A modern természettudományban a körülöttünk lévő összes anyagi tárgy hagyományosan mikro-, makro- és megavilágokra oszlik. A természettudomány egyik fő fogalma a mikro-, makro- és megavilág összes rendszerének egységéről beszél. Az Univerzum fejlődésének különböző szakaszaiban minden anyagi rendszer keletkezésének egyetlen anyagi alapjáról beszélhetünk.
A mikro-, makro- és megavilág anyagi tárgyai nemcsak geometriai méretükben, hanem más mennyiségi jellemzőikben is különböznek egymástól. Például a Nap kolosszális számú részecskéből áll: 1056 hidrogénatommagból és megközelítőleg ugyanennyi hélium atommagból.
A mikro- és megavilág anyagi tárgyainak tulajdonságait, jellemzőit különböző elméletek, elvek és törvények írják le.
A mikrovilágban zajló folyamatok magyarázata során a kvantummechanika, a kvantumstatisztika, stb. alapelveit és elméleteit használják fel Bolygók mozgása Naprendszer az egyetemes gravitáció törvénye és a Kepler-törvények írják le. Az Univerzum keletkezését és fejlődését természettudományi ismeretek komplexuma alapján magyarázzák, beleértve a részecskefizikát, a kvantumtérelméletet, a relativitáselméletet stb.
Az anyagi tárgyak csak akkor alkotnak integrált rendszert, ha a köztük lévő kötési energia nagyobb, mint mindegyik kinetikus energiája. A kommunikációs energia az az energia, amelyet el kell költeni ahhoz, hogy a rendszert teljesen „szétszedjük” az egyes komponensekre. A kötési energia nagysága természetes rendszerek az anyag szerveződésének különböző szintjein a kölcsönhatás típusától és az anyagi tárgyakat rendszerré egyesítő erők természetétől függ. Például a csillagok, köztük a Nap, évmilliárdok óta fennálló létezését a részecskék kölcsönös gravitációs vonzásának energiája és a csillag anyagát összenyomni hajlamos részecskék energiája közötti stabil egyensúly határozza meg. hőmozgás, ami annak eloszlásához vezet. Az elektromágneses kölcsönhatás egyesítő szerepet játszik az atomokban és molekulákban.
A mikro- és makrovilág anyagi tárgyai közötti jelentős különbség a mikrorészecskék azonosságában és a megarendszerek egyéniségében rejlik. A mikrorészecskék esetében az azonosság elve teljesül: a részecskék rendszerének állapotai, amelyeket a részecskék helyenkénti átrendeződésével kapnak egymástól, egyetlen kísérletben sem különböztethetők meg. Az ilyen állapotokat egy fizikai állapotnak tekintjük. Ez a kvantummechanikai elv jellemzi az egyik fő különbséget a klasszikus és kvantummechanika. A klasszikus mechanikában követheti az egyes részecskék mozgását pályák mentén, és így megkülönböztetheti a részecskéket egymástól. BAN BEN kvantummechanika az azonos részecskék teljesen mentesek az egyéniségtől. A természetben azonban nincs két teljesen egyforma megarendszer – mindegyik egyedi. Az egyéniség abban is megnyilvánulhat molekuláris szinten. Például molekulák etilalkoholés a dimetil-éter azonos atomi összetételű és molekulatömeggel, de eltérő kémiai és fizikai tulajdonságokkal. Az ilyen anyagokat kémiai izomereknek nevezzük. Instabil nukleáris izomerek at ugyanaz az összetétel A magok felezési ideje eltérő.
Szerzői:
9. osztályos tanuló "A"
Afanasyeva Irina,
9. osztályos tanuló "A"
Tatarinceva Anasztázia
"A" osztályos 11. osztályos tanuló,
Tarazanov Artemy;
Tudományos témavezetők:
informatika és IKT tanár,
Abrodin Alekszandr Vladimirovics
fizika tanár,
Shamrina Natalya Maksimovna
Mikro-, makro- és mega-világok. 4
Mikrovilág. 5
Macroworld. 6
Megvilág. 8
SAJÁT KUTATÁS. 10
A mega-, makro- és mikrovilág interakciójának problémája. 10
Nagy és kicsi. 12
Nagyok és kicsik más tudományokban. 14
GYAKORLATI RÉSZ. 18
Metasubject edzés"Nagy és kicsi" használata interaktív tábla. 18
20. következtetés
Hivatkozások 21
1. melléklet 22
2. függelék 23
3. melléklet 25
Bevezetés.
Blaise Pascal
Tanulmányi terület.Az univerzum egy örök rejtély. Az emberek régóta próbálnak magyarázatot találni a világ sokszínűségére és furcsaságára. A természettudományok, miután az anyagi világ tanulmányozását a legegyszerűbb anyagi tárgyakkal kezdték, áttérnek az anyag mélyszerkezeteinek legbonyolultabb tárgyaira, amelyek túlmutatnak az emberi érzékelés határain, és összemérhetetlenek a mindennapi tapasztalat tárgyaival.
A vizsgálat tárgya. KözépenXXszázadban Harlow Shapley amerikai csillagász érdekes arányt javasolt:
Itt az ember a csillagok és az atomok közötti geometriai átlag. Úgy döntöttünk, hogy ezt a kérdést fizikai szempontból vizsgáljuk.
