Вход

Концепция строения материи

Реферат по философии
Дата добавления: 23 января 2002
Язык реферата: Русский
Word, rtf, 409 кб
Реферат можно скачать бесплатно
Скачать
Данная работа не подходит - план Б:
Создаете заказ
Выбираете исполнителя
Готовый результат
Исполнители предлагают свои условия
Автор работает
Заказать
Не подходит данная работа?
Вы можете заказать написание любой учебной работы на любую тему.
Заказать новую работу
Концепция строения материи ВВЕДЕНИЕ. Каждый человек-это загадка и в о сновном , загадка для самого себя . Наше общ ество , общество людей - это самая большая т айна , и конечно познать эту тайну , в си лах не каждый , но каждый , я уверен , хот я бы в глубине души , пытается эту тайн у для себя приоткрыть . Приоткрыть ее , позн ав себя с амого. Я думаю , что в этом вопросе , для меня лично , сможет помочь концепция совре менного естествознания . Ведь основная цель со временного естествознания - познание мира , формиров ание нашего личного мировоззрения . Сейчас гла вная функция современного естеств ознания - технический прогресс . Современный мир сформирова лся в ряде факторов , основной из которых Научно-технический Прогресс (НТП ). Основные осо бенности современного мира определяются НТП . Научно-технический Прогресс - основа совреме нной цивилизации . Е му всего 300-350 лет . Име нно тогда возникла индустриальная цивилизация . НТП пропитывает всю цивилизацию (деятельность , жизнь людей ). Все связано с НТП , даже культура (создана индустрия размножения прод уктов культуры ). Следующая цель - видимо - эмоции . НТ П вещь двоякая : у него ес ть как положительные , так и отрицательные черты . Положительные - улучшение комфорта , отрицате льные - экологические (комфорт ведет к экологич ескому кризису ) и культурные (в связи с развитием средств общения нет необходимости непоср е дственного контакта ). Отношение к нему тоже двоякое : несмотр я на усиленное развитие Научно-технического П рогресса , на уровне культуры нет подобного роста . Даже , напротив , есть полярность . Одни говорят , что наука хорошо , другие - плохо . Приведем результа ты опроса по отношению к науке в Англии. 45 % - больше добра . 38 % - уравновешено. 11 % - больше зла. В настоящее время изучение естественной науки сконцентрировано на трех главных ф ронтах : 1) изучение очень большого - (занимается а строномия , астрономы наблюдают все более отдаленные объекты и пытаются составить пр едставление о том , как выглядит населяемый нами мир в макрокосмосе ); 2) изучение очень малого - (представляет собой мир атомов . Мы сами и все вокруг нас состоит из ат омов , для нас представляет первостепен ный интерес , как мы сложены ); 3) изучение оче нь сложного (эта область принадлежит биологии ). 1. Макромир : концепции кла ссического естествознания. В истории изучения природы можно выде лить два этапа : донаучный и научный. Донаучный , или натурфил ософский , охват ывает период от античности до становления экспериментального естествознания в XVI-XVII вв . В это т период учения о природе носили чисто натурфилософский характер : наблюдаемые природные явления объяснялись на основе умозрительных философских п ринципов. Наиболее значимой для последующего развит ия естественных наук была концепция дискретно го строения материи атомизм , согласно которому все те ла состоят из атомов - мельчайших в мире частиц. Античный атомизм был первой теоретической программой объяс нения целого как сум мы отдельных составляющих его частей . Исходны ми началами в атомизме выступали атомы и пустота . Сущность протекания природных проце ссов объяснялась на основе механического взаи модействия атомов , их притяжения и отталкиван ия . Механическа я программа описания природы , впервые выдвинутая в античном атомиз ме , наиболее полно реализовалась в классическ ой механике , со становления которой начинаетс я научный этап изучения природы. Поскольку современные научные представления о структурных уровнях ор ганизации ма терии были выработаны в ходе критического переосмысления представлений классической науки , применимых только к объектам макроуровня , т о начинать исследование нужно с концепций классической физики. Формирование научных взглядов на строение матер ии относится к XVI в ., когда Г . Галилеем была заложена основа первой в истории науки физической картины мира - механической . О н не просто обосновал гелиоцентрическую систе му Н . Коперника и открыл закон инерции , а разработал методологию нового способа оп иса ния природы - научно-теоретического . Суть его зак лючалась в том , что выделялись только неко торые физические и геометрические характеристики , которые становились предметом научного иссл едования . Галилей писал : “Никогда я не ста ну от внешних тел требовать че го-либо иного , чем величина , фигура , количество и более или менее быстрого движения для того , чтобы объяснить возникновение вкуса , з апаха и звука” . Выделение отдельных характеристик объекта позволяло строить теоретические модели и проверять их в условиях н аучного э ксперимента . Эта методологическая концепция , вперв ые сформулированная Галилеем в труде “Пробирн ые весы” , оказала решающее влияние на стан овление классического естествознания. И . Ньютон , опираясь на труды Галилея , разработал строгую научную теорию механи ки , описывающую и движение небесных тел , и движение земных объектов одними и теми же законами . Природа рассматривалась как сл ожная механическая система. В рамках механической картины мира , ра зработанной И . Ньютоном и его последователями , сложилась ди скретная (корпускулярная ) мод ель реальности . Материя рассматривалась как в ещественная субстанция , состоящая из отдельных частиц - ат омов или корпускул . Атомы абсолютно прочны , неделимы , непроницаемы , характеризуются наличием массы и веса. Существенной хара ктеристикой ньютоновско го мира было трехмерное пространство евклидов ой геометрии , которое абсолютно постоянно и всегда пребывает в покое . Время представлял ось как величина , не зависящая ни от п ространства , ни от материи. Движение рассматривалось как переме ще ние в пространстве по непрерывным траекториям в соответствии с законами механики . Счита лось , что все физические процессы можно св ести к перемещению материальных точек под действием силы тяготения , которая является дальнодействующей. Итогом ньютоновской к артины мира явился образ Вселенной как гигантского и полностью детерминированного механизма , где событ ия и процессы являют собой цепь взаимозав исимых причин и следствий . Отсюда и вера в то , что теоретически можно точно ре конструировать любую прошлую ситуа ц ию во Вселенной или предсказать будущее с абсолютной определенностью . И . Р . Пригожий н азвал эту веру в безграничную предсказуемость “основополагающим мифом классической науки”. Механистический подход к описанию природы оказался необычайно плодотворным . Всл ед за ньютоновской механикой были созданы г идродинамика , теория упругости , механическая теори я тепла , молекулярно-кинетическая теория и цел ый ряд других , в русле которых физика достигла огромных успехов . Однако были две области - оптических и электромагнит ных явлений , которые не могли быть полностью объяснены в рамках механистической картины мира. Разрабатывая оптику , И . Ньютон , следуя логике своего учения , считал свет потоком материальных частиц - корпускул . В корпускулярной теории света И . Ньютона утвержд алось , что с ветящиеся тела излучают мельчайшие частицы , к