23.Эволюция вселенной. Сценарии эволюции. Эволюция звезд и солнечной системы.

Теория Большого Взрыва дает в самых общих чертах картину эволюции Вселенной, но является лишь грубым приближением того, что фактически происходило в начале времен.

В эволюции Вселенной выделяют три этапа: первую секунду, первый миллион лет и все остальное время. Ранняя Вселенная была очень горячей, очень плотной и, возможно, очень нерегулярной - неизотропной и неоднородной. Неоднородность и анизотропия постепенно исчезали по мере ее расширения. Сценарий развития Вселенной содержит несколько основных фрагментов, каждый из которых называют эрами: эра адронов, эра лептонов, эра фотонов и эра вещества.

Эра адронов длилась от до с после начала отсчета времени существования Вселенной. Атомов химических элементов еще не было, но уже существовали нуклоны (протоны и нейтроны) и другие частицы. Вся материя существовала в виде высокоэнергичных частиц и античастиц, число которых было примерно одинаковым. Существовало и электромагнитное излучение (фотоны), находившееся в равновесии с веществом. К концу первой секунды возобладали процессы аннигиляции, гибель нуклонов и антинуклонов (адронов) была главным событием эры. Если бы частиц и античастиц было одинаково, то во Вселенной ничего бы не осталось (кроме фотонов и нейтрино), в результате получился бы не тот мир, который мы наблюдаем, существование атомов стало бы невозможным. Асимметрия частиц и античастиц, в которой преобладали нуклоны, привела к образованию вещества, из которого сформировались астрономические тела, и дала возможности существования человечества.

Эра лептонов продолжила эру адронов, она длилась от до 10 с. К концу этой эры температура Вселенной снизилась, что привело к качественному изменению состава частиц. В конце эры путем слияния протонов и нейтронов были образованы ядра гелия и дейтерия. Все было подготовлено для наступления следующей эры.

Эра радиации длилась примерно от 10 с до 300 000 лет и на протяжении всего этого времени Вселенная остывала и ее плотность уменьшалась. В конце эры произошло важнейшее событие - «отрыв» излучения от вещества.

Эра вещества длится до сих пор. После отрыва излучения от вещества наша Вселенная довольно спокойно расширяется и главными событиями, происходившими в ней, являются рождение галактик звезд и планет. К настоящему времени некоторые звезды и планеты успели завершить свой жизненный путь и им на смену пришли небесные тела второго и даже третьего поколений. Исследования химического состава Вселенной позволяют составить представления о протекавших в ней процессах.

24.Симметрия и асимметрия как особенности природы. Принцип симметрии. Симметрия и законы сохранения. Изменчивость мира и законы сохранения.

В буквальном переводе с греческого симметрия означает соразмерность, однородность, пропорциональность, гармония. Истоки понятия симметрии восходят к древним. Пифагор Регийский объединил термином симметрия закономерное расположение в пространстве одинаковых материальных объектов и упорядоченное изменение во времени раз­личных звуков, математические законы и строго оп­ределенные изменения состояний и свойств различных систем, упорядоченность Природы и величественную гармонию Вселенной.

Симметрия постепенно превращалась из средства создания в средство познания порядка, красоты и совершенства. Взгляды пифагорейцев развивал Платон. По его утверждению, мир состоит из правильных многоугольников, обладающих идеальной симметрией. Древние философы распространили симметрию на об­ласти психологии и морали, где симметрия рассматривалась как «средняя мера», к которой должен стремиться в своих действиях добродетельный че­ловек, и как состояние духа, где ее синонимами были покой и уравновешенность. Идея симметрии пронзила все области человеческого творчества, сыграв ведущую роль в чувственном восприятии Природы и в процессе ее познания.

Учение о симметрии развивалось, в различных отраслях знания симметрия есть свойство системы совмещаться с самой собой при различных преобразованиях Преобразования могут быть различными - повороты, переносы, перестановки, замена элементов, переход от одного поколения к другому. Совокупность преобразований системы называется группой симметрии. В группе симметрии выделяют преобразования дискретные и непрерывные. Во Вселенной существует множество материальных объектов - носителей симметрии. У этих объектов су­ществуют признаки - свойств а, процессы, отношения, явления, которые не изменяются при преобразованиях - операциях симметрии.

Инвариантность есть свойство неизменности системы и ее свойств по отношению к некоторой совокупности преобразований.

Инвариантность может выражаться в сохранении структуры, формы, свойств и вариантов поведения системы. Инвариантность связана с симметрией, понимаемой как неизменность системы при различных преобразованиях. Благодаря этой связи симметрия приобрела функцию запрета: наличие симметрии необходимое, но не достаточное условие протекания того или иного явления Принципы симметрии вместе с принципами инвариантности составляют основу современных научных теорий. Принципы симметрии - это запреты, которые ограничивают число вариантов устройства мира, создают канву его структуры. О принципе симметрии и его приложениях к естествознанию говорит: «Редкое научное открытие имело столь далеко идущие последствия, как это».

Можно сказать, что принцип симметрии выражается в инвариантности объектов, явлений и законов Природы их описывающих Законы Природы позволяют прогнозировать явления, принципы симметрии позволяют предсказывать законы Природы.

Принципы симметрии фундаментальны и всеобщи Вера в изначальную симметрию Природы вдохновляет исследователей на поиски «единых» теорий и уравнений, описывающих все явления. В Природе выявляются новые симметрии, но это не приближает ученых к созданию «единой» теории всего сущего. Картина мира усложняется и возможность существования «единых» уравнений делается сомнительной. Выяснилось, что во многих явлениях наблюдается отклонение от симметрии.

Отклонение от симметрии Пифагор определил термином асимметрия. С тех пор люди стремятся понять причины симметрии и асимметрии и соотношение между ними Во всех реальных явлениях симметрия и асимметрия сочетаются друг с другом и их единство пронизывают все явления Природы, являясь единством Порядка и Беспорядка, единством сохранения и изменения, единством закономерного и случайного . Наличие асимметрии - по отсутствию перечисленных признаков, по беспоря­дку, несоразмерности, неоднородности.

По мере развития нашего познания происходит накопление новых признаков и открытие новых видов симметрии и асимметрии, что создает определенные трудности при попытках дать общие определения. В современном естествознании утверждаются представления о спонтанном (самопроизвольном) нарушении симметрии.

симметрия объединяет три фактора:

• рассматриваемый объект

• преобразования объекта

• инвариантность (неизменность, сохранение) объекта

Симметрия законов Природы понимается как их инвариантность относительно различных преобразований, включая преобразования величин, входящих в эти законы. Инвариантность законов Природы означает их сохранение.

ИЗМЕНЧИВОСТЬ МИРА И ЗАКОНЫ СОХРАНЕНИЯ.

Концепции изменчивости и сохранения появились как идеи изменчивости Природы и ее стабильности. Гераклит утверждал всеобщую изменчивость: «все течет - все изменяется» и его утверждение является образцом постоянства. В естествознании было придумано множество сохраняющихся величин, утверждений, объектов и законов, но их сохранение оказалось относительным. Различные эталоны, принятые в качестве неизменных, таковыми не являются и периодически заменяются более совершенными. Основой концепция сохранения являются законы сохранения, обеспечивающие логически закономерную причинно-следственную связь явлений и ее постоянство.

Законы сохранения - это закономерности, согласно которым численные значения некоторых физических величин не изменяются со временем в любых процессах. Законы сохранения управляют всеми процессами, вне зависимости от их сложности. Они не дают детальных указаний на протекание процессов, но позволяют получить информацию о протекании процессов и ограничить неопределенность поведения систем. Если сохраняющихся величин достаточно много, то они могут полностью определить поведение системы, ее эволюцию.

Законы сохранения имеют весьма многообразное содержание, и мы еще не знаем всех их функций. В большинстве случаев законы сохранения не дают полного описания явлений, а лишь накладывают определенные запреты на реализацию тех или иных состояний при эволюции системы.

Функция запрета является одной из функций законов сохранения.