Tanulmányi tárgy. A tudományban az anyag szerkezetének három szintje van: a mikrovilág, a makrovilág és a megavilág. Sajátos jelentésük és közöttük fennálló kapcsolataik alapvetően biztosítják Univerzumunk szerkezeti stabilitását.
Ezért a látszólag absztrakt világállandók problémája globális ideológiai jelentőséggel bír. Ez relevanciáját a munkánk.
A projekt célja : fedezze fel a mikro-, makro- és megavilágokat, találja meg azok jellemzőit és összefüggéseit.
Projekt céljai a következőképpen alakultak:
elméleti anyagok tanulmányozása és elemzése;
felfedezni a fizikában a nagy és kis tárgyakat szabályozó törvényeket;
nyomon követni a nagy és kicsi kapcsolatát más tudományokban;
írjon egy „Nagy és kicsi” programot egy meta-tantárgy leckéhez;
gyűjtsön össze fényképeket, amelyek a mikro-, makro- és megavilág szimmetriáját mutatják be;
összeállítani egy füzetet „Mikro-, makro- és megavilágok”.
A tanulmány elején előadtuk hipotézis hogy a természetben van szimmetria.
Főprojekt módszerekelkezdett foglalkozni a népszerű tudományos irodalommal, összehasonlító elemzés kapott információk, információk kiválasztása és szintézise, ismeretek népszerűsítése ebben a témában.
Kísérleti berendezések: interaktív tábla.
A munka bevezetőből, elméleti és gyakorlati részből, következtetésből, irodalomjegyzékből és három mellékletből áll. Hangerő projekt munka– 20 oldal (mellékletek nélkül).
ELMÉLETI RÉSZ.
A tudomány ott kezdődik, ahol mérni kezdenek.DI. Mengyelejev
Mikro-, makro- és mega-világok.
A vizsgálat megkezdése előtt úgy döntöttünk, hogy elméleti anyagot tanulmányozunk, hogy meghatározzuk a mikro-, makro- és megavilág jellemzőit. Nyilvánvaló, hogy a mikro- és makrokozmosz határai mozgékonyak, és nincs külön mikrokozmosz és külön makrokozmosz. Természetes, hogy a makroobjektumok és a mega-objektumok mikroobjektumokból épülnek fel, a mikro-jelenségek pedig a makro- és mega-jelenségek alapját képezik. A klasszikus fizikában nem volt objektív kritérium a makró és a mikroobjektum megkülönböztetésére. Ezt a különbséget 1897-ben M. Planck német elméleti fizikus vezette be: ha a szóban forgó objektum esetében a minimális hatás elhanyagolható, akkor ezek makroobjektumok, ha ez nem lehetséges, akkor mikroobjektumok. Az anyagi világ szerkezetéről alkotott elképzelések alapja az rendszerszemléletű, amely szerint az anyagi világ bármely tárgya, legyen az atom, bolygó, organizmus vagy galaxis, összetett képződménynek tekinthető, beleértve az integritásba szerveződő alkotórészeket.A tudomány szempontjából az anyagi világ szintekre való felosztásának fontos alapelve a térbeli jellemzők - méretek - szerinti felosztás szerkezete. A tudomány magában foglalja a méret szerinti felosztást, valamint a nagyok és kicsik méretét. A megfigyelt méret- és távolságtartomány három részre oszlik, mindegyik rész a tárgyak és folyamatok külön világát képviseli. A mega-, makro- és mikrovilág fogalmai a természettudomány fejlődésének ezen szakaszában viszonylagosak és kényelmesek a környező világ megértéséhez. Ezek a fogalmak valószínűleg idővel változnak, mert még keveset tanulmányozták őket. A természet törvényeinek legfigyelemreméltóbb jellemzője az, hogy engedelmeskednek matematikai törvény pontosság nagy pontossággal. Minél mélyebben megértjük a természet törvényeit, annál inkább érezzük, hogy a fizikai világ valahogy eltűnik, és szemtől szemben maradunk a tiszta matematikával, vagyis csak a matematikai szabályok világával van dolgunk.Mikrovilág.
A mikrovilág molekulák, atomok, elemi részecskék - a rendkívül kicsi, nem közvetlenül megfigyelhető mikroobjektumok világa, amelyek térbeli dimenzióját 10-ből számolják 8 10-re 16 cm, az élettartam pedig a végtelentől 10-ig terjed 24 Val vel.
Kutatástörténet. Az ókorban az ókori görög filozófus, Démokritosz terjesztette elő az anyag szerkezetének atomista hipotézisét. J. Dalton angol tudós munkáinak köszönhetően elkezdtek tanulni fizikai-kémiai jellemzők atom. A 19. században D. I. Mengyelejev felépítette a rendszert kémiai elemek azok alapján atomtömeg. A fizikában az atomok, mint az anyag utolsó oszthatatlan szerkezeti elemeinek fogalma a kémiából származik. Valójában az atom fizikai vizsgálata a 19. század végén kezdődött, amikor A. A. Becquerel francia fizikus felfedezte a radioaktivitás jelenségét, amely egyes elemek atomjainak spontán átalakulásából állt más elemek atomjaivá. 1895-ben J. Thomson felfedezte az elektront. Mivel az elektronok negatív töltéssel rendelkeznek, és az atom egésze elektromosan semleges, feltételezték, hogy az elektronon kívül van egy pozitív töltésű részecske is. Az atom szerkezetének számos modellje volt.
Továbbá azonosították a mikroobjektumok sajátos tulajdonságait, amelyek mind a korpuszkuