………………………………….….. | 19 |
1. IEVADS
Visa pasaule mums apkārt kustina matēriju tās bezgalīgi daudzveidīgajās formās un izpausmēs ar visām tās īpašībām, savienojumiem un attiecībām.
Matērija (lat. Materia — viela), “...filozofiska kategorija, lai apzīmētu objektīvo realitāti, kas cilvēkam tiek dota viņa sajūtās, ko kopē, fotografē, parāda mūsu maņas, pastāv neatkarīgi no mums.”
Vārdam "matērija" ir daudz nozīmju. Ikdienā to izmanto, lai apzīmētu noteiktu audumu. Mūsdienu astronomija ziņo, ka redzamajā Visumā ir simtiem tūkstošu zvaigžņu, zvaigžņu miglāju un citu debess ķermeņu. Visiem objektiem un parādībām, neskatoties uz to daudzveidību, ir kopīga iezīme: tie visi eksistē ārpus cilvēka apziņas un neatkarīgi no viņa, t.i. ir materiāli. Cilvēki atklāj arvien jaunas dabas ķermeņu un procesu īpašības, radot bezgala daudz lietu, kas dabā neeksistē, tāpēc matērija ir neizsmeļama.
Matērija un tās īpašības ir neradītas un neiznīcināmas, pastāv mūžīgi un ir bezgalīgi daudzveidīgas to izpausmju formās. Visas parādības pasaulē izraisa dabas materiālie sakari un mijiedarbības, cēloņsakarības un dabas likumi. Šajā ziņā pasaulē nav nekā pārdabiska vai pretēja matērijai. Cilvēka psihi un apziņu nosaka arī materiālie procesi cilvēka smadzenēs un ir augstākā ārējās pasaules atspoguļojuma forma.
2. MIKRO-, MAKRO- UN MEGAMORMU SAISTĪBA
Mikropasaule ir molekulas, atomi, elementārdaļiņas - ārkārtīgi mazu, tieši nenovērojamu mikroobjektu pasaule, kuru telpiskā daudzveidība ir aprēķināta no 10 -8 līdz 10 -16 cm, bet mūžs ir no bezgalības līdz 10 -24 s.
Makropasaule ir cilvēkiem samērīgu stabilu formu un daudzumu pasaule, kā arī molekulu, organismu, organismu kopienu kristāliskie kompleksi; makroobjektu pasaule, kuras dimensija ir korelēta arcilvēka pieredzes skalas: telpiskos lielumus izsaka milimetros, centimetros un kilometros, bet laiku - sekundēs, minūtēs, stundās, gados.
Megapasaule ir planētas, zvaigžņu kompleksi, galaktikas, metagalaktikas – milzīgu kosmisku mērogu un ātrumu pasaule, kuras attālums tiek mērīts gaismas gados, bet kosmosa objektu dzīves ilgums ir mērāms miljonos un miljardos gadu.
Un, lai gan šiem līmeņiem ir savi specifiski likumi, mikro-, makro- un mega-pasaule ir cieši savstarpēji saistītas.
Mikroskopiskā līmenī fizika mūsdienās pēta procesus, kas notiek apmēram 10–18 cm garumā aptuveni 10–22 s laikā. Megapasaulē zinātnieki izmanto instrumentus, lai reģistrētu objektus, kas atrodas tālu no mums aptuveni 9-12 miljardu gaismas gadu attālumā.
Palielinoties objektu lielumam, mijiedarbības enerģija samazinās. Ja ņemam gravitācijas mijiedarbības enerģiju kā vienotību, tad elektromagnētiskā mijiedarbība atomā būs 10 39 reizes lielāka, bet mijiedarbība starp nukleoniem – daļiņām, kas veido kodolu – būs 10 41 reizi lielāka. Jo mazāks ir materiālu sistēmu izmērs, jo stingrāk to elementi ir savstarpēji saistīti.
Vielas dalījums struktūras līmeņos ir relatīvs. Pieejamajos telpas-laika mērogos matērijas struktūra izpaužas tās sistēmiskajā organizācijā, eksistencē daudzu hierarhiski mijiedarbīgu sistēmu veidā, sākot no elementārdaļiņām līdz metagalaktikai.
