kse

Воззрения древних атомистов победили лишь после длительных споров. После открытия в XVII в. вакуума представления о пустом пространстве стали приобретать сторонников.

Наиболее отчетливую формулировку в Новое время определение пространства и времени получило в труде И. Ньютона «Математические начала натуральной философии», в котором он развивает концепцию абсолютного и относительного пространства и времени.

Вэтом труде абсолютное пространство и время определились как некоторые самодовлеющие сущности. Абсолютное пространство— это вместилище самого себя и всего существующего, а время — вместилище событий. Они существуют вне и независимо от каких-либо материальных процессов, как те универсальные условия, в которые помещена материя. Абсолютное пространство трехмерно, непрерывно, неподвижно, бесконечно, однородно и изотропно. Абсолютное время ни от чего не зависит, ход событий не влияет на течение времени. Время одномерно, непрерывно, везде одинаково, бесконечно, однородно.

Кроме того, И. Ньютон считал, что существует еще относительное пространство, которое определяется чувствами и является ограниченно подвижной частью относительно некоторых тел. Относительное время по И. Ньютону — это обыденное время, постигаемая чувствами внешняя мера продолжительности (час, день, месяц, год).

Иных взглядов придерживался в своей философии Г. Лейбниц. Он считал, предустановленная гармония возможна в каждом из потенциально возможных миров, создаваемых Богом. Лейбниц Г. рассматривал пространство как порядок сосуществования тел, а время — как порядок отношений и последовательность событий. Это понимание составило сущность реляционной концепции пространства и времени, которая противостояла их пониманию как абсолютных и независимых ни от чего реальностей, подвластных только Богу.

Некоторые философы (Беркли, Мах, Авенариус) ставили пространство и время в зависимость от человеческого сознания, выводили их из способности человека переживать и упорядочивать события, располагать их одно подле другого. Кант рассматривал пространство и время как априорные (опытные) формы чувственного созерцания, вечные категории сознания, аргументируя это ссылкой на стабильность геометрии Эвклида в течение двух тысячелетий.

Т.о., в основе первых лежало представление о том, что пространство и время не зависят от свойств материальных тел и от особенностей их движения.

Для описания пространства и времени использовалась созданная еще в античной Греции (III в. до н.э.) геометрия Эвклида. Им было составлено обширное сочинение в 13 томах, известное под названием «Начала». Практически до конца XVIII столетия «начала» представляли собой основу геометрических знаний.

Согласно геометрии Евклида через каждую точку на плоскости можно провести

только одну линию, параллельную данной. Сумма внутренних углов любого треугольника равна 180 0 и не зависит от его размеров, а все пространство как бы пронизано незримыми гигантскими плоскостями, через любые две точки которых можно провести идеально ровную прямую линию.

Новую неевклидову геометрию почти в одно и то же время создали русский математик Н.И. Лобачевский, венгр Я. Больяй и немец К. Гаусс. Они показали, что возможно такое пространственное построение, при котором через точку вне прямой можно

провести пучок не пересекающихся с ней линий, а сумма углов треугольника зависит от его размеров и может быть меньше 180 0 . Оказалось, что в новой геометрии эта величина существенно зависит от линейных размеров треугольников.

Вмалых областях новая геометрия практически совпадает с геометрией Евклида, но в больших они существенно отличаются.

И Н.И. Лобачевский, и К. Гаусс ясно ставили вопрос об отношении новой геометрии к физической реальности. Они старались выяснить, какой геометрией описывается реальное пространство: евклидовой или новой? Для этого К. Гаусс измерял

51

сумму углов треугольника, образованного тремя горными вершинами, а Н.И. Лобачевский выбрал значительно больший треугольник. Он проводил астрономические измерения, используя два положения Земли на орбите и далекую звезду, измеряя, параллаксы звезд (поэтому он назвал свою геометрию «воображаемой» или «звездной»).

Однако ни измерения К. Гаусса, ни астрономические наблюдения Н.И. Лобачевского не дали ответа на поставленный вопрос, потому что в то время точность астрономических измерений была недостаточной. Ни К. Гауссу, ни Я. Больяй, ни Н.И. Лобачевскому не удалось найти окончательного доказательства логической непротиворечивости построенной геометрии.

Первое доказательство этой непротиворечивости было дано лишь в 70-е гг. XIX в. итальянским геометром Э. Бельтрами и немецким математиком Ф. Клейном. Они заменили понятия прямых (кратчайших линий в мире Евклида) на геодезические линии (экстремальные кривые) на гиперповерхности. Затем Г. Риман впервые указал на возможность геометрического пространства конечной протяженности. А В. Клиффорд высказал гипотезу о возможной связи электромагнитного поля и геометрии пространства. Он еще более определенно, чем Г. Риман поставил вопрос о возможном проявлении искривленности пространства. При этом он отметил три типа проявления кривизны и все они в последствии нашли естественное воплощение в общей теории относительности.

К началу XX в. были подготовлены все условия для создания теории относительности А. Эйнштейна. В 1905 г. он завершил построение специальной теории относительности (СТО). В ней было доказано, что в реальном физическом мире пространственные и временные интервалы меняются при переходе от одной системы отсчета к другой. Когда скорости движения малы по отношению к скорости света, можно приблизительно считать, что размеры тел и ход времени остаются одними и теми же. Но, когда речь идет о движениях со скоростями, близкими к скорости света (300 000 км / сек), то изменение пространственных и временных интервалов становится заметным. При увеличении относительной скорости движения системы отсчета до 300 000 км/сек пространственные интервалы сокращаются, а временные растягиваются. Т.е., время как бы замедляет свой ход в быстродвижущихся системах.

Идеи СТО получили дальнейшее развитие и конкретизацию в общей теории относительности (ОТО), которая была создана А. Эйнштейном в 1916 г. В этой теории было показано, что геометрия пространства – времени определяется характером поля тяготения, которое, в свою очередь, определено взаимным расположением тяготеющих масс. Вблизи больших тяготеющих масс происходит искривление пространства (его отклонение от евклидовой метрики) и замедление хода времени.

Теория относительности обнаружила еще одну существенную сторону пространственно - временных отношений материального мира. Она выявила глубокую связь между пространством и временем, показав, что в природе существует единое пространство – время, а отдельно пространство и отдельно время выступают как его своеобразные проекции, на которые оно по-разному расщепляется в зависимости от характера движения тел.

2.5.2. Свойства пространства и времени Всеобщие свойства пространства – времени:

1.Объективность (независимость от человеческого сознания и сознания всех других разумных существ в мире);

2.Абсолютность (как универсальные формы бытия материи, они проявляются на всех структурных уровнях существования материи);

3.Неразрывная связь друг с другом и с движением материи; 4.Количественная и качественная бесконечность (неотделимая от структурной

бесконечности материи).

52

Но пространство и время, наряду с общими характеристиками, имеют также и специфические свойства, относящиеся только к пространству или только ко времени.

Свойства отдельно пространства:

1.Протяженность, означающая рядоположенность, сосуществование, связь различных элементов (точек, отрезков, объемов), возможность прибавления или уменьшения элементов. Протяженной можно считать любую систему, в которой возможны изменения характера связей и взаимодействий составляющих ее элементов, их числа, взаимного расположения и качественных особенностей. Протяженность тесно связана со структурностью материальных объектов, обусловлена взаимодействием между составляющими тела элементами материи.

2.Связность и непрерывность, Они проявляются как в характере перемещений тел от точки к точке, так и в распространении воздействий через различные материальные поля. Связность означает отсутствие каких-либо «разрывов» в пространстве.

3.Относительная прерывность. Она проявляется в раздельном существовании материальных объектов и систем, имеющих определенные размеры и границы, в существовании многообразных структурных уровней материи с различными пространственными отношениями.

4.Трехмерность. Все материальные процессы и взаимодействия реализуются в пространстве трех измерений. Три измерения являются тем необходимым и достаточным минимумом, в рамках которого могут осуществляться все типы взаимодействий материальных объектов. В 20-е гг. австралийский физик П. Эренфест показал, что трехмерность пространства является условием существования устойчивых связанных систем, состоящих из двух тел. В пространстве более трех измерений такие системы невозможны, в нем не существовало бы замкнутых орбит планет и не могли бы образовываться планетные системы. Кроме того, только в трехмерном пространстве возможно образование электронных оболочек вокруг ядра, существование атомов, молекул и макротел.

В современных концепциях супергравитации вводится представление о 10-мерном пространстве. Эти представления допускают предположение, что при рождении нашей Метагалактики только 4 из 10 измерений пространства – времени обрели макроскопический статус, а остальные оказались как бы свернутыми (компактифицированными) в глубинах микромира, в областях 10 -33 см. Их можно обнаружить, только проникнув в эти области, но там мы столкнемся с принципиально иными мирами.

5.Единство метрических и топологических свойств. Метрика может быть различной

— евклидовой и неевклидовой. Причем возможно много разновидностей неевклидовых пространств с различными значениями кривизны. Топологические свойства характеризуют связность, трехмерность, непрерывность, неоднородность, бесконечность пространства, его единство со временем и с движением. Абстрактные пространства, допускающиеся в математике, могут быть неметрическими, но в материальном мире такого рода пространств не обнаружено на всех известных структурных уровнях.

К свойствам отдельно времени относятся:

1.Длительность — как последовательность смены состояний, возникновение за каждым данным интервалом времени последующих. Никакой процесс в природе не может происходить мгновенно, он обязательно длится во времени, что обусловлено конечной скоростью распространения взаимодействий и изменения состояний.

2.Вечность — как бесконечная последовательность интервалов бытия. 3.Необратимость — однонаправленное изменение от прошлого через настоящее к

будущему.

4.Одномерность — линейная последовательность событий, генетически связанных между собой. Если бы время имело не одно, а два, три и больше измерений, то это означало бы, что параллельно нашему миру существуют аналогичные и никак не связанные с ними

53

мира – двойники, в которых те же самые события разворачивались бы в одинаковой последовательности. Но для таких допущений нет никаких оснований.

5. Множественность — как отсутствие единого времени. Существует собственное время развития системы, глобальное время эволюции, мировое время, психологическое время.

2.5.3.Качественное многообразие форм пространства – времени Специфические пространственно – временные структуры характеризуют три

основные сферы материального мира — неживую природу, жизнь и общество.

Всвою очередь, в неживой природе существуют особенности физического пространства – времени в мега-, макро- и микромире.

Влокальных областях макромира, когда можно абстрагироваться от искривления пространства – времени вблизи больших тяготеющих масс, пространство – время характеризуется евклидовой геометрией.

Вмасштабах галактик и Метагалактики (мегамир) существенную роль начинает играть кривизна пространства – времени, связанная с взаимодействием тяготеющих масс. Характер кривизны пространства Метагалактики зависит от средней плотности в ней вещества и полей.

Вмикромире, по-видимому, в областях 10 –33 см и 10 –43 см пространство и время становятся дискретными и дальнейшее их деление невозможно.

Становление Метагалактики означало формирование пространства – времени макро

-и мегамира из пространственно – временных структур микромира. Точно так же, как в процессе развития появляются новые виды материи и формы ее движения, возникают и соответствующие им типы пространственно – временных структур.

Вживой природе существует особая форма пространства – времени. Она называется биологической. Она как бы вписывается во внешнее пространство – время неживой природы. Биологическое пространство — ниша жизни любого живого организма, биологическое время — время, связанное с их жизненными проявлениями. Особенности биологических пространственно – временных структур проявляются на разных уровнях организации живого.

Пространственную организацию живых молекул характеризует асимметрия «левого» и «правого» в группировках атомов. В живых системах имеются только «левосторонние» формы некоторых молекул. Эта особенность пространственных характеристик живых систем известна уже давно, но пока не получила общепринятого объяснения.

Любой живой организм существует одновременно в двух разных мирах — в мире ньютоновской классической механики и в микромире с законами квантовой механики.

Возникновение социально организованной материи способствовало формированию новых, качественно специфических пространственно – временных структур.

