Современное естествознание о микро-, макро- и мегамирах

Все многообразие известных человечеству объектов и свойственных им явлений обычно разделяется на 3 качественно различных области: микро-, макро - и мегамиры. Есть предложение выделить еще 2 уровня: гипомир (микромир в микромире) и гипермир (сверхмегамир). Однако эти 2 уровня следует считать пока гипотетичными, лишь предсказанными теорией, но еще не ставшими экспериментально наблюдаемыми, достоверно установленными.

Микромир – это мир атомов и элементарных частиц. Атомы характеризуются величинами 10^-8 см. Специфика микромира отражена в разделах физики, основанных на квантовой механике, в т.ч. релятивистской, учитывающей одновременно и квантованность и относительность процессов в микромире, их структурных, пространственно-временных и энергетических характеристик. Сейчас известно около 400 элементарных частиц, отличающихся массой (тяжелые, промежуточные, легкие), спином, электрическим зарядом (заряд кратен наименьшему заряду, присущему электрону), временем жизни (стабильные, квазистабильные, нестабильные). Некоторые из элементарных частиц живут очень короткое время, быстро превращаясь в другие частицы, успевая за время своего существования пролетать расстояния, равные радиусу атомного ядра (10^–12 – 10 ^–13 см). Минимальное время, доступное экспериментальному измерению, характеризуются величиной примерно 10^-26с.

В настоящее время разработка проблемы систематизации элементарных частиц связана с идеей существования кварков – частиц с дробным элементарным зарядом (М. Гелл-Ман). Согласно этой гипотезе, все адроны являются комбинациями кварков, кварки удерживаются внутри адронов глюонным полем. Современные теории исходят из того, что частицы являются точечными объектами, и что четырехмерное пространство-время остается непрерывным и не искривленным вплоть до самых малых расстояний. В действительности указанные предположения, по-видимому, неверны, так как частицы, очевидно, должны быть материальными объектами конечной протяженности, а пространство-время в масштабах 10^-33 см меняет свои свойства под действием гравитации и образует нечто вроде квантов. С философской точки зрения особенно интересными представляются новые подходы к изучению строения материи. Так, с точки зрения Гейзенберга (1901-1976) необходимо основываться не на поиске неделимых частиц, а скорее на выявлении их внутренних связей для объяснения свойств материальных образований. Таким образом, дальнейшего прогресса в познании фундаментальных физических свойств материи следует, видимо, ждать на пути объединения концепций атомизма и дискретности с одной стороны и непрерывности, целостности, системного подхода – с другой.

Макромир - земной мир, привычный для людей, характеризующийся умеренными скоростями и энергиями взаимодействий, мир средних величин. К области макромира относятся те процессы, для которых постоянную Планка (6,62.10^-34 Дж . с) можно считать бесконечно малой величиной, которой допустимо пренебречь, а скорость света с = 3.10⁸ м/с – бесконечно большой величиной, позволяющей отвлечься от временной длительности передачи сигналов, считать взаимодействия систем мгновенными, как бы безвременными.

Мегамир – это мир галактик. Самым большим объектом, установленным наукой, является Метагалактика, включающая все известные скопления галактик. Размеры ее – порядка 10²⁸ см. Такое расстояние свет проходит за 15-20 млрд. лет. Недавно американские ученые уточнили возраст Метагалактики и ее размеры – 13 млрд. 700 млн. лет и 13 млрд. 700 млн. световых лет соответственно. Некоторые исследователи отождествляют Метагалактику с Вселенной в целом, но все больше ученых склоняется к тому, что миров, подобных Метагалактике, во Вселенной множество. Представления о множестве мегамиров ведут к выделению нового уровня в строении Вселенной – гипермира.

Галактики включают сотни миллиардов звезд, туманности, межзвездную среду, космические лучи, электромагнитные волны. Различают спиральные галактики, эллиптические и неправильные. Наша галактика Млечный путь – спиральная галактика с двумя рукавами, выглядит как двояковыпуклая линза, толщина которой 1,5 тыс. световых лет, а диаметр – 100 тыс. световых лет. Ближайшие к нам галактики, видимые невооруженным взглядом, - Магеллановы облака и Туманность Андромеды.

Нет жесткой границы, однозначно разделяющей микро-, макро - и мегамиры. При несомненном качественном различии они связаны конкретными процессами взаимопереходов. Так, наша Земля представляет макромир. Но в качестве одной из планет Солнечной системы она одновременно выступает и как элемент мегамира.