Runājot par strukturālismu - materiālās esamības iekšējo sadalīšanu, var atzīmēt, ka, lai cik plašs būtu zinātnes pasaules redzējums, tas ir cieši saistīts ar arvien jaunu un jaunu strukturālu veidojumu atklāšanu. Piemēram, ja agrāk skats uz Visumu aprobežojās ar Galaktiku, pēc tam tika paplašināts līdz galaktiku sistēmai, tad tagad metagalaktika tiek pētīta kā īpaša sistēma ar konkrētiem likumiem, iekšējo un ārējo mijiedarbību.
3. IDEJA PAR KLASISKO FIZIKU, LAUKU UN MATERIĀLU KĀ MATERIĀLU VEIDIEM
Matērija ir fundamentāls jēdziens, kas saistīts ar jebkuriem objektiem, kas eksistē dabā, par ko mēs varam spriest ar maņām. Fizika matēriju apraksta kā kaut ko, kas pastāv telpā un laikā (telplaiks) – ideju, kas nāk no Ņūtona (telpa ir lietu konteiners, laiks ir notikumu konteiners); vai kā kaut kas, kas pats definē telpas un laika īpašības - jēdziens, kas nāk no Leibnica un vēlāk atrada izteiksmi Einšteina Vispārējā relativitātes teorijā. Laika gaitā notiekošās izmaiņas dažādās matērijas formās ir fiziskas parādības.
Matērija pastāv divos veidos – substancē un laukā. Tie ir stingri nošķirti, un to pārvēršana viens otrā nav iespējama. Galvenais ir lauks, kas nozīmē, ka matērijas galvenā īpašība ir nepārtrauktība pretstatā diskrētumam (matērijas nepārtrauktas nepārtrauktas struktūras jēdziens).
Viela. Klasiskā viela var būt vienā no trim agregācijas stāvokļiem: gāzveida, šķidra vai cieta. Turklāt izšķir ļoti jonizētu vielas stāvokli (parasti gāzveida, bet plašā nozīmē jebkurš agregācijas stāvoklis), ko sauc par plazmu.
Ķīmiski visas vielas iedala vienkāršās un sarežģītās (ķīmiskos savienojumos), kā arī neorganiskās un organiskās vielās.
Joma fizikā ir viena no matērijas formām, kas raksturo visus telpas (vai, plašāk, telpas-laika) punktus, un kurai ir bezgalīgs brīvības pakāpju skaits. Katram telpas punktam tiek piešķirts noteikts fiziskais lielums. Šī vērtība parasti mainās, pārvietojoties no viena punkta uz otru. Atkarībā no šī daudzuma matemātiskās formas izšķir skalārus, vektoru, tenzoru un spinora laukus.
Arī laukus atkarībā no to rakstura iedala elektromagnētiskajos, gravitācijas, magnētiskajos, elektriskajos un kodolspēka laukos. Lauki parādās ķermeņu mijiedarbības (pārnestā ar ierobežotu ātrumu) veidā (šajā gadījumā mijiedarbības stiprumu nosaka dažādi ķermeņu raksturlielumi: masa gravitācijas laukam, lādiņš elektromagnētiskajam laukam utt.), kvantu fizikā tiek izskaidrotas ar katram lauka veidam raksturīgu daļiņu pārnešanu (elektromagnētiskajiem fotoni, gravitācijas gravitoni hipotētiskie gravitoni utt.). Ilgu laiku tika uzskatīts, ka lauks ir tikai vizuāls teorētisks skaidrojums tādām parādībām kā gaismas viļņi, līdz 1887. gadā Heinrihs Rūdolfs Hercs eksperimentāli pierādīja elektromagnētiskā lauka esamību.
