2 Семестр

«Материя, пространство и время – основные понятия естественных наук».

Тема 1.

1. Взаимосвязь между свойствами Вселенной и возможностью появления в ней разумной жизни антропогенный принцип.

• Первый вывод: жизнь и разумная жизнь нашего типа могут возникнуть во Вселенной во вполне определенный выделенный период – в нашу эпоху, когда есть для этого все условия. Можно сказать, что промежуток времени по порядку величины равен продолжительности жизни средней звезды. Возраст Вселенной примерно равен возрасту звезд, но зарождение жизни возможно только вблизи звезд. Поэтому когда Вселенная станет гораздо старше звезд и звезды потухнут, зарождение и развитие жизни будут уже невозможны и выжить смогут только очень развитые цивилизации. С другой стороны, невозможно зарождение жизни, разума и в эпоху, заметно более раннюю, ибо для этого необходимо появление звезд и длительное, в течение миллиардов лет, их свечение для возможности протекания сложной длительной эволюции.

• Второй вывод: наблюдатели могут появляться только при определенном наборе физических констант, при определенных физических законах. Если и были другие вселенные с иными законами, то они существуют без сложных структур (без наблюдателей), в них никогда не появляется жизни. Наша Вселенная такая, какой мы ее видим, именно потому, что мы есть в ней.

• Третий вывод: физическое пространство почему-то трёхмерно. Если бы природе пришлось много раз пробовать «создавать» вселенные с разными размерностями пространства, то только при N=3 возникали бы возможности для существования связанных систем и свободных тел, связанных и свободных состояний движения электронов в атоме, т.е. для возникновения очень сложных структур жизни.

Атомно-молекулярный уровень. Гипотеза «Большого взрыва». Соединений углерода сотни тысяч, а других химических соединений в сумме 10-20 тысяч.

Физико-химические свойства H2O:

• Растворитель (Дипольный момент – электрическое поле – диссоциация молекул в растворе – распад молекулы на атомы – увеличение скорости химических реакций).

• Огромная теплоемкость (кол-во теплоты, которое нужно сообщить телу для нагрувания на 1 градус С). Стабильность среднесуточных температур на Земле.

• Высокое поверхностное натяжение (выше только у ртути). Обеспечивает поднятие жидкости по капиллярам (у растений), для поддержания нормального состояния почвы.

• Аномальное увеличение объема при замерзаниях (источники воды не замерзают насквозь).

Живое построено C,H,O,N,P,S – 97%. Электрон самая легкая элементраная частица (в 1800 раз легче протона и нейтрона). Если увеличить массу электрона в три раза становится возможна реакция между протонами и электронами p+e=n+v(нетрин).

Тяжелые звезды горят ярко, живут недолго – гравитационная постоянная выше. Легкие звезды – оптимум для жизни – гравитационная постоянная ниже. Графитационная постоянная должна быть такой, чтобы позволяла образовываться и легким и тяжелым звездам.

2. Методология научного познания. Границы научного метода.

Вывод: если в получили что-то, что не лезет в рамки научных представлений, перпроверьте. Всегда нужно пытаться объяснить результат с помощью уже имеющихся данных. Никакая новая теория не отбрасывает старые научные представления. Прежние теории могут быть частными случаями: Ньютон считал свет потоком частиц, затем Фрикель и Гюгенс показывали опыты – свет – волна; в конце 19 века Максвелл показал – свет – электромагнитная волна. Затем выяснилось, что свет поглощается и выделяется порциями, следовательно, корпускулярно-волновой дуализм.

Научный метод (исследование):

• Эксперимент – задали природе вопрос и создали ей условия. Получаем воспроизводимые результаты.

• Выдвижеие гипотезы (должна объяснять результат и предсказать что-то). Все законы – гипотезы. Все законы требуют уточнений.

Галилей – основоположник научного метода, первые пришел к эксперименту.

В средние века человеку казалось, что он сторонний наблюдатель и может всё объяснить. Детерминизм Лапласа. Он говорил: «Дайти мне начальные условия и я вычислю всё прошлое и будущее». Это не так. На многих явлениях природы работает вероятность – принцип особонности нашего мира. Сведения, которые мы можем получить – ограничены. Важно, что истинное научное знание, устанавливается с помощью эксперимента. Мы не можем узнать и проверить точно, что происходило сразу после большого взрыва.

Границы научного метода:

Гипотезы о прошлом подтверждаются следствием из прошлого.

Мы имеем временную границу для научного метода. Он имеет пространственную границу. Нельзя распространять всё на всю Вселенную. Мы говорим только в видимой части Вселенной.

В микромире никакие однозначные предсказания невозможны. Исчезают траектории и многие понятия классической физики.

В процессе исследования природы 3 этапа (сейчас переходим к четвертому):

1) Аристотель в Древней Греции. Наука выделилась в самостоятельную область. Развитие математики. Признание сферичности Земли.

1) Галилей, Ньютон. Доказательство сферичности Земли. Четкое разделение наблюдателя и объекта (человек ставит себя вне природы). Детерминизм Лапласа. Накопление эмперических законов. Растворимость – неправильный процесс.

3) Энштейн. Отказ от центризма. Изменение представлений о пространстве и времени. Все системы отсчета равноправны. Исследование микромира, особенностей много. Не надо составлять образ микромира.

4) Современный этап – Илья Пригожин – лауреат Нобелевской премии – первый поставил вопрос о том, откуда берется эволюция. Кажущееся отсутствие в неживом мире. Эволюция под вопросом. Работы Пригожина позволили выяснить, как шла эволюция. Всё взаимосвязано, человек – элемент мира.