Пространственные структуры, характеризующие общественную жизнь, не сводятся ни к пространству неживой природы, ни к биологическому пространству. Здесь возникает особый тип пространственных отношений, в котором воспроизводится и развивается человек как общественное существо.

Социальное пространство, вписанное в пространство биосферы и космоса, обладает особым человеческим смыслом. Оно функционально расчленено на ряд подпространств, характер которых и их взаимосвязь исторически меняются по мере развития общества.

Специфика социального пространства тесно связана со спецификой социального времени, которое является внутренним временем общественной жизни и как бы вписано во внешнее по отношению к нему время природных процессов.

Социальное время является мерой изменчивости общественных процессов, исторически возникающих преобразований в жизни людей.

54

Следует отметить, что хотя мы подразделяем пространство и время на три больших категории (существование их в неживой природе, в жизни и в обществе), это не дает основания считать, что каждый живой организм существует в своем особом биологическом пространстве, как в футляре, или что темпы и ритмы в социальных и биологических системах никак не коррелируются с вращением Земли вокруг своей оси и вокруг Солнца, с темпами и ритмами природы.

Такие утверждения противоречили бы материальному единству мира, а также очевидным фактам жизни. Во всех биологических и социальных системах проявляются указанные выше всеобщие свойства пространства – времени.

Соотношение между пространственно – временными свойствами физических, биологических и социальных систем совсем не такое, как между формами их движения. Здесь единства гораздо больше, чем различия, т.к. пространственно – временные отношения каждой малой системы включены в качестве компонентов в пространственно – временные отношения большей по масштабам системы, находятся с ними в неразрывной связи и обусловленности.

Контрольные вопросы

1.Как понимается пространство и время в современной науке?

2.Какие представления о пространстве и времени существовали в доньютоновский

период?

3.Как трактовал И. Ньютон пространство и время?

4.Какая геометрия использовалась для характеристики пространства до XIX в.? 5.Почему возникла новая геометрия, кто ее автор?

6.В чем разница между геометрией Евклида и Н.И. Лобачевского?

7.Что значит искривленное пространство по Н.И. Лобачевскому, как Вы себе представляете искривленное пространство?

8.Какие представления о пространстве и времени стали определяющими в теории относительности А. Эйнштейна?

9.К каким новым выводам приводит теория относительности А. Эйнштейна? 10.Какими свойствами обладают пространство и время?

11.В чем заключаются особенности биологического пространства и времени? 12.В чем заключается специфика социального пространства и времени?

Литература

1. Девис П. Пространство и время в современной картине Вселенной.– М., 1979. 2.Дубровский В.Н. Классическая гравитационная концепция пространства - времени

//Философ. науки. — 1990, № 10.

3.Моисеева Н.И. Время в нас и время вне нас. — Л., 1991. 4.Пространство и время. — Киев, 1994.

Контрольные задания к теме 2.5.

№1. Придумайте символы пространству и времени.

№2. Изобразите с помощью схемы свойства пространства и времени.

№3. Изобразите качественное многообразие форм пространства и времени в виде

таблицы.

№4. Дайте определение а) пространству; б) времени.

№5. Укажите, кто из ученых античности признавал существование материи, но отрицал понятие пространства и времени.

№6. Дайте определение пространства и времени по И. Ньютону.

№7. Выберите правильный ответ.

Какое пространство описывалось геометрией Лобачевского – Гаусса – Больяй? а) геометрическое; б) искривленное; в) математическое.

№8. Поясните, в чем сущность СТО А. Эйнштейна.

№9. Укажите, кому принадлежит представление о том, что пространство — вместилище вещей, арена движения тел.

55

№ 10. Объясните, почему изменяются размеры космического корабля, летящего со скоростью света.

ТЕМА 2.6. ПРОБЛЕМЫ СОВРЕМЕННОЙ КОСМОЛОГИИ

2.6.1. Предмет космологии, сложность ее объектов Космология — это наука о космосе. Она исследует Вселенную и Метагалактику как

связное физическое целое, описывая состояния и закономерности наблюдаемых их частей. Космология основывается на астрономических наблюдениях, общей теории относительности, физике микропроцессов и высоких плотностей энергии, релятивистской термодинамике и ряде других новейших физических теорий.

Современная космология возникла в начале нашего века. В это время стали использоваться новые крупные телескопы, получили развитие астрофотография, спектроскопия, радиоастрономия, рентгеновская астрономия, гамма – астрономия и другие методы исследований. Успехи наблюдательной астрономии позволили определить скорости движения далеких звездных систем - галактик и измерить расстояния до них, выяснив тем самым распределение и движение вещества во Вселенной в больших масштабах.

Фундамент современной космологии был заложен задолго до ее возникновения как науки. После Птолемея и Аристотеля, которые считали Землю центром мирозданья, пришел Н. Коперник, который поместил в центр Вселенной Солнце, а Землю — на третью рядовую орбиту около него. Затем Д. Бруно высказал, опережая современников на столетия, мысль о множественности обитаемых миров и об отсутствии царственного центра во Вселенной.

Но только в XIX веке люди узнали, что звезды — это далекие солнца, столь же огромные и жаркие, как наше дневное светило, а порой и превосходящие его.

И хотя было уже очевидно, что в звездах должны происходить бурные процессы высвобождения энергии, а термодинамика вступала в эпоху расцвета, инертная мысль цеплялась за постулаты о неизменности и одинаковости мира всегда и повсюду. Это был так называемый «абсолютный космологический принцип».

Так космология брала старт, но главные ее открытия были еще впереди.

2.6.2. Современные идеи о структурной организации материи в космосе В структурной организации материи в космосе совершенно особое место занимают

звезды. Звезды — это огромные плазменные тела, стянутые электромагнитными гравитационными полями. В их недрах протекают ядерные реакции, в ходе которых одни частицы превращаются в другие. За счет этого звезды постоянно излучают энергию.

Особым типом макротел в космосе следует считать планеты. Планеты — тела со сложной внутренней структурой, имеющие ядро, литосферу, а в ряде случаев атмосферу и гидросферу. Звезды и планеты составляют планетные системы.

Огромное скопление звезд, планетных систем, межзвездной пыли и газа, взаимодействующих между собой, образуют особые объекты, которые называются Галактиками.

Земля принадлежит к одной из таких Галактик, которая представляет собой гигантскую эллипсовидную спиралеобразную систему. Основная масса звезд, относящихся к нашей Галактике, сосредоточена в диске размером 100 000 тыс. световых лет. Наше Солнце находится на окраине Галактики и вращается вокруг ее ядра, делая полный оборот за 200 млн. лет. Это так называемый галактический год.

Ядро нашей Галактики состоит из очень плотного скопления звезд, разогретого межзвездного газа и пыли, а возможно, и из гипотетически сверхплотных тел, его мы непосредственно наблюдать не можем. Солнце движется в настоящее время в той части галактического пространства, где ядро закрыто от Земли обширной пылевой туманностью. Через несколько миллионов лет Земля выйдет из этого «экрана», и тогда она будет подвержена излучениям, идущим от ядра.

56

В настоящее время ядро нашей Галактики спокойное. Оно излучает постоянный поток энергии. Но не исключено, что через определенный промежуток времени ядро нашей Галактики может проявить взрывную активность.

Сегодня важно осознать, что и земная жизнь, и человечество как ее часть зависят от организации космоса. Поэтому познание принципов его организации столь необходимо для понимания и происхождения земной жизни, и наших взаимоотношений с природой.

Мир Галактик во Вселенной довольно разнообразен. Таких Галактик как наша (спиральных) около 80%. Кроме них существуют неправильные, имеющие достаточно произвольные геометрические очертания. Число звезд в них может довольно сильно

представляют собой особые объекты, обладающие свойствами целостности. Галактики, их скопления и сверхскопления — это элементы ячеистой структуры. Крупные скопления расположены в узлах ячеек.

Метагалактика — система взаимодействующих скоплений Галактик. При этом взаимодействуют они так, что удаляются друг от друга с очень большими скоростями. И чем дальше отстоят они друг от друга, тем больше скорость их взаимного разбегания. Этот процесс называется расширением Метагалактики и представляет ее особое системное свойство, определяющее ее бытие.

Сложные взаимоотношения всех вышеперечисленных космических материальных структур образуют многоярусную крупномасштабную Большую Вселенную — материальный мир с его бесконечным разнообразием форм и видов материи.

2.6.3. Космологические модели Вселенной

Вклассической космологии, которая основывалась на механике Ньютона, идеях Канта, Ламберга, Шарлье, а также данных внегалактической астрономии, принималась модель иерархической структуры Вселенной в виде бесконечной последовательности систем все возрастающих масштабов. Однако эта модель была плохо обоснована и не учитывала того факта, что с возрастанием размеров систем и увеличением расстояний между ними гравитационные силы, уменьшающиеся пропорционально квадрату расстояния, оказывались, начиная с некоторых масштабов, уже недостаточными для удержания галактик и их скоплений в еще больших системах. Эти системы, если бы они существовали, со временем неизменно распались бы на элементы.

Вдальнейшем А. Эйнштейн разрабатывает «статическую» модель Вселенной. В основе этой модели лежит вывод об однородности распределения галактик во Вселенной и стационарности (постоянстве) Вселенной во времени. Однако эта модель противоречила законам и уравнению тяготения. Эйнштейн А. изменил даже уравнение, учтя космические силы отталкивания неизвестной природы, уравновешивающие силы тяготения. Но и таким путем не удалось достичь полной статичности Вселенной.

В1922 г. советский математик А.А. Фридман предложил иную физическую модель Вселенной. Он отказался от предположения о статичности Вселенной, но принял допущение об однородности и изотропности распределения вещества. Из модели следовало, что Вселенная нестационарна и ее пространство обладает переменной во времени кривизной, одинаковой во всех малых масштабах.

А.А. Фридман допускал три возможных следствия из своей модели: 1.Вселенная и ее пространство расширяются с течением времени; 2.Вселенная сжимается; 3.Во Вселенной чередуются через большие промежутки времени циклы сжатия и расширения.

В1926 г. американский астроном Э. Хаббл открыл при исследовании спектров далеких галактик красное смещение спектральных линий, что было истолковано как свидетельство взаимного удаления друг от друга галактик со скоростью, которая возрастает

срасстоянием. После этого вывод А.А. Фридмана о нестационарности Вселенной получил

57

подтверждение, и в космологии утвердилась модель расширяющейся Вселенной. Дополнительным аргументом в ее пользу явилось открытие в 1965 г. американскими астрономами А. Пензиас и Р. Вильсон реликтового радиоизлучения. Оно рассматривается как отдаленное следствие первичного грандиозного взрыва, который и породил наблюдаемую Вселенную.

2.6.4. Гипотеза Большого взрыва и эволюция Вселенной Согласно модели расширяющейся Вселенной около 20 млрд. лет назад все вещество

находилось в состоянии сингулярности — в точечном объеме с бесконечной плотностью. Предполагается, что в результате гравитационного коллапса всей материи произошло разрушение атомных ядер, элементарных частиц и других возможных микрообъектов и сжатие материи в точку с бесконечной плотностью.

Причины возникновения сингулярности, характер пребывания материи в этом состоянии, а также причины большого взрыва и перехода к расширению считаются до сих пор неясными.

Современная наука допускает, что рождение Вселенной произошло из «ничего», т.е. самопроизвольного возникновения ее из возбужденного вакуума. Эксперименты квантовой механики свидетельствуют, что вследствие возбуждения в физическом вакууме образуется сначала поле, а из него — вещество. Советский физик Г.А. Гамов разработал горячую модель Вселенной. По его мнению, в начале расширения после взрыва в очень горячей плазме (с температурой больше 40 – 50 миллиардов градусов) происходили бурные реакции между элементарными частицами. В то время температуры были настолько велики, что сложных атомных ядер быть не могло, они моментально были бы разбиты. Вселенная представляла собой «пену» — смесь пространства, времени, "черных дыр" и "ничто". Затем стали образовываться частицы — они рождались парами из излучения и при испарении "черных дыр". Единое поле распалось, стали образовываться сначала сильное, а затем и другие фундаментальные взаимодействия.

Через 10 - 48 сек. от начала сингулярности началось рождение частиц и античастиц, а через 10 – 6 сек. — возникновение протонов и антипротонов и их аннигиляция (взаимопревращение, уничтожение), т.е. превращение материи из одного вида в другой.

Через 1 сек. после начала расширения стали рождаться и аннигилировать электронно-позитронные пары. Через 1 мин. начался ядерный синтез и образование ядер дейтерия и гелия. На их долю пришлось около 30 % от массы оставшихся протонов (это согласуется с наблюдаемой концентрацией гелия в космосе).

Образование более тяжелых элементов модель не объясняет, т.к. для их синтеза не хватает времени в процессе расширения. Предполагается, что эти элементы образовались в последующей эволюции звезд в результате термоядерных реакций в их недрах. Тяжелые элементы выбрасывались в межзвездное пространство, где со временем концентрировались в газопылевые облака, их которых образовались звезды второго поколения (типа Солнца) и планеты вокруг них.

Через 300 000 лет после «большого взрыва» произошло отделение излучения от вещества. Вселенная стала прозрачной, а в последующие миллиарды лет начали формироваться галактики, первичные звезды в шаровых скоплениях и звезды второго поколения в спиральных рукавах галактик. Земля возникла около 4.6 млрд. лет назад, а жизнь на ней — около 3 млрд. назад.

Дальнейшая картина эволюции Вселенной рисуется неоднозначно. Если средняя критическая плотность вещества во Вселенной меньше 6 . 10 -30 г/ см3 , то расширение Вселенной будет продолжаться неограниченно. Если же она больше этого значения, то

58

значения. Но эта величина ненадежна, т.к. неясна масса скрытого вещества и излучения (черных дыр, угасших звезд, нейтрино и т.д.).

Все это лишь подчеркивает чрезвычайную сложность разработки теории крупномасштабной структуры и эволюции Вселенной. Физическая Вселенная предстает в настоящее время в единстве трех разнообразных пластов реальности – микрокосма, макрокосма и мегакосма, познание которых требует синтеза квантовых, релятивистских и термодинамических концепций в единой теории крупномасштабной структуры и эволюции Вселенной.

Контрольные вопросы

1.Что изучает космология?

2.Какие этапы прошла космология в своем развитии?

3.Какие физические модели Вселенной были разработаны в космологии? 4.Чем стационарная Вселенная отличается от нестационарной?

5.Что такое «возбужденный вакуум»?

6.Как Вы понимаете модель Вселенной по Фридману?

7.Когда и как произошел большой взрыв?

8.Что такое сингулярность?

9.Как происходило возникновение Вселенной с точки зрения современной науки?

Литература

1.Вайнберг С. Первые три минуты: современный взгляд на происхождение Вселенной. — М., 1981.

2.Грюнбаум А. Происхождение против творения в физической космологии // Вопросы философии. — 1995. — № 2.

3.Левитан Е.П. Эволюционизирующая Вселенная. — М., 1993. 4.Новиков И.Д. Происхождение Вселенной. — М., 1994.

Контрольные задания по теме 2.6.

№1. Дайте определения и сравните понятия а) «космология», б) «космогония», в) «космонавтика», г) «астрономия».

№2. Самостоятельно изучив указанную литературу, подготовьте ответы на три

темы.

Тема 1. «Происхождение и эволюция звезд»:

1.Левитан Е. Чем отличаются звезды от планет // Наука и жизнь. — 1993. — № 8. 2.Новиков И.Д. Черные дыры и Вселенная. — М., 1985.

3.Шкловский И.С. Звезды: их рождение, жизнь и смерть. – М., 1984. Тема № 2. «Происхождение и развитие Солнечной системы»: 1.Войткевич Г.В. Химическая эволюция Солнечной системы. — М., 1979. 2.Солнечная система / Под ред. В.И. Морозова. — М., 1978.

3.Уипо Ф.Л. Семья Солнца. — М., 1987. Тема № 3. «Происхождение и развитие Земли»:

1.Войткевич Г.В. Рождение Земли. — Ростов – на Дону, 1996. 2.Монин А.С. История Земли. — М., 1987.

3.Новиков Э.А. Планета загадок.— Л., 1987.

№3. Поясните, что такое сингулярность.

№4. Назовите автора модели а) однородной, изотропной и нестационарной Вселенной; б) горячей Вселенной.

№6. Укажите, какое вещество является а) дефицитом на Венере; б) аналогом гидросферы на Марсе.

№7. Поясните, кто и когда подтвердил своими открытиями модель Вселенной по

Фридману.

№8. Расскажите, из чего состоит Солнечная система.

№9. Выберите правильный ответ.

Солнце является … а) белым карликом; б) красным гигантом; в) желтой звездой.

59

№ 10. Объясните значение открытий космологии, космонавтики и астрономии для формирования научного мировоззрения.

ТЕМА 2.7. ОСНОВНЫЕ КОНЦЕПЦИИ В СОВРЕМЕННОЙ ХИМИИ

2.7.1. Становление и развитие химической картины мира Химия — наука о веществах и их превращениях. Возникновение химии как

самостоятельной науки обычно относят к XIX в., хотя химические представления всегда входили в качестве составной части естественнонаучных взглядов на природу.

Всвоей практической деятельности человек имеет дело с веществом и его превращениями в течение многих тысячелетий: добывание и поддержание огня, хранение пищевых продуктов и приготовление пищи, получение металлов из руд, выделка шкур, крашение и т.д.

Химическое искусство возникло в глубокой древности и его трудно отличить от производства. Т.о., корни химии проросли в плодородной почве практики.

Само слово «химия», по всей вероятности, связано с очень древними понятиями, обозначающими наливание, настаивание. У древних греков слово «химия» означало литье и смешивание; у древних китайцев — золото; у древних египтян — чернозем, черная земля. Полагают, что современное название химии произошло от позднелатинского chimia и является интернациональным.

Первыми, наиболее последовательными химическими взглядами на природу, дошедшими до нас из глубины человеческой истории, являются воззрения древних греков (V

—III вв. до н. э.). Здесь отчетливо выделялись два направления: атомистические представления и учение об элементах (всеобщих началах или стихиях). Оба эти направления носили либо абстрактный и умозрительный, либо слишком наивный характер и имеют мало общего с современными представлениями об атомах, молекулах, химических элементах.

IV — XVI вв. — стали периодом господства алхимии. В этот период широкое распространение получило учение Аристотеля, которое корнями уходит еще в IV в. до н. э. Аристотель считал, что первоначалом всех вещей являются огонь, воздух, вода, и еще 5-й элемент, который проникает во все вещи и имеет эфирную, духовную природу.

Всредневековье церковь поддерживала учение Аристотеля, признавая его священным, и в то же время преследовала атомистические представления как еретические и безбожные.

Пятому элементу, введенному Аристотелем, алхимики приписывали особый смысл. Пятая сущность — квинтэссенция — вызывает взаимные превращения остальных элементов и, следовательно, может превращать обычные металлы в золото и серебро, излечивать болезни, возвращать молодость. Ее также называли «философским камнем», «эликсиром здоровья», «универсальным растворителем».

Наивысшего развития алхимия достигла в трех основных своих типах: греко – египетском, арабском и западноевропейском. Родиной алхимии был Египет и связано это с производством металлов, получением сплавов, изготовлением драгоценных изделий и монет. С VIII в. н. э. в двух направлениях развивается арабская химия. Одни арабские алхимики предпринимали попытки трансмутации золота, другие искали эликсир жизни, дававший бессмертие.

На Западе (в Европе) алхимия появилась благодаря крестовым походам, и очень многое заимствовала от арабов. Наиболее глубокий след алхимия Запада оставила в период с XI по XVI вв. За это время был описаны некоторые химические вещества (серная и азотная кислоты, хлористый натрий, селитра).

Западные алхимики стали изучать продукты брожения вина и уксуса и впервые стали изготовлять из крепких вин и водки путем перегонки чистый спирт. Отсюда пошло создание аппаратов для перегонки, а также связанных с нагреванием на прямом огне, на водяной бане, для выпаривания, фильтрования, кристаллизации, настаивании и возгонке. Так

60