Значение периодической системы

Периодическая система Д. И. Менделеева стала важнейшей вехой в развитии атомно-молекулярного учения. Благодаря ей сложилось современное понятие о химическом элементе, были уточнены представления о простых веществах и соединениях.

Прогнозирующая роль периодической системы, показанная ещё самим Менделеевым, в XX веке проявилась в оценке химических свойств трансурановых элементов.

Разработанная в XIX в. в рамках науки химии, периодическая таблица явилась готовой систематизацией типов атомов для новых разделов физики, получивших развитие в начале XX в. — физики атома и физики ядра. В ходе исследований атома методами физики было установлено, что порядковый номер элемента в таблице Менделеева (атомный номер) является мерой электрического заряда атомного ядра этого элемента, номер горизонтального ряда (периода) в таблице определяет число электронных оболочек атома, а номер вертикального ряда — квантовую структуру верхней оболочки, чему элементы этого ряда и обязаны сходством химических свойств.

Появление периодической системы открыло новую, подлинно научную эру в истории химии и ряде смежных наук — взамен разрозненных сведений об элементах и соединениях появилась стройная система, на основе которой стало возможным обобщать, делать выводы, предвидеть.

17. Представления об устройстве Вселенной. Космологические парадоксы как результат не учета всех физических факторов. Закон Хаббла <Красного смещения> спектров далеких галактик. Вселе́нная — фундаментальное понятие астрономии, строго не определяемое, включает в себя весь окружающий мир^[1][2][3]. На практике под Вселенной часто понимают часть материального мира, доступную изучению естественнонаучными методами^[4].

Такое определение включает в себя две сущности: умозрительная, философская, и нечто материальное, доступное наблюдениям в настоящее время или в обозримом будущем. Если автор различает эти сущности, то следуя традиции, первую называют Вселенной, а вторую — астрономической Вселенной или Метагалактикой (в последнее время этот термин практически вышел из употребления).

В историческом плане для обозначения «всего пространства» использовались различные слова, включая эквиваленты и варианты из различных языков, такие как «небесная сфера», «космос», «мир». Использовался также термин «макрокосмос», хотя он предназначен для определения систем большого масштаба, включая их подсистемы и части. Аналогично, слово «микрокосмос» используется для обозначения систем малого масштаба в составе гораздо большей системы, частью которой является исходная система.

Любое исследование, любое наблюдение, будь то наблюдение ребёнка за кошкой, физика — за тем, как раскалывается ядро атома, или астронома, ведущего наблюдения за далёкой-далёкой галактикой — всё это наблюдение за Вселенной, а если быть точным — за отдельными её частями. Эти части служат предметом изучения отдельных естественных наук, а Вселенной в максимально больших масштабах, и даже Вселенной как единым целым занимаются астрономия и космология.

Наименьшим структурным элементом Вселенной считаются звёзды. Именно в их недрах родились почти все атомы химических элементов, отличные от водорода и гелия. Между звёзд находится межзвёздное вещество, которое, по сути, является тем же веществом, из которого образуются звёзды. При переходе к более широкому масштабу появляется такой структурный элемент как звёздные скопления, сильно влияющие на концентрацию межзвёздного вещества. Следы такого взаимодействия могут оставаться видимыми на протяжении миллиардов лет.

На следующем масштабе находятся галактики. Практически все процессы звездообразования происходят в них. Некоторые структурные элементы, к примеру, как бар, влияют на распределение межзвёздного вещества в самых больших масштабах. Также на этом масштабе начинает проявлять себя тёмное вещество, в первую очередь это проявляется на орбитах звёзд и звёздных скоплений На самом большом масштабе появляются скопления галактик, сверхскопления и тёмная энергия. Именно их гравитационное поле, сложенное вместе, порождает явления космологического красного смещения.

Космологические парадоксы — затруднения (противоречия), возникающие при распространении законов физики на Вселенную в целом или достаточно большие её области.