4. ĪPAŠI VIĻŅU DUĀLISMS
MODERNĀ FIZIKĀ
Viļņu-daļiņu dualitāte ir jebkuras mikrodaļiņas īpašība noteikt daļiņas (ķermeņa) un viļņa pazīmes. Viļņu-daļiņu dualitāte visspilgtāk izpaužas elementārdaļiņās. Elektrons, neitrons, fotons dažos apstākļos uzvedas kā labi lokalizēti materiāli objekti (daļiņas), kas pārvietojas ar noteiktām enerģijām un impulsiem pa klasiskām trajektorijām, bet citos kā viļņi, kas izpaužas kā spēja traucējums un difrakcija. Tādējādi elektromagnētiskais vilnis, izkliedējot uz brīvajiem elektroniem, uzvedas kā atsevišķu daļiņu - fotonu plūsma, kas ir elektromagnētiskā lauka kvanti (Komptona efekts), un fotona impulsu nosaka pēc formulas p = h/1, kur p ir elektromagnētiskā viļņa garums, un h ir Planka konstante. Šī formula pati par sevi liecina par duālismu. Tajā kreisajā pusē ir atsevišķas daļiņas (fotona) impulss, bet labajā pusē ir fotona viļņa garums.
Elektronu dualitāte, ko esam pieraduši uzskatīt par daļiņām, izpaužas faktā, ka, atstarojot no viena kristāla virsmas, tiek novērots difrakcijas modelis, kas ir elektronu viļņu īpašību izpausme. Kvantitatīvā attiecība starp elektrona korpuskulārajām un viļņu īpašībām ir tāda pati kā fotonam: p = h/1 (p ir elektrona impulss, un h ir tā de Broglie viļņa garums).
Viļņu-daļiņu dualitāte ir kvantu fizikas pamats.
5. ATOMA UZBŪVE
NO MODERNĀS FIZIKAS VIETAS
Hipotēze par atomiem kā nedalāmām vielas daļiņām tika atjaunota dabaszinātnēs un galvenokārt fizikā un ķīmijā, lai izskaidrotu tādus empīriskus likumus kā Boila-Mariota un Geja-Lusaka likumi ideālām gāzēm, ķermeņu termiskā izplešanās un dažādi ķīmiskie likumi. Faktiski Boila-Mariota likums nosaka, ka gāzes tilpums ir apgriezti proporcionāls tās spiedienam, bet nepaskaidro, kāpēc. Tāpat, kad ķermenis tiek uzkarsēts, tā izmēri palielinās, bet empīriskais termiskās izplešanās likums neizskaidro šādas izplešanās iemeslu.
Acīmredzot šādam skaidrojumam ir jāiet tālāk par novērotajām atkarībām, kas tiek izteiktas empīriskajos likumos, un jāvēršas pie teorētiskām hipotēzēm un likumiem. Atšķirībā no empīriskajiem likumiem, tie satur jēdzienus un lielumus, kas saistīti ar nenovērojamiem objektiem. Atomi, kā arī no tiem veidotās molekulas, ir tieši šādi objekti. Ar atomu un molekulu palīdzību matērijas kinētiskajā teorijā tiek pārliecinoši izskaidroti visi uzskaitītie un citi zināmie empīriskie likumi. Ķīmijā atomu parasti definē kā ķīmiskā elementa mazāko daļu vai vienību.
Tomēr mēģinājumu reducēt visas daudzveidīgās un sarežģītās apkārtējās pasaules ķermeņu un parādību īpašības un modeļus uz vienkāršākām diez vai varētu uzskatīt par veiksmīgu, ja nu vienīgi tāpēc, ka katrā zināšanu līmenī atklājās jaunas robežas un radās jaunas nedalāmas matērijas daļiņas. atrasts. Līdz pagājušā gadsimta beigām atoms tika uzskatīts par šādu daļiņu, taču lielie atklājumi fizikā noveda pie atteikšanās no šī viedokļa. Starp šiem atklājumiem, pirmkārt, jāatzīmē tādu ķīmisko elementu kā rādija un urāna dabiskās radioaktivitātes parādības. Izrādījās, ka šie elementi dabiskos apstākļos izstaro specifiskus radioaktīvos starus un rezultātā pārvēršas citos ķīmiskos elementos un galu galā svinā. No šejienes uzreiz izrietēja, ka atomi nemaz nav nemainīgi, nedalāmi un pēdējie Visuma celtniecības bloki. Drīz pēc radioaktivitātes tika atklāta mazākā elektrības daļiņa - elektrons. 1913. gadā E. Rezerfords, studējot izkliedi?-
smago elementu atomu daļiņas, parādīja, ka lielākā daļa atoma masas ir koncentrēta tā centrālajā daļā - kodolā, jo tālu no tā?