оторые движутся в согласии с законами мех аники и вызывают ощущение света , попадая в глаз . На базе этой теории И . Ньютоном было дано объяснение законам отражения и преломления света. Наряду с механиче ской корпускулярной теорией , осуществлялись попытки объяснить оп тические явления принципиально иным путем , а именно - на основе волновой теории , сформулированной X. Гюйгенсом . Волновая теория устанавливала аналогию между распространением света и движением вол н на поверхности воды или звуковых волн в воздухе . В ней предполагалось наличие упругой среды , заполняющей все пространство , - светоносного эфира . Распространение света расс матривалось как распространение колебаний эфира : каждая отдельная точка эфира к о леблется в вертикальном направлении , а колебания всех точек создают картину волны , которая перемещается в пространстве от о дного момента времени к другому . Главным а ргументом в пользу своей теории X. Гюйгенс считал тот факт , что два луча света , пересека ясь , пронизывают друг друга без каких-либ о помех в точности , как два ряда волн на воде. Согласно же корпускулярной теории , между пучками излученных частиц , каковыми является свет , возникали бы столкновения или , по крайней мере , какие-либо возмущения . Исходя и з волновой теории X. Гюйгенс успешно объяснил от ражение и преломление света. Однако против нее существовало одно в ажное возражение . Как известно , волны обтекают препятствия . А луч света , распространяясь по прямой , обтекать препятствия , не может . Если на пу ти луча света поместить непрозрачное тело с резкой гранью , то е го тень будет иметь резкую границу . Однако это возражение вскоре было снято благода ря опытам Гримальди . При более тонком набл юдении с использованием увеличительных линз о бнаруживалось , что на г раницах резки х теней можно видеть слабые участки освещ енности в форме перемежающихся светлых и темных полосок или ореолов . Это явление бы ло названо дифракцией света . Именно открытие дифракции сделало X. Гюйгенса ревностным сторонником волновой теории света . Однако авторитет И . Ньютона был настолько высок , что корп ускулярная теория воспринималась безоговорочно д аже , несмотря на то , что на ее основе нельзя было объяснить явление дифракции. Волновая теория света была вновь выдв инута в первые десятилетия XIX в. английским физ иком Т . Юнгом и французским естествоиспытател ем О . Ж . Френелем . Т . Юнг дал объяснение явлению интерференции , т.е . появлению темных полосок при наложении света на свет . Су ть ее можно описать с помощью парадоксаль ного утверждения : свет , добав л енный к свету , не обязательно дает более силь ный свет , но может давать более слабый и даже темноту . Причина этого заключается в том , что согласно волновой теории , све т представляет собой не поток материальных частиц , а колебания упругой среды , или в олново е движение . При наложении друг на друга цепочек волн в противоположных фазах , где гребень одной волны совмещаетс я со впадиной другой , они уничтожают друг друга , в результате чего появляются темны е полосы. Явления интерференции и дифракции могли быть объясне ны только в рамках в олновой теории и не поддавались объяснению на основе механической корпускулярной теории света. Другой областью физики , где механические модели оказались неадекватными , была область электромагнитных явлений . Эксперименты английско го есте ствоиспытателя М . Фарадея и тео ретические работы английского физика Дж . К . Максвелла окончательно разрушили представления ньютоновской физики о дискретном веществе как единственном виде материи и положили начало электромагнитной картине мира. Явление элект ромагнетизма открыл датс кий естествоиспытатель X. К . Эрстед , который впервые заме тил магнитное действие электрических токов . П родолжая исследования в этом направлении , М . Фарадей обнаружил , что временное изменение в магнитных полях создает электрический то к . Осмысливая свои эксперименты , он вв ел понятие “силовые линии” . М . Фарадей , обл адавший талантом экспериментатора и богатым в оображением , с классической ясностью представлял себе действие электрических сил от точки к точке в их “силовом поле” . На о снове с воего представления о силовы х линиях он предположил , что существует гл убокое родство электричества и света , и хо тел построить и экспериментально обосновать н овую оптику , в которой свет рассматривался бы как колебания силового поля . Эта мыс ль была необычай н о смела для того времени , но достойна исследователя , котор ый считал , что только тот находит великое , кто исследует маловероятное. М . Фарадей пришел к выводу , что уче ние об электричестве и оптика взаимосвязаны и образуют единую область . Его работы стали исх одным пунктом исследований Дж . К . Максвелла , заслуга которого состоит в математической разработке идей М . Фарадея о магнетизме и электричестве . Используя выс окоразвитые математические методы . Максвелл “пере вел” модель силовых линий Фарадея в матем атическу ю формулу . Понятие “поле сил ” первоначально складывалось как вспомогательное математическое понятие . Дж . К . Максвелл пр идал ему физический смысл и стал рассматр ивать поле как самостоятельную физическую реа льность : “Электромагнитное поле - это та часть прост ранства , которая содержит в себе и окружает тела , находящиеся в электрическом или магнитном состоянии” . Обобщив установленные ранее экспериментальным путем законы электрома гнитных явлений (Кулона , Ампера , Био-Савара ) и открытое М . Фарадеем явление электро м агнитной индукции , Максвелл чисто математ ическим путем нашел систему дифференциальных уравнений , описывающих электромагнитное поле . Эта система уравнений дает в пределах своей применимости полное описание электромагнитных явлений и представляет собой стол ь же совершенную и логически стройную теорию , как и система ньютоновской механики. Из уравнений следовал важнейший вывод о возможности самостоятельного существования п оля , не “привязанного” к электрическим заряда м . В дифференциальных уравнениях Максвелла ви хри электрического и магнитного полей определяются производными по времени не от своих , а от чужих полей : электрическое - от магни тного и , наоборот , магнитное - от электрического . Поэт ому если меняется со временем магнитное п оле , то существует и переменное электрич еское поле , которое в свою очередь ведет к изменению магнитного поля . В результате происходит постоянное изменение векторов нап ряженности электрического и магнитного полей , т.е . возникает переменное электромагнитное поле , которое уже не привязано к заря ду , а отрывается от него , самостоятельно с уществуя и распространяясь в пространстве . Вы численная им скорость распространения электромаг нитного поля оказалась равна скорости света . Исходя из этого Максвелл смог заключить , что световые волны представл я ют собой электромагнитные волны . Единая сущност ь света и электричества , которую М . Фараде й предположил в 1845 г ., а Дж . К . Максвелл теоретичес ки обосновал в 1862 г ., была экспериментально подтверждена немецким физиком Г . Герцем в 1888 г. В экспериментах Г. Герца в резул ьтате искровых разрядов между двумя заряженны ми шарами появлялись электромагнитные волны . Когда они падали на круговой проволочный виток , то создавали в нем токи , о появл ении которых свидетельствовали искры , проскакиваю щие через разрыв . Г . Г е рц успеш но провел отражение этих волн и их ин терференцию , т.е . те явления , которые характерны для световых волн , а затем измерил дл ину электромагнитных волн . Зная частоту колеб аний , он смог подсчитать скорость распростран ения электромагнитных волн , котора я оказалась равна скорости света . Это прямо подтвердило гипотезу Максвелла. После экспериментов Г . Герца в физике окончательно утвердилось понятие поля не в качестве вспомогательной математической конс трукции , а как объективно существующей физиче ской реальн ости . Был открыт качественно новый , своеобразный вид материи. Итак , к концу XIX в . физика пришла к выводу , что материя существует в двух видах : ди скретного вещества и непрерывного поля. · • Вещество и поле различаются как ко рпускулярные и волновые сущност и : веществ о дискретно и состоит из атомов , а пол е непрерывно. · • Вещество и поле различаются по сво им физическим характеристикам : частицы вещества обладают массой покоя , а поле - нет. · • Вещество и поле различаются по сте пени проницаемости : вещество ма ло проница емо , а поле , наоборот , полностью проницаемо. · • Скорость распространения поля равна ск орости света , а скорость движения частиц в ещества меньше ее на много порядков. В результате же последующих революционных открытий в фи зике в конце прошлого и начале ныне шнего столетий оказались разрушенными представле ния классической физики о веществе и поле как двух качественно своеобразных видах материи. 2. Микромир : концепции сов ременной физики. Атомистическая концепция строения материи. Атомистическая гип отеза ст роения материи , выдвинутая в античности Демок ритом , была возрождена в XVIII в . химиком Дж . Даль тоном , который принял атомный вес водорода за единицу и сопоставил с ним атомные веса других газов . Благодаря трудам Дж . Дальтона стали изучаться физико- химические свойства атома . В XIX в . Д . И . Менделеев построил систему химических элементов , основанную на их атомном весе. В физику представления об атомах как о последних неделимых структурных элементах материи пришли из химии . Собственно физич еские исслед ования атома начинаются в конце XIX в ., когда французским физиком А . А . Беккерел ем было открыто явление радиоактивности , кото рое заключалось в самопроизвольном Превращении атомов одних элементов в атомы других элементов . Изучение радиоактивности было продо лжено французскими физиками супругами Пье ром и Марией Кюри , открывшими новые радиоа ктивные элементы полоний и радий . История исследования строения атома началась в 1895 г . благодаря открытию Дж . Дж . Томсоном электрона - отрицательно заряженной частицы , в ходящей в состав всех атомов . Поскольк у электроны имеют отрицательный заряд , а а том в целом электрически нейтрален , то был о сделано предположение о наличии помимо электрона и положительно заряженной частицы . Масса электрона составила по расчетам 1/1836 мас сы положительно заряженной частицы. Исходя из огромной , по сравнению с электроном , массы положительно заряженной ча стицы , английский физик У . Томсон (лорд Кел ьвин ) предложил в 1902 г . первую модель атома -положительный за ряд распределен в достаточно больш ой области , а электроны вкраплены в него , как “изюм в пудинг” . Эта Идея была развит а Дж . Томсоном . Модель атома Дж . Томсона , над которой он работал почти 15 лет , не уст ояла перед опытной проверкой. В 1908 г . Э . Марсден и X. Гейгер , сотрудники Э . Резерфорд а , провели опыты по прохождени ю альфа-частиц через тонкие пластинки из з олота и других металлов и обнаружили , что почти все они проходят через пластинку , будто нет препятствия , и только 1/10000 из них ис пытывает сильное отклонение . По модели Дж . Томсона эт о объяснить не удавалось , н о Э . Резерфорд нашел выход . Он обратил внимание на то , что большая часть частиц отклоняется на малый угол , а малая - до 150°. Э . Резерфор д пришел к выводу , что они ударяются о какое-то препятствие , это препятствие предста вляет со бой ядро атома - положительно заряженную микрочастицу , размер которой (10 -12 см ) очень мал по сравнению с размерами атома (10 -8 см ), но в ней поч ти полностью сосредоточена масса атома. Модель атома , предложенная Э . Резерфордом в 1911 г ., напоминала солнечн ую систему : в цент ре находится атомное ядро , а вокруг него по своим орбитам движутся электроны. Ядро имеет положительный заряд , а элек троны - отр ицательный . Вместо сил тяготения , действующих в Солнечной системе , в атоме действуют эле ктрические силы . Электр ический заряд ядра атома , численно равный порядковому номеру в периодической системе Менделеева , уравновешив ается суммой зарядов электронов - атом электриче ски нейтрален. Неразрешимое противоречие этой модели зак лючалось в том , что электроны , чтобы не поте рять устойчивость , должны двигаться вокруг ядра . В то же время они , согл асно законам электродинамики , обязательно должны излучать электромагнитную энергию . Но в т аком случае электроны очень быстро потеряли бы всю свою энергию и упали на я дро. Следующее про тиворечие связано с тем , что спектр излучения электрона должен быть непрерывным , так как электрон , приближа ясь к ядру , менял бы свою частоту . Опыт же показывает , что атомы излучают свет только определенных частот . Именно поэтому атомные спектры называют л и нейчатыми . Другими словами , планетарная модель атома Резерфорда оказалась несовместимой с электроди намикой Дж . К . Максвелла. В 1913 г . великий датский физик Н . Бор применил принцип квантования при решении вопроса о строении атома и характеристике атомных с пектров. Модель атома Н . Бора базировалась на планетарной модели Э . Резерфорда и на разработанной им самим квантовой теории ст роения атома . Н . Бор выдвинул гипотезу стр оения атома , основанную на двух постулатах , совершенно несовместимых с классической физи кой : 1) в каж дом атоме существует несколько стационарных с остояний (говоря языком планетарной модели , не сколько стационарных орбит ) электронов , двигаясь по которым электрон может существовать , не излучая ; 2) при п ереходе электрона из одного стационарного с остояния в другое атом излучает или поглощает порцию энергии. Постулаты Бора объясняют устойчивость ато мов : находящиеся в стационарных состояниях эл ектроны без внешней на то причины не излучают электромагнитной энергии . Становится пон ятным , почему атомы хи мических элементов не испускают излучения , если их состояние не изменяется : объясняются и линейчатые с пектры атомов : каждой линии спектра соответст вует переход электрона из одного состояния в другое. Теория атома Н . Бора позволяла дать точное описание атом а водорода , состоящ его из одного протона и одного электрона , достаточно хорошо согласующееся с экспериме нтальными данными . Дальнейшее же распространение теории на многоэлектронные атомы и молек улы столкнулось с непреодолимыми трудностями . Чем подробнее те о ретики пытались описать движение электронов в атоме , определи ть их орбиты , тем большим было расхождение теоретических результатов с экспериментальными данными . Как стало ясно в ходе развит ия квантовой теории , эти расхождения главным образом были связаны с волновыми свойствами электрона . Длина волны движущегос я в атоме электрона равна примерно 10 -8 см , т.е . она того же порядка , что и размер атома . Движение частицы , пр инадлежащей какой-либо системе , можно с достат очной степенью точности описывать как механич е ское движение материальной точки по определенной орбите (траектории ) только в том случае , если длина волны частицы пренебре жимо мала по сравнению с размерами систем ы . Другими словами , следует учитывать , что электрон не точка и не твердый шарик , он обладае т внутренней структурой , к оторая может изменяться в зависимости от его состояния . При этом детали внутренней структуры электрона неизвестны. Следовательно , точно описать структуру ат ома на основании представления об орбитах точечных электронов принципиально невозможно , поскольку таких орбит в действительности не существует . Вследствие своей волновой пр ироды электроны и их заряды как бы ра змазаны по атому , однако не равномерно , а таким образом , что в некоторых точках усредненная по времени электронная плотно с ть заряда больше , а в других - меньше. Описание распределения плотности электронног о заряда было дано в квантовой механике : плотность электронного заряда в определенных точках дает максимум . Кривая , связывающая точки максимальной плотности , формально назыв ается орбитой электрона . Траектории , вычис ленные в теории Н . Бора для одноэлектронно го атома водорода , совпали с кривыми макси мальной средней плотности заряда , что и об условило согласованность с экспериментальными да нными. Теория Н . Бора представляет собой как бы пограничную полосу первого этапа развития современной физики . Это последнее усилие описать структуру атома на основе классической физики , дополняя ее лишь небольш им числом новых предположений . Введенные Боро м постулаты ясно показали , что классичес к ая физика не в состоянии объ яснить даже самые простые опыты , связанные со структурой атома . Постулаты , чужеродные к лассической физике , нарушили ее цельность , но позволили объяснить лишь небольшой круг экспериментальных данных. Создавалось впечатление , что постулаты Н . Бора отражают какие-то новые , неизвестн ые свойства материи , но лишь частично . Отв еты на эти вопросы были получены в ре зультате развития квантовой механики . Выяснилось , что атомную модель Н . Бора не следует понимать буквально , как это было вна ч але . Процессы в атоме в принц ипе нельзя наглядно представить в виде ме ханических моделей по аналогии с событиями в макромире . Даже понятия пространства и времени в существующей в макромире форме оказались неподходящими для описания микрофизи ческих явлений. Атом физиков-теоретиков все больше и больше становился абстрактно-ненабл юдаемой суммой уравнений. 3. Мегамир : современные ас трофизические и космологические концепции. Мегамир , или космос , современная наука рассматривает как взаимодействующую и развивающу юся систему всех небесных тел . Мегамир имеет системную организацию в форме план ет и планетных систем , возникающих вокруг звезд ; звезд и звездных систем - галактик. Все существующие галактики входят в с истему самого высокого порядка - Метагалактику . Размеры Метагалактики очень велики : радиу с космологического горизонта составляет 15- 20 млрд . световы х лет. Понятия “Вселенная” и “Метагалактика” - очень близк ие понятия : они характеризуют один и тот же объект , но в разных аспектах . Понят ие “Вселенная” обозначает весь существующий материальный мир ; понятие “Метагалактика” - тот же мир , но с точки зрения его структуры - как упор ядоченную систему галактик. Строение и эволюция Вселенной изучаются космологией . Космология как раздел естествоз нания , находится на своеобр азном стыке науки , религии и философии . В основе кос мологических моделей Вселенной лежат определенны е мировоззренческие предпосылки , а сами эти модели имеют большое мировоззренческое значени е. 3.1. Современные космологически е модели Вселенной. Как указыва лось в предыдущей глав е , в классической науке существовала так н азываемая теория стационарного состояния Вселенн ой , согласно которой Вселенная всегда была почти такой же , как сейчас . Астрономия б ыла статичной : изучались движения планет и комет , описывалис ь звезды , создавались их классификации , что было , конечно , очень важно . Но вопрос об эволюции Вселенной не ставился. Классическая ньютоновская космология явно или неявно принимала следующие постулаты : · • Вселенная - это всесуществующая , “мир в целом ” . Кос мология познает мир таким , как он существует сам по себе , безотносительно к условиям познания. · • Пространство и время Вселенной абсолют ны , они не зависят от материальных объекто в и процессов” · • Пространство и время метрически бескон ечны. · • Простра нство и время однородны и изотропны. · • Вселенная стационарна , не претерпевает эволюции . Изменяться могут конкретные космические системы , но не мир в целом. В ньютоновской космологии возникали два парадокса , связанны е с постулатом бесконечности Вселенной. Первый парадокс получил название гравитац ионного . Суть его заключается в том , что если Вселенная бесконечна и в ней суще ствует бесконечное количество небесных тел , т о сила тяготения будет бесконечно большая , и Вселенная должна сколлапсировать , а не сущес твовать вечно. Второй парадокс называется фотометрическим : если существует бесконечное количество небесны х тел , то должна быть бесконечная светимос ть неба , что не наблюдается. Эти парадоксы , не разрешимые в рамках ньютоновской космологии , разрешает совреме нная космология , в границах которой бы ло введено представление о расширяющейся и эволюционирующей Вселенной. Современные космологические модели Вселенной основываются на общей теории относительности А . Эйнштейна , согласно которой метрика пр остранства и вре мени определяется распред елением гравитационных масс во Вселенной . Ее свойства как целого обусловлены средней плотностью материи и другими конкретно-физическим и факторами. Современная релятивистская космология строит модели Вселенной , отталкиваясь от основ ного уравнения тяготения , введенного А . Эйнштейном в общей теории относительности . Уравнение тяготения Эйнштейна имеет не одно , а множество решений , чем и обусловлено наличие многих космологических моделей Вселенн ой . Первая модель была разработана самим А . Эйнштейном в 1917 г . Он отбросил постулаты ньюто новской космологии об абсолютности и бесконеч ности пространства и времени . В соответствии с космологической моделью Вселенной А . Эй нштейна мировое пространство однородно и изот ропно , материя в среднем распре делена в ней равномерно , гравитационное притяжение м асс компенсируется универсальным космологическим отталкиванием . Модель А . Эйнштейна носит стаци онарный характер , поскольку метрика пространства рассматривается как независимая от времени . Время существов а ния Вселенной бе сконечно , т.ё . не имеет ни начала , ни ко нца , а пространство безгранично , но конечно . Вселенная в космологической модели А . Эйнштейна стационарна , бесконечна во времени и безгранична в пространстве. Эта модель казалась в то время вп олне удо влетворительной , поскольку она со гласовалась со всеми известными фактами . Но новые идеи , выдвинутые А . Эйнштейно м , стимулировали дальнейшие исследования , и вс коре подход к проблеме решительно изменился . В том же 1917 году голландский астроном Виллем де С иттер предложил другую модель , представляющую собой также решение уравнений тяготения . Это решение имело то свойство , что оно существовало бы даже в случае “пустой” Вселенной появились массы , то решение переставало быть стационарным : в озникало некоторого р ода космического отталкивание между массами , стремящееся удалить их друг от друга и растворить всю систему . Тенденция к расширению , по В . де Ситтеру , становилась заметной лишь на оче нь больших расстояниях. В 1992г . русский математик и геофизик А.А Фридман отбросил постулат классическо й космологии о стационарности Вселенной и получил решение уравнения Эйнштейна , описывающе е Вселенную с “расширяющимся” пространством. Решение уравнения А.А . Фридмана допускает три возможности . Если средняя плотность в ещества и излучения во Вселенной равна некоторой критической величине , мировое прос транство оказывается евклидовым и Вселенная н еограниченно расширяется от первоначального точе чного состояния . Если плотность меньше критич еской , пространство обладает геометрией Лоба ч евского и также неограниченно ра сширяется . И , наконец , если плотность больше критической , пространство Вселенной оказывается римановым , расширение на некотором этапе см еняется сжатием , которое продолжается вплоть до первоначального точечного состояния . По скольку средняя плотность вещества во Вселенной неизвестна , то сегодня мы не знаем , в каком из этих пространств Вселенной мы живем. В 1927 г . бельгийский аббат и ученый Ж . Леметр связал “расширение” пространства с данными астрономических наблюдений . Леметр ввел понятие начала Вселенной как сингуляр ности (т.е . сверхплотного состояния ) и рождения Вселенной как Большого взрыва . В 1929 году американский астроном Э.П . Хаб бл обнаружил существование странной зависимости между расстоянием и скоростью галактик : в се галактики движутся от нас , причем со скоростью , которая возрастает пропорциональн о расстоянию , - система галактик расширяется. Расширение Вселенной считается научно уст ановленным фактом.. 3.2. Проблема происхождения и эволюции Вселенной. Как бы не решался вопрос о м ногообразии космологических моделей , очевидно , что наша Вселенная расширяется , эволюционирует . С огласно теоретическим расчетам Ж . Леметра , рад иус Вселенной в первоначальном состоянии был 10 -12 см , что близко по размерам к радиусу электрона , а ее плотность составляла 10 96 г /см 3 . В сингулярном состоянии Все ленная представляла собой микрообъект ничтожно малых размеров . От первоначального сингулярного состояния Вселенная перешла к расширению в результате Большого взрыва . Начиная с конца 40-х годов на шего века все большее внимание в космологии привлекает физи ка процессов на разных этапах космологическог о расширения . Ученик А.А Фридмана Г . А . Гамов разработал модель горячей Вселенной , ра ссматривая ядерные реакции , протекавшие в сам ом начале расширения В селенной , и назвал ее “Космологией Большого взрыва” . Ретроспективные расчеты определяют возраст Вселенной в 13-20 млрд . лет . Г.А . Гамов предпо ложил , что температура вещества была велика и падала с расширением Вселенной . Его р асчеты показали , что Вселенная в своей эволюции проходит определенные этапы , в ход е которых происходит образование химических э лементов и структур . В современной космологии для наглядности начальную стадию эволюцию Вселенной делят на “эры” Эра адронов (тяжелых частиц , вступающих в силь ные взаимодействия ). Продолжительност ь эры 0,0001 с , температура 10 12 градусов по Кельвину , плотность 10 14 см 3 . В конце эры происхо дит аннигиляция частиц и античастиц , но ос тается некоторое количество протонов , гиперонов , мезонов. Эра лептонов (легких части ц , вступ ающих в электромагнитное взаимодействие ). Продолжи тельность эры 10 с , температура 10 10 градусов по Кельвину , плотность 10 4 см 3 . Основную роль играют легкие частицы , принимающие участие в реакциях между прото нами и нейтронами. Фотонная эра . Продолжит ельность 1 млн . лет . Ос новная доля массы - энергии Вселенной - приходится на фотоны . К концу эры температура падает с 10 10 3000 градусов по Кельвину , плотность - с 10 4 г /см 3 до 10 21 г /см 3 . Главную роль играет излучение , которое в конце эры отде ляется от ве щества. Звездная эра наступает через 1 млн . лет по сле зарождения Вселенной . В звездную эру н ачинается процесс образования протозвезд и пр отогалактик. Затем разворачивается грандиозная картина образования структуры Метагалактики. В современной космологии на ряду с гипотезой Большого взрыва весьма популярна инфляционная модель Вселенной , в которой рассматривается творение Вселенной . Идея творения имеет очень сложное обоснование и связан а с квантовой космологией . В этой модели описывается эволюция Вселенной на ч иная с момента 10 -45 с после начала расширения. Сторонники инфляционной модели видят соот ветствие между этапами космической эволюции и этапами творения мира , описанными в книге Бытия в Библии. В соответствии с инфляционной гипотезой космическая эволюция в ранней Вселенно й проходит ряд этапов. Начало Вселенной определяется физиками-теорет иками как состояние квантовой супергравитации с радиусом Вселенной в 10 -50 см (для сравнения : размер атома определяется как 10 -8 см , а размер атомног о ядра 10 - 13 см ). Основн ые события в ранней Вселенной разыгры вались за ничтожно малый промежуток времени от 10 -45 с до 10 -30 с. Стадия инфляции . В результате квантового скачка Вселенная перешла в со стояние возбужденного вакуума и в отсутствие в ней вещества и излучения интенсивно расширялась по экспоненциальному закону . В этот период создавалось само пространств о и время Вселенной . За период инфляционно й стадии продолжительностью 10 -34 . Вселенная раздулась от нево образимо малых квантовых размеров 10 -33 до невообразимо больши х 10 1000000 см , что на много порядков превосходит размер наб людаемой Вселенной - 10 28 см . Весь этот первоначальный период во Вселенной не было ни вещества , ни излучения. Переход от инфляционной стадии к фото нной . Состояние ложного вакуума распалось , выс вободившая ся энергия пошла на рождение тяжелых частиц и античастиц , которые , проанн игилировав , дали мощную вспышку излучения (све та ), осветившего космос. Этап отделения вещества от излучения : оставшееся после аннигиляции вещество стало п розрачным для излучения , конт акт между веществом и излучением пропал . Отделившееся от вещества излучение и составляет совреме нный реликтовый фон , теоретически предсказанный Г . А . Гамовым и экспериментально обнаруженны й в 1965 г. В дальнейшем развитие Вселенной шло в направлении от мак симально простого однородного состояния к созданию все более сложных структур - атомов (первоначально атомов водорода ), галактик , звезд , планет , синтезу тяжелых э лементов в недрах звезд , в том числе и необходимых для создания жизни , возникновени ю жизни и к ак венца творения - человека. Различие между этапами эволюции Вселенной в инфляционной модели и модели Большого взрыва касается только первоначального этапа порядка 10 -30 с , далее между этими моделями принципиальных расхождений в понимании этапов космическ ой эволю ции нет . Различия в объяснении механизмов космической эволюции связаны с расхождением м ировоззренческих установок . Уже с самого нача ла появления идеи расширяющейся и эволюционир ующей Вселенной вокруг нее началась борьба. Первой стала проблема начал а и конца времени существования Вселенной , признани е которой противоречило материалистическим утвер ждениям о вечности , несотворимости и неуничто жимости и т.п . времени и пространства. Каковы же естественно-научные обоснования начала и конца времени существо вания Вселенной ? Таким обоснованием является доказанная в 1965 г . ам ериканскими физиками-теоретиками Пенроузом и С . Хокингом теорема , согласно которой в любой модели Вселенной с расширением обязательно должна быть сингулярность - обрыв линий времени в прош лом , что можно понимать как начало времени . Это же верно и для ситуации , когда расширение сменится на сжатие -- тогда возникнет обрыв линий времени в будущем - конец вр емени . Причем точка начала сжатия интерпретир уется физиком Ф . Типлером как конец времен и - Великий Сток , куда стекаются не только галактики , но и сами “события” всего прошлого В селенной. Вторая проблема связана с творением м ира из ничего . Материалисты отвергали возможн ость творения , поскольку вакуум - это не ничего , а вид материи . Да , это так , вакуум представляет собой особый вид материи . Но дело в том , что у А . А . Фридмана математически момент начала расширения пространс тва выводится не со сверхмалым , а с ну левым объемом . В своей популярной книге “М ир как пространство и время” , изданной в 192 3 г ., он говорит о возможности “сотворения м ира из ничего” . Попытку разрешить одну из основных проблем мироздания - возникновения всего из ничего - предприняли в 80-х гг . американский физик А . Гут и советский физик А . Линде . Энер гию Вселенной , которая сохр аняется , раздел или на гравитационную и негравитационную част и , имеющие разные знаки . И тогда полная энергия Вселенной будет равна нулю . Физики считают , что если предсказываемое несохранен ие барионного числа подтвердится , то тогда ни один из законов сохран е ния не будет препятствовать рождению Вселенной из ничего . Пока же эту модель с п омощью знаний и фантазии можно рассчитывать на компьютере , а вопрос остается открытым . Самая большая трудность для ученых во зникает при объяснении причин космической эво люции . Если отбросить частности , то можно выделить две основные концепции , объясняющие эволюцию Вселенной : концепцию самоорганизации и концепцию креационизма. Для концепции самоорганизации материальная Вселенная является единственной реальностью , и никакой другой реальности помимо нее не существует . Эволюция Вселенной описывается в терминах самоорганизации : идет самопроизво льное упорядочивание систем в направлении ста новления все более сложных структур . Динамичн ый хаос порождает порядок . Вопрос о цели космической эволюции в рамках кон цепции самоорганизации ставиться не может. В рамках концепции креационизма , т.е . т ворения , эволюция Вселенной связывается с реа лизацией программы , определяемой реальностью боле е высокого порядка , чем материальный мир . Сторонники креаци онизма обращают внимание на существование во Вселенной направленного номогенца - развития от простых систем ко все более сложным и информационно емким , в ходе которого создавались условия для возн икновения жизни и человека . В качестве доп олнительного аргум ента привлекается антропны й принцип , сформулированный английскими астрофизи ками Б . Карром и Риссом. Суть антропного принципа заключается в том , что существование той Вселенной , в которой мы живем , зависит от численных зна чений фундаментальных физических ко нстант - постоянной Планка , постоянной гравитации , констант взаимодейс твия и т.д. Численные значения этих постоянных опреде ляют основные особенности Вселенной , размеры атомов , атомных ядер , планет , звезд , плотность вещества и время жизни Вселенной . Если бы эти значения отличались от существ ующих хотя бы на ничтожно малую величину , то не только бы жизнь была невозможн ой , но и сама Вселенная как сложная уп орядоченная структура была бы невозможна . Отс юда делается вывод , что физическая структура Вселенной запр о граммирована и на правлена к появлению жизни . Конечная цель космической эволюции - появление человека во Вселенной в соответствии с замыслами Творца. Среди современных физиков – теоретиков имеются сторонники , как концепции самооргани зации , так и концепции к реационизма . П оследние признают , что развитие фундаментальной теоретической физики делает насущной необходим остью разработку единой научно – технической картины мира , синтезирующей все достижения в области знания и веры. 3.3. Структур а Вселенной. Вселенно й на самых разных уровнях , от условно элементарных частиц и до гигантских сверхскоплений галактик , присуща струк турность . Современная структура Вселенной являетс я результатом космической эволюции , в ходе которой из протогалактик образовались галактик и , из протозвезд – звезды , из протопланетного облака – планеты. Метагалактика – представляет собой совок упность звездных систем – галактик , а ее структура определяется их распределение в пространстве , заполненном чрезвычайно разреженным межгалактическим газом и пронизываемом межгалактическими лучами . Согласно современным представлениям , для метагалактики характерно ячеистая (сетчатая , порис тая ) структура . Эти представления основываются на дынных астрономических наблюдений , показавши х , что галактики распределены не равноме рно , а сосредочены вблизи границ ячеек вну три которых галактик почти нет . Кроме того , найдены огромные объемы пространства (порядк а миллиона кубических мегапарсек ), в которых галактик пока не обнаружено . Пространственной моделью такой структуры м ожет служить кусок пемзы , которая неоднородна в небольших выделенных объемах , но однородна в больших объемах. Если брать не отдельные участки Метаг алактики , а ее крупно масштабную структуру в целом , то , очевидно , что в этой стр уктуре не существует каких то особых , чем - то выделяющихся мест или направлений и вещество распределено сравнительно равноме рно. Возраст Метагалактики близок к возрасту Вселенной , поскольку образование структуры п риходиться на период , следующий заразьединением вещества и излучение . По современным данным , возраст Метагалактики оценивается в 15 м лрд . лет . Ученые считают , что , по-видимому , б лизок к этому и возраст галактик , которые сформировались на одной из начальных ста дий расширения Метагалактики. Галактика – гигантская система , состоя щая из скоплений звезд и туманностей , образующих в пространстве достаточно сложну ю конфигурацию. По форме галактики условно распределяются на три типа : эллиптические , спиральные , не правильные. Эллиптические галактики – обладают прост ранственной формой элли псоида с разной степенью сжатия они являются наиболее прос тыми по структуре : распределение звезд равном ерно убывает от центра . Спиральные галактики – представлены в форме спирали , включая спиральные ветви . Это самый многочисленный вид галактик , к кото рому относится и наша Галактика – млечный путь . Неправильные галактики – не обладаю выраженной формой в них отсутствует центральн ое ядро. Некоторые галактики характеризуются исключит ельно мощным радиоизлучением , превосходящим видим ое излучение . Это радиогалак тики. В строении “правильных” галактик очень упрошено можно выделить центральное ядро и сферическую периферию , представленную либо в форме огромных спиральных ветвей , либо в форме эллиптического диска , включающих наибо лее горячие и яркие звезды. Ядра галак тик проявляют свою акти вность в разных формах : в непрерывном исте чении потоков вещества ; выбросах сгустков газ а и облаков газа с массой в миллионы солнечных масс ; в нетепловом радиоизлучении из около ядерной области. В ядре галактики сосредоточенны самые с тарые звезды , возраст которых приближа ется к возрасту галактики . Звезды среднего и молодого возраста расположены в диске галактики. Звезды и туманности в пределах галакт ики движутся довольно сложным образом вместе с галактикой они принимают участие в расши рении Вселенной , кроме того , они участвуют во вращении галактики вокруг оси . Звезды . На современном этапе эволюции Вселенной вещество в ней находится преимущест венно в звездном состоянии . 97% вещества в нашей Га лактике сосредоточено в звездах , представляю щих собой гигантские плазменные образован ия различной величины , температуры , с разной характеристикой движения . У многих других г алактик , если не у большинства , “звездная субстанция” составляет более чем 99,9% их массы. Возраст звезд меняется в достаточно большом диапазоне значений : от 15 млрд . лет , соответствующих возрасту Вселенной , до сотен тысяч - сам ых молодых . Есть звезды , которые образуются в настоящее время и находятся в протоз вездной стадии , т.е . они еще не стали н астоящими звездами. Огромное значе ние имеет исследование взаимосвязи между звездами и межзвездной средой , включая проблему непрерывного образован ия звезд из конденсирующейся диффузной (рассе янной ) материи. Рождение звезд происходит в газово-пылевы х туманностях под действием гравитационных, магнитных и других сил , благодаря к оторым идет формирование неустойчивых однороднос тей и диффузная материя распадается на ря д сгущений . Если такие сгущения сохраняются достаточно долго , то с течением времени они превращаются в звезды . Важно отметить , что происходит процесс рождения не отдельной изолированной звезды , а звездных ассоциаций . Образовавшиеся газовые тела притяги ваются друг к другу , но не обязательно объединяются в одно громадное тело . Вместо этого они , как правило , начинают вращатьс я относител ь но друг друга , и ц ентробежная сила этого движения противодействует силе притяжения , ведущей к дальнейшей кон центрации . Звезды эволюционируют от протозвезд , гигантских газовых шаров , слабо светящихся и с низкой температурой , к звездам - плотным плазме нным т елам с температурой внутри в миллионы градусов . Затем начинается процесс ядерных превращений , описываемый в ядерной физике . Основная эволюция вещества во Вселенн ой происходила и происходит в недрах звез д . Именно там находится тот “плавильный ти гель” , кото р ый обусловил химическую эволюцию вещества во Вселенной. В недрах звезд при температуре порядк а 10 млн . град . и при очень высокой плотности атомы находятся в ионизированном состоянии : электр оны почти полностью или абсолютно все отд елены от своих атомов . Ост авшиеся ядра вступают во взаимодействие друг с другом , благодаря чему водород , имеющийся в изоб илии в большинстве звезд , превращается при участии углерода в гелий . Эти и подобны е ядерные превращения являются источником кол оссального количества энергии , ун о сим ой излучением звезд. Огромная энергия , излучаемая звездами , обр азуется в результате ядерных процессов , проис ходящих внутри звезд . Те же силы , которые высвобождаются при взрыве водородной бомбы , образуют внутри звезды энергию , позволяющую ей излучать све т и тепло в т ечение миллионов и миллиардов лет за счет превращения водорода в более тяжелые эле менты , и прежде всего в гелий . В итоге на завершающем этапе эволюции звезды пре вращаются в инертные (“мертвые” ) звезды. Звезды не существуют изолированно , а о бра зуют системы . Простейшие звездные сист емы - так называемые кратные системы состоят из двух , трех , четырех , пяти и больше звезд , об ращающихся вокруг общего центра тяжести . Комп оненты некоторых кратных систем окружены обще й оболочкой диффузной материи , источ ником которой , по-видимому , являются сами звезды , выбрасывающие ее в пространство в виде мощного потока газа. Звезды объединены также в еще большие группы - звездные скопления , которые могут иметь “рассеянную” или “шаровую” структуру . Рассеянные звездные с копления насчитывают несколько сотен отдельных звезд , шаровые скопления - многи е сотни тысяч. Ассоциации , или скопления звезд , также не являются неизменными и вечно существующим и . Через определенное количество времени , исчи сляемое миллионами лет , они рассе иваются силами галактического вращения. Солнечная система представляет собой груп пу небесных тел , весьма различных по разме рам и физическому строению . В эту группу входят : Солнце , девять больших планет , дес ятки спутников планет , тысячи малых планет (астеро идов ), сотни комет и бесчисленное множество метеоритных тел , движущихся как роями , так и в виде отдельных част иц . К 1979 г . было известно 34 спутника и 2000 астероидов . Все эти тела объединены в одну систему благодаря силе притяжения центрального тела - Со лнца . Солнечная система является упорядоченной системой , имеющей свои закономерности строения . Единый характе р Солнечной системы проявляется в том , что все планеты вращаются вокруг Солнца в одном и том же направлении и почти в одной и той же плоскости . Бо л ьшинство спутников планет (их лун ) вра щается в том же направлении и в больш инстве случаев в экваториальной плоскости сво ей планеты . Солнце , планеты , спутники планет вращаются вокруг своих осей в том же направлении , в котором они совершают движен ие по свои м траекториям . Закономерно и строение Солнечной системы : каждая след ующая планета удалена от Солнца примерно в два раза дальше , чем предыдущая . Принима я во внимание закономерности строения Солнечн ой системы , кажется невозможным ее случайное образование. О м еханизме образования планет в Солнечной системе также нет общепризнанных заключений . Солнечная система , по оценкам , образовалась примерно 5 млрд . лет назад , причем Солнце - звезда второго (или еще более позднего ) поколения . Таким образом , Солнечная система возникла на продуктах жизнедеятельности звезд предыдущи х поколений , скапливавшихся в газово-пылевых о блаках . Это обстоятельство дает основание наз вать Солнечную систему малой частью звездной пыли . О происхождении Солнечной системы и ее исторической эволю ц ии наука знает меньше , чем необходимо для построения теории планетообразования . От первых научных гипотез , выдвинутых примерно 250 лет назад , до наших дней было предложено большое число разли чных моделей происхождения и развития Солнечн ой системы , но ни од на из них не удостоилась перевода в ранг общепризнанной теории . Большинство из выдвигавшихся ранее гипотез сегодня представляет лишь исторический интерес. Первые теории происхождения Солнечной сис темы были выдвинуты немецким философом И . Кантом и французск им математиком П . С . Лапласом . Их теории вошли в науку как некая коллективная космогоническая гипотеза Канта-Лапласа , хотя разрабатывались они независимо друг от друга. Согласно этой гипотезе система планет вокруг Солнца образовалась в результате де йствия сил притяжения и отталкивания ме жду частицами рассеянной материи (туманности ), находящейся во вращательном движении вокруг С олнца. Началом следующего этапа в развитии в зглядов на образование Солнечной системы посл ужила гипотеза английского физика и астрофи зика Дж. X. Джинса . Он предположил , что когда-то Солнце столкнулось с другой звездой , в рез ультате чего из него была вырвана струя газа , которая , сгущаясь , преобразовалась в п ланеты . Однако , учитывая огромное расстояние м ежду звездами , такое столкновение к ажется совершенно невероятным . Более детальный анал из выявил и другие недостатки этой теории. Современные концепции происхождения планет Солнечной системы основываются на том , что нужно учитывать не только механические с илы , но и другие , в частности электр омагнитные . Эта идея была выдвинута шв едским физиком и астрофизиком X. Альфвеном и английским астрофизиком Ф . Хойлом . Считается вероятным , что именно электромагнитные силы сыграли р ешающую роль при зарождении Солнечной системы . В соответствии с современным и предст авлениями , первоначальное газовое облако , из к оторого образовались и Солнце и планеты , с остояло из ионизированного газа , подверженного влиянию электромагнитных сил . После того ка к из огромного газового облака посредством концентрации образовалось С олнце , на очень большом расстоянии от него осталис ь небольшие части этого облака . Гравитационна я сила стала притягивать остатки газа к образовавшейся звезде - Солнцу , но его магнитное поле остановило падающий газ на различных рас стояниях - как раз там , где находятся планеты . Г равитационная и магнитные силы повлияли на концентрацию и сгущение падающего газа , и в результате образовались планеты . Когда во зникли самые крупные планеты , тот же проце сс повторился в меньших масштабах , создав , таким образом , систем ы спутников . Те ории происхождения Солнечной системы носят ги потетический характер , и однозначно решить во прос об их достоверности на современном э тапе развития науки невозможно . Во всех су ществующих теориях имеются противоречия и нея сные места. Заключение. В современной науке в основе представ лений о строении материального мира лежит системный подход , согласно которому любой о бъект материального мира , будь то атом , пл анета , организм или галактика , может быть рассмотрен как сложное образование , включающее со ставные части , организованные в целос тность . Для обозначения целостности объектов в науке было выработано понятие системы. Система представляет собой совокупность э лементов и связей между ними. Понятие “элементы” означает минимальный , далее уже неделимый к омпонент в рамка х системы . Элемент является таковым лишь п о отношению к данной системе , в других же отношениях он сам может представлять сложную систему. Совокупность связей между элементами обра зует структуру системы. Устойчивые связи элементов определяют упорядоченность системы . Существуют два типа связей между элементами системы - по “горизонтал и” и по “вертикали” Связи по “горизонтали” - это связи координации между одно-порядковыми элементами . Они носят коррелирующий характер : ни одна часть сис темы не м ожет измениться без того , чтобы не изменились другие части. Связи по “вертикали” - это связи субординации , т.е . соподчинения элементов . Они выражают сложное внутреннее устройство системы , где од ни части по своей значимости могут уступа ть другим и подчинять ся им . Вертикальн ая структура включает уровни организации сист емы , а также их иерархию. Исходным пунктом всякого системного иссле дования является представление о целостности , изучаемой системы. Целостность системы означает , что все ее составные части , соед иняясь вместе , образуют уникальное целое , обладающее новыми интегративными свойствами. Свойства системы - не просто сумма свойств ее элементов , а нечто новое , присущее только системе в целом . Например , молекула воды Н 2 O . Сам по себе водород , два атома кото рого образуют данную систему , горит , а кислород (в нее входит один атом ) поддерживает горение . Система же , об разовавшаяся из этих элементов , вызвала к жизни совсем иное , а именно - интегративное свойство : вода гасит огонь . Наличие свойств , присущих системе в целом , но не ее частям , определяется взаимодействием элементов. Итак , согласно современным научным взгляд ам на природу , все природные объекты предс тавляют собой упорядоченные , структурированные , ие рархически организованные системы. В естественных науках выделяются дв а больших класса материальных систем : системы неживой природы и системы живой природы. В неживой природе в качестве структур ных уровней организации материи выделяют элем ентарные частицы , атомы , молекулы , поля , физичес кий вакуум , макроскопичес кие тела , планеты и планетные системы , звезды и звездные системы - галактики , системы галактик - метагалактику. В живой природе к структурным уровням организации материи относят системы доклеточ ного уровня - нуклеиновые кислоты и белки ; клетки как особый у ровень биологической орган изации , представленные в форме одноклеточных организмов и элементарных единиц живого вещес тва ; многоклеточные организмы растительного и животного мира ; надорганизменные структуры , включа ющие виды , популяции и биоценозы , и , наконе ц , биосферу как всю массу живого вещества. В природе все взаимосвязано , поэтому м ожно выделить такие системы , которые включают элементы как живой , так и неживой при роды - биог еоценозы. Естественные науки , начав изучение матери ального мира с наиболее простых непосре дственно воспринимаемых человеком материальных о бъектов , переходят далее к изучению сложнейши х объектов глубинных структур материи , выходя щих за пределы человеческого восприятия и несоизмеримых с объектами повседневного опыта. Применяя системный по дход , естествозн ание не просто выделяет типы материальных систем , а раскрывает их связь и соотнош ение. В науке выделяются три уровня строени я материи. Макромир - мир макрообъектов , размерность которых соотносима с масштабами человеческого опыта : пространст венные величины выражаются в ми ллиметрах , сантиметрах и километрах , а время - в сек ундах , минутах , часах , годах. Микромир - мир предельно малых , непосредственно не наблюдаемых микрообъектов , пространственная разн омерность которых исчисляется от 10 -8 до 10 - 16 см , а время жизни - от бесконечнос ти до 10 -24 с. Мегамир - мир огромных космических масштабов и скоростей , расстояние в котором измеряется световыми годами , а время существования косми ческих объектов - миллионами и миллиардами лет. И хотя на этих уровня х действ уют свои специфические закономерности , микро -, макро - и мегамиры теснейшим образом взаимосвя заны. В настоящее время в области фундамент альной теоретической физики разрабатываются конц епции , согласно которым объективно существующий мир не исчерпыва ется материальным миро м , воспринимаемым нашими органами чувств или физическими приборами . Авторы данных концепц ий пришли к следующему выводу : наряду с материальным миром существует реальность высше го порядка , обладающая принципиально иной при родой по срав н ению с реальностью материального мира . С их точки зрения мир высшей реальности определяет структуру и эволюцию материального мира . Утверждается , что объектами мира высшей реальности высту пают не материальные системы , как в микро -, макро - и мегамирах , а н е кие идеальные физические и математические структур ы , которые проявляются в материальном мире в виде естественнонаучных законов . Эти стру ктуры выступают как носители идеи необходимос ти общезначимости и регулярности выражающих с ущность объективных физически х законов. Но одних законов , порожденных такого р ода физическими и математическими структурами , явно недостаточно для существования материальн ого мира . Необходимо множество программ опред еляющих “поведение” и эволюцию материальных о бъектов . Подобно тому , ка к знание урав нений не обеспечивает решения задачи , для чего нужно еще и знание начальных условий , так и в общем случае , наряду с фу ндаментальными законами , должны существовать допо лнительные к ним сущности - программы.
© Рефератбанк, 2002 - 2017