Тема 5

1. Сущность концепции развития

В развитии самоорганизующихся систем любого уровня сложности различают два этапа: эволю­ционный, качественно не меняющий систему, и скачок, выво­дящий ее из кризисного состояния в качественно новое устойчивое состояние с более высоким, чем прежде, уровнем упоря­доченности. Сущность кон­цепции развития можно представить в виде трехчленной формулы: систем­ность, динамизм, самоорганизация.

Системность — это общий системный подход, основанный на том, что Вселенная в доступной человеческим наблюдениям области предстает как самая крупная из известных науке систем, имеющая свою историю от возникновения до наших дней и да­лее. На определенных этапах своего развития Вселенная создает разномасштабные подсистемы (галакти­ка, Солнечная система, планета, биосфера, человек), характеризуемые открытостью и неравновесностью. Внешней средой для системы данного мас­штаба служит материнская система более крупного масштаба, с которой она обменивается энергией и веществом. Внешней сре­дой вещественной Вселенной скорее всего выступает физиче­ский вакуум.

Динамизм — это невозможность существования систем вне развития, вне движения. Это свойство присуще системам любого масштаба.

Самоорганизация. В общем понимании — это присущая мате­рии способность к усложнению элементов и созданию все более упорядоченных структур в ходе своего развития. Конкретное проявление этой способности зависит от уровня сложности сис­темы и условий ее развития. В узком понимании термина само­организация — это скачок, фазовый переход системы из менее в более упорядоченное состояние.

4. Точка бифуркации.

Сложная неравновесная система может перейти из неустойчивого состояния в одно из нескольких устойчивых. В системе, пребывающей в критическом состоянии, развиваются сильные флуктуации (колебания), и одна из них способствует переходу в конкретное устойчивое состояние. Процесс скачка необратим. Критическая точка, в которой наиболее вероятен переход в новое состояние – точка бифуркации.

6.Структура и эволюция Вселенной.

Эволюция Вселенной. В 1963 г. на очень больших расстояниях от нашей галактики, на границе наблюдаемой Вселенной, обнаружены удиви­тельные объекты, получившие название квазаров (см. пункт 11).

Квазары удалены от нас на миллиарды световых лет. Галактики с активными ядрами в среднем распо­ложены ближе. Следовательно, они принадлежат к объектам более позднего поколения, т. е. образовались после рождения квазаров. Возникает вопрос: не явля­ются ли квазары протоядрами будущих галактик, теми «зародышами», вокруг которых впоследствии сформи­ровались десятки и сотни миллиардов звезд — звезд­ные острова Вселенной? При попытке ответить на эти вопросы родилась гипотеза о черных дырах (см. пункт 11).

Сравнительно недавно основные положения кос­мологии базировались на идеях классической физики. Развитие рассматривалось, как медленный и плавный процесс перехода от одного стационарного состояния к другому. Считалось, что звезды постепенно рассеи­вают свое вещество, и оно накапливается в виде ги­гантских туманностей. Туманности сгущаются в звез­ды и т. д. Однако наблюдения последних десятилетий свидетельствуют о том, что в развитии материи во Вселенной играют определенную роль и нестационар­ные процессы, в частности взрывные процессы. Мож­но предполагать, что нестационарные процессы пред­ставляют собой своеобразные поворотные пункты в развитии космических объектов, где совершаются пе­реходы из одного качественного состояния в другое, образуются новые небесные тела — происходит само­организация Вселенной.

Одно из предположений, следующих из концепции самоорганизации, заключается в том, что первоначаль­ный сгусток материи возник из физического вакуума. Физический вакуум – это состояние с минимальной энергией всех физических полей.

Структура Вселенной. Вселенная — это весь существующий материальный мир, безграничный во времени и пространстве и беско­нечно разнообразный по формам, которые принимает материя в процессе своего развития. Часть Вселенной, доступная исследованию астрономическими средства­ми, соответствующими достигнутому уровню развития науки, называется метагалактикой. Она находится в пределах кос­мологического горизонта.

Структура Вселенной — предмет изучения космо­логии, одной из важных отраслей естествознания, на­ходящейся на стыке многих естественных наук: астро­номии, физики, химии и др. Главные составляющие Вселенной — галактики — громадные звездные сис­темы, содержащие десятки, сотни миллиардов звезд. Солнце вместе с планетной системой входят в нашу галактику, наблюдаемую в форме Млечного Пути. Кро­ме звезд и планет галактика содержит разреженный газ и космическую пыль.

Основное «население» галактики — звезды. Мир звезд необыкновенно разнообразен. И хотя все звезды — раскаленные шары, подобные Солнцу, их физические характеристики различаются весьма существенно. Есть, например, звезды—гиганты и сверхгиганты. По своим размерам они значительно превосходят Солнце.

Кроме звезд-гигантов, существуют и звезды-кар­лики, значительно уступающие по своим размерам Сол­нцу. Некоторые карлики меньше Земли и даже Луны. Вещество их отличается чрезвычайно высокой плотно­стью.

Звезды обладают различными поверхностными температурами — от нескольких тысяч до десятков тысяч градусов. Соответственно различен и цвет звезд. Сравнительно «холодные» звезды — с температурой 3 — 4 тыс. градусов — красного цвета. Наше Солнце, с поверхностью, «нагретой» до 6 тыс. градусов, имеет желтоватый цвет. Самые горячие звезды — с темпера­турой, выше 12 тыс. градусов, — белые и голубоватые.

На расстоянии около 2 млн. световых лет от нас находится ближайшая к нам галактика — Туманность Андромеды, которая по своему строению напоминает Млечный Путь, но значительно превосходит его по своим размерам. Туманность Андромеды включает своеобразные спутники — две эллиптические туман­ности, состоящие из огромного числа звезд.

Наша галактика, Туманность Андромеды вместе с другими соседними звездными системами образуют Местную систему галактик. В ее состав входит 16 га­лактик. Диаметр ее больше 2 млн. световых лет.