-
daļiņas netraucēti iziet cauri. Pamatojoties uz šiem eksperimentiem, viņš ierosināja atoma planētu modeli, saskaņā ar kuru negatīvi lādēti elektroni griežas savās orbītās ap masīvu kodolu.
Pēc tam šis modelis tika būtiski pārveidots. Izrādījās, ka elektroni nevar griezties nevienā orbītā, bet tikai stacionārā, jo pretējā gadījumā tie nepārtraukti izstaro enerģiju un nokristu uz kodolu, un atoms spontāni sabruktu. Tomēr nekas tāds nav novērots, jo atomi ir ļoti stabili veidojumi. Visus šos un ar tiem saistītos revolucionāros atklājumus nevarēja saprast un izskaidrot no vecās, klasiskās fizikas viedokļa.
Pēc tam, kad fiziķi konstatēja, ka atoms nav pēdējais Visuma būvmateriāls un ka tas pats ir veidots no vienkāršākām, elementārām daļiņām, ideja par šādu daļiņu meklēšanu ieņēma viņu pētījumu centrālo vietu. Tāpat kā iepriekš, fiziķu domas bija vērstas uz visu ķermeņu un dabas parādību sarežģīto īpašību daudzveidību reducēšanu līdz neliela skaita primāro, fundamentālo daļiņu vienkāršajām īpašībām, kuras vēlāk sauca par elementārajām. Vispazīstamākās elementārdaļiņas ir elektroni, fotoni, pi-mezoni, mioni, smagie leptoni un neitrīno. Vēlāk tika atklātas daļiņas ar ļoti eksotiskiem nosaukumiem: dīvainas daļiņas, mezoni ar slēptu “šarmu”, “apburtas” daļiņas, upsilion daļiņas, dažādas rezonējošas daļiņas un daudzas citas. To kopējais skaits pārsniedz 350. Tāpēc maz ticams, ka visas šādas daļiņas var saukt par patiesi elementārām, nesaturot citus elementus. Šo pārliecību stiprina hipotēze par kvarku eksistenci, no kuriem it kā tiek konstruētas visas zināmās elementārdaļiņas.
Viena no elementārdaļiņu raksturīgajām iezīmēm ir tā, ka tām ir ārkārtīgi maza masa un izmēri. Lielākajai daļai no tiem masa ir aptuveni protona masas kārtībā, t.i., 1,6 x 10 -24 g, un to izmēri ir 10 -16 cm. Vēl viena to īpašība ir spēja piedzimt un iznīcināt , t.i., izdalās un absorbējas, mijiedarbojoties ar citām daļiņām. Piemēram, elektronu un pozitronu pāra pārvēršana divos fotonos: e - + e +->
2?
Līdzīgas savstarpējas pārvērtības notiek ar citām elementārdaļiņām.
Rīsi. 2. Atomu uzbūve
6. ELEMENTĀRĀS DAĻINĀS UN TO ĪPAŠĪBAS
Saskaņā ar kvantu fizikas sasniegumiem mūsdienu atomisma pamatjēdziens ir elementārdaļiņas jēdziens, taču tiem piemīt īpašības, kurām nebija nekā kopīga ar senatnes atomismu.
Mikropasaules fizikas attīstība ir parādījusi elementārdaļiņu īpašību un to mijiedarbības neizsmeļamību. Visas daļiņas ar pietiekami augstu enerģiju spēj savstarpēji pārveidoties, taču uz tām attiecas vairāki saglabāšanas likumi. Zināmo elementārdaļiņu skaits nepārtraukti pieaug un jau pārsniedz 300 šķirņu, ieskaitot nestabilos rezonanses stāvokļus. Vissvarīgākā daļiņas īpašība ir tās miera masa. Pamatojoties uz šo īpašību, daļiņas iedala 4 grupās:
1. Gaismas daļiņas - leptoni (fotons, elektrons, pozitrons). Fotoniem nav miera masas.
2. Vidējas masas daļiņas - mezoni (mu-mezons, pi-mezons).
3. Smagās daļiņas – barioni. Tie ietver nukleonus - kodola sastāvdaļas: protonus un neitronus. Protons ir vieglākais barions.
4. Supersmagie - hiperoni. Ir maz stabilu šķirņu: fotoni (elektromagnētiskā starojuma kvanti); gravitoni (hipotētiskie gravitācijas lauka kvanti); elektroni; pozitroni (elektronu antidaļiņas); protoni un antiprotoni; neitroni; neitrīno ir visnoslēpumainākās no visām elementārdaļiņām.
Neitrīniem ir liela nozīme kosmiskajos procesos visā matērijas evolūcijā Visumā. Viņu dzīves ilgums ir gandrīz bezgalīgs. Pēc zinātnieku domām, neitrīno aiznes ievērojamu daļu zvaigžņu izstarotās enerģijas. Mūsu Saule neitrīno starojuma dēļ zaudē aptuveni 7% savas enerģijas; aptuveni 300 miljoni neitrīno sekundē nokrīt uz katra Zemes kvadrātcentimetra perpendikulāri saules stariem. Šī starojuma tālākais liktenis nav zināms, taču, acīmredzot, neitrīno ir atkārtoti jāieiet matērijas ciklā dabā.
Elementārdaļiņu iezīme ir tāda, ka lielākā daļa no tām var rasties sadursmēs ar citām pietiekami augstas enerģijas daļiņām: augstas enerģijas protons pārvēršas par neitronu ar pi-mezona emisiju. Šajā gadījumā elementārdaļiņas sadalās citās: neitrons par elektronu, protons un antineutrino, bet neitrāls pi-mezons par diviem fotoniem. Tādējādi Pi mezoni ir kodola lauka kvanti, kas apvieno nukleonus un kodolus.
Zinātnei attīstoties, tiek atklātas jaunas elementārdaļiņu īpašības. Daļiņu īpašību savstarpējā atkarība norāda uz to sarežģīto raksturu, daudzpusīgu savienojumu un attiecību klātbūtni.
Lielākajai daļai elementārdaļiņu ir antidaļiņas, kas atšķiras ar pretējām elektrisko lādiņu un magnētisko momentu pazīmēm: antiprotoni, antineitroni utt. Antidaļiņas var izmantot, lai veidotu stabilus atomu kodolus un antimateriālu, kas ievēro tādus pašus kustības likumus kā parastā matērija. Antimatērija kosmosā nav atrasta lielos daudzumos, tāpēc pastāv “antipasaules”, t.i. galaktikas, kas izgatavotas no antimatērijas, ir problemātiskas.
Tādējādi ar katru jaunu atklājumu mikropasaules struktūra tiek pilnveidota un izrādās arvien sarežģītāka. Jo dziļāk mēs tajā iedziļināsimies, jo vairāk jaunu īpašību zinātne atklāj.
7. VISUMA MODEĻI,
IZSTRĀDĀTA MODERNĀ KOSMOLOĢIJĀ
Mūsdienu kosmoloģiskie Visuma modeļi ir balstīti uz A. Einšteina vispārējo relativitātes teoriju, saskaņā ar kuru telpas un laika metriku nosaka gravitācijas masu sadalījums Visumā. Tās īpašības kopumā nosaka vidējais vielas blīvums un citi specifiski fizikāli faktori. Mūsdienu relativistiskā kosmoloģija veido Visuma modeļus, sākot no gravitācijas pamatvienādojuma, ko A. Einšteins ieviesa vispārējā relativitātes teorijā. Einšteina gravitācijas vienādojumam ir nevis viens, bet daudzi risinājumi, kas izskaidro daudzu Visuma kosmoloģisko modeļu esamību. Pirmo modeli 1917. gadā izstrādāja pats L. Einšteins. Saskaņā ar A. Einšteina kosmoloģisko Visuma modeli pasaules telpa ir viendabīga un izotropa, matērija tajā ir vidēji vienmērīgi sadalīta, masu gravitācijas pievilcību kompensē universālā kosmoloģiskā. atgrūšanās.
Šis modelis tobrīd šķita diezgan apmierinošs, jo tas atbilda visiem zināmajiem faktiem. Taču jaunas idejas, ko izvirzīja A. Einšteins, rosināja turpināt pētījumus, un drīz vien problēmas pieeja izlēmīgi mainījās.
Tajā pašā 1917. gadā holandiešu astronoms V. de Siters ierosināja citu modeli, kas arī bija gravitācijas vienādojumu risinājums. Šim risinājumam bija tāda īpašība, ka tas pastāvētu pat “tukša” Visuma gadījumā, kurā nav vielas. Ja šādā Visumā parādījās masas, tad risinājums pārstāja būt nekustīgs: starp masām radās sava veida kosmiska atgrūšanās, tiecoties tās noņemt vienu no otras un izšķīdināt visu sistēmu. Tieksme uz paplašināšanos, pēc V. de Sitera domām, kļuva pamanāma tikai ļoti lielos attālumos.
1922. gadā krievu matemātiķis un ģeofiziķis L.A. Frīdmens noraidīja klasiskās kosmoloģijas postulātu par Visuma stacionaritāti un sniedza pašlaik pieņemto kosmoloģiskās problēmas risinājumu.
Atrisinot vienādojumus A.A. Frīdmens pieļauj trīs iespējas:
ja vidējais vielas un starojuma blīvums Visumā ir vienāds ar noteiktu kritisko vērtību, pasaules telpa izrādās eiklīda un Visums no sākuma punkta stāvokļa izplešas bezgalīgi;
ja blīvums ir mazāks par kritisko, telpai ir Lobačevska ģeometrija un tā arī paplašinās bez ierobežojumiem;
ja blīvums ir lielāks par kritisko, Visuma telpa izrādās Rīmaņa, izplešanās kādā posmā tiek aizstāta ar kompresiju, kas turpinās līdz sākuma punkta stāvoklim.
Saskaņā ar mūsdienu datiem, vidējais matērijas blīvums Visumā ir mazāks par kritisko, tāpēc Lobačevska modelis tiek uzskatīts par ticamāku, t.i. telpiski bezgalīgs paplašinās Visums. Iespējams, ka daži vielu veidi, kuriem ir liela nozīme vidējam blīvumam, šobrīd paliek nezināmi. Šajā sakarā vēl ir pāragri izdarīt galīgos secinājumus par Visuma galīgumu vai bezgalību.
Visuma izplešanās tiek uzskatīta par zinātniski pierādītu faktu. V. de Siters bija pirmais, kas meklēja datus par spirālveida galaktiku kustību. Doplera efekta atklāšana, kas norādīja uz galaktiku atkāpšanos, deva impulsu turpmākiem teorētiskiem pētījumiem un jauniem un uzlabotiem spirālveida miglāju attāluma un ātruma mērījumiem.
1929. gadā amerikāņu astronoms E. P. Habls atklāja dīvainas attiecības starp galaktiku attālumu un ātrumu: visas galaktikas attālinās no mums, un ar ātrumu, kas palielinās proporcionāli attālumam - galaktiku sistēma paplašinās.
Bet tas, ka Visums šobrīd paplašinās, vēl neļauj mums viennozīmīgi atrisināt jautājumu par labu vienam vai otram modelim.