Фотометрический парадокс (парадокс Шезо — Ольберса, название по имени швейцарского астронома Ж. Шезо, 1744, и немецкого астронома Г. В. Ольберса, 1826) состоит в том, что классическая физика затрудняется объяснить, почему ночью темно: если повсюду в бесконечном пространстве^[1] стационарной Вселенной (или хотя бы в достаточно большой её области) имеются излучающие звёзды, то в любом направлении на луче зрения должна оказаться какая-нибудь звезда и вся поверхность неба должна представляться ослепительно яркой, подобной, например, поверхности Солнца. Это противоречие с тем, что наблюдается в действительности, и называлось фотометрическим парадоксом. Парадокс решается при учёте одного из следующих факторов:

• Вселенная не бесконечно древняя;

• Вселенная пространственно ограничена и не замкнута;

Гравитационный парадокс (парадокс Неймана — Зелигера, название по имени немецких учёных К. Неймана и Х. Зелигера, 19 в.) имеет менее очевидный характер и состоит в том, что закон всемирного тяготения Ньютона не даёт какого-либо разумного ответа на вопрос о гравитационном поле, создаваемом бесконечной системой масс (если только не делать очень специальных предположений о характере пространственного распределения этих масс). Для космологических масштабов ответ даёт теория А. Эйнштейна, в которой закон всемирного тяготения уточняется для случая очень сильных гравитационных полей.

З.Х. устанавливает зависимость между расстоянием до галактики D - и ее лучевой скоростью V_r, - определяемой с помощью эффекта Доплера: D=V_r/H, - где H - постоянная Хаббла. Ее значение известно лишь приближенно (60-80 км/с/Мпк). З.Х. был эмпирически открыт американским астрономом Э.Хабблом в 1929 г. З.Х. отражает происходящее расширение Вселенной. Использование З.Х. позволяет оценить расстояние до галактик или их систем, измерив их красное смещение, или лучевую скорость. Однако если расстояния до галактик сравнительно невелики (несколько Мпк), то З.Х. дает лишь грубую оценку D, или вообще не выполняется. В этом случае расстояния до галактик измеряются другими методами.

Часто закон Хаббла называют "законом расширения Вселенной", но это не означает, что по такому закону расширяются все без исключения предметы или космические системы. Напротив, связанные гравитационными силами тела (планеты, звезды, и т.п.) или их системы (Солнечная система, Галактика, скопления галактик) не расширяются по закону Хаббла.

Свободно разлетающиеся друг от друга галактики и их скопления в результате взаимного притяжения постепенно уменьшают скорость взаимного удаления. Увеличение взаимного расстояния и снижение скорости разлета галактик приводит к тому, что со временем изменяется значение постоянной Хаббла, поэтому ее нельзя считать мировой константой, неизменной во все эпохи (как, например, постоянная тяготения, заряд и масса электрона, и т.п.). Ее значение, измеренное в нынешнюю эпоху, отмечают индексом "ноль" у величины H₀. Универсальность же закона Хаббла состоит в том, что он одинаково справедлив для наблюдателя, расположенного в любой из галактик и проводящего измерения в любом направлении; т.е. этот закон указывает, что расширение Вселенной происходит однородно и изотропно.

Космологическое (метагалактическое) красное смещение — наблюдаемое для всех далёких источников (галактики, квазары) понижение частот излучения, свидетельствующее о динамическом удалении этих источников друг от друга и, в частности, от нашей Галактики, то есть о нестационарности (расширении) Метагалактики. История обнаружения

Красное смещение для галактик было обнаружено американским астрономом В. Слайфером в 1912—1914; в 1929 Э. Хаббл открыл, что красное смещение для далёких галактик больше, чем для близких, и возрастает приблизительно пропорционально расстоянию (закон красного смещения, или закон Хаббла). Несмотря на то что, как выяснилось позже, проводимые им измерения оказались неточными и по сути не имеющими отношения к космологическому красному смещению (расширение Вселенной начинает сказываться на гораздо больших расстояниях), как показали более поздние измерения, «открытый» им закон действительно имеет место.

Хотя предлагались различные объяснения наблюдаемого смещения спектральных линий, например, гипотеза утомлённого света, только Общая теория относительности даёт непротиворечивую картину, объясняющую все наблюдения. Данное объяснение этого явления является общепринятым.