8. VISUMA EVOLŪCIJAS GALVENIE POSMI
NO MODERNĀS ZINĀTNES VIETAS
Kā vienu no visticamākajiem Visuma evolūcijas scenārijiem, kura ietvaros var atrisināt lielāko daļu kosmoloģisko problēmu, mūsdienu kosmoloģija uzskata scenāriju, kas ietver inflācijas stadiju. Inflācija tulkojumā no latīņu valodas nozīmē inflācija. Inflācijas posms ietver Visuma inflācijas procesu. Inflācijas teorijas galvenā ideja ir tāda, ka gan Visuma izplešanās, gan visa turpmākā evolūcijas attīstības gaita tiek aplūkota no stāvokļa, kad visu matēriju pārstāv tikai fizisks vakuums. Tomēr fiziskajā izpratnē vakuums nav tukšums, tajā pastāvīgi notiek visu veidu daļiņu, kvantu un lauku dzimšanas un iznīcināšanas procesi.
Lielā sprādziena modelis. Tiek uzskatīts, ka pēc Lielā sprādziena pirms 15 miljardiem gadu sākās pakāpeniska Visuma atdzišana un paplašināšanās. Lielā sprādziena cēloņi un pāreja uz izplešanos visos Visuma modeļos tiek uzskatīti par neskaidriem un ārpus jebkuras mūsdienu fizikālās teorijas darbības jomas. Bet, ja notika sprādziens, tad attēls izskatās šādi:
1. Pēc 10 -43 s no izplešanās sākuma sākās daļiņu un antidaļiņu dzimšana.
2. Pēc 10 -6 s - protonu un antiprotonu rašanās un to iznīcināšana. Protonu skaits pārsniedza antiprotonu skaitu par simtmiljono daļu (10 -8), kā rezultātā pēc iznīcināšanas radās un saglabājās viela, no kuras radās visas galaktikas, zvaigznes un planētas. Ja protonu skaits būtu vienāds ar antiprotonu skaitu, tad matērija pilnībā pārvērstos par starojumu un Kosmosa un Zemes novērošana būtu neiespējama.
3. 1 s pēc izplešanās sākuma sāka veidoties un iznīcināt elektronu-pozitronu pārus.
4. Pēc 1 minūtes sākās kodolsintēze un deitērija un hēlija kodolu veidošanās. Pēdējais veidoja aptuveni 30% no atlikušo protonu masas. Smagāku elementu veidošanos šīs teorijas ietvaros nevarēja izskaidrot, jo to sintēzei izplešanās procesā nebija pietiekami daudz laika. Šie elementi veidojas zvaigžņu turpmākajā evolūcijā kodoltermisko reakciju rezultātā to zarnās, un smagie elementi tiek sintezēti supernovas sprādzienu laikā un pēc tam tiek izmesti kosmosā, kur tie galu galā koncentrējas gāzu un putekļu mākoņos, no kuriem otrā paaudzes zvaigznes, piemēram, Saule un planētas Ap tām veidojas.
300 tūkstošus gadu pēc Lielā sprādziena starojums tika atdalīts no matērijas, Visums kļuva caurspīdīgs, un nākamo miljardu gadu laikā sāka veidoties galaktikas, primārās zvaigznes lodveida kopās un otrās paaudzes zvaigznes galaktiku spirālveida zaros.
9. SECINĀJUMS
Cilvēki jau sen ir mēģinājuši rast izskaidrojumu pasaules daudzveidībai un dīvainībām.
Visi iepriekš minētie revolucionārie atklājumi fizikā apgāza iepriekš pastāvošos uzskatus par pasauli. Pārliecība par klasiskās mehānikas likumu universālumu zuda, jo tika iznīcināti līdzšinējie priekšstati par atoma nedalāmību, masas noturību, ķīmisko elementu nemainīgumu utt.
Mūsdienu zinātnē priekšstatu par materiālās pasaules uzbūvi pamats ir sistēmiskā pieeja, saskaņā ar kuru jebkurš materiālās pasaules objekts, vai tas būtu atoms, planēta, organisms vai galaktika, var tikt uzskatīts par sarežģītu veidojumu, t.sk. sastāvdaļas, kas sakārtotas integritātē. Lai zinātnē apzīmētu objektu integritāti, tika izstrādāts sistēmas jēdziens.
Jebkuras sistēmiskas izpētes sākumpunkts ir ideja par pētāmās sistēmas integritāti. Sistēmas integritāte nozīmē, ka visas tās sastāvdaļas, apvienojot kopā, veido unikālu veselumu, kam ir jaunas integrējošas īpašības.
Dabaszinātnēs izšķir divas lielas materiālo sistēmu klases: nedzīvās dabas sistēmas un dzīvās dabas sistēmas.
Nedzīvajā dabā kā matērijas organizācijas struktūras līmeņi tiek izdalītas elementārdaļiņas, atomi, molekulas, lauki, fiziskais vakuums, makroskopiskie ķermeņi, planētas un planētu sistēmas, zvaigznes un zvaigžņu sistēmas - galaktikas, galaktiku sistēmas - metagalaktika.
Dzīvajā dabā matērijas strukturālajos līmeņos ietilpst sistēmas pirmsšūnu līmenī - nukleīnskābes un olbaltumvielas; šūnas kā īpašs bioloģiskās organizācijas līmenis, kas parādīts vienšūnu organismu un dzīvās vielas elementāru vienību veidā; floras un faunas daudzšūnu organismi; supraorganismu struktūras, tostarp sugas, populācijas un biocenozes, un, visbeidzot, biosfēra kā visa dzīvās vielas masa.
Dabaszinātnes, uzsākot materiālās pasaules izpēti ar vienkāršākajiem materiālajiem objektiem, ko tieši uztver cilvēki, pāriet uz vissarežģītāko matērijas dziļo struktūru objektu izpēti, kas pārsniedz cilvēka uztveres robežas un nav samērojami ar cilvēka uztveres objektiem. ikdienas pieredze.
Matērijas un tās strukturālo līmeņu izpēte ir nepieciešams nosacījums pasaules uzskata veidošanai neatkarīgi no tā, vai tas galu galā izrādās materiālistisks vai ideālistisks.
IZMANTOTO ATSAUCES SARAKSTS
- Veinbergs S. Pirmās trīs minūtes. Mūsdienu skatījums uz Visuma rašanos / S. Veinberga. -M.: Nauka, 1981. gads
- Dorfmans Ya.G. Pasaules fizikas vēsture no 19. gadsimta sākuma līdz 20. gadsimta vidum 8Ya.G. Dorfman. -M.: Nauka, 1979
- Mariona J.B. Fizika un fiziskā pasaule / J.B. Marion. -M.: Mir, 1975
- Khoroshavina S.G. Mūsdienu dabaszinātņu jēdzieni: lekciju kurss / Red. 4. - Rostova n/a: Fēnikss, 2005. gads
- Šklovskis I.S. Zvaigznes, to dzimšana, dzīve un nāve / I.S. Šklovskis. -M.: Nauka, 1977. gads
Trīs matērijas struktūras līmeņi: mikro-, makro- un megapasaule. Matērija kā objektīva realitāte. Divas galvenās kustīgās matērijas formas: telpā un laikā. Demokrita matērijas uzbūves atomiskā hipotēze. Nīlsa Bora teorija un atoma modelis.
A akadēmija
Pārbaude
disciplīnā "KSE"
par tēmu: "Fundamentāla mijiedarbība un struktūru daudzveidība mikro, makro un mega pasaulē"
Saturs IEVADS 3- I nodaļa. 5. jautājums
- II nodaļa. Vielas organizācijas strukturālie līmeņi. 7
- Mikro, makro, mega pasaules 7
- 2.1 Microworld 8
- 2.2 Macroworld 10
- 2.3 Megaworld 13
- 21. secinājums
- Atsauces 22
Gorelovs A.A. Mūsdienu dabaszinātņu jēdzieni. - M.: Centrs, 1998. - 208 lpp.
Gorbačovs V.V. Mūsdienu dabaszinātņu jēdzieni: mācību grāmata. pabalstu augstskolu studentiem. - M., 2005. - 672 lpp.
Karpenkovs S.Kh. Mūsdienu dabaszinātņu jēdzieni - M.: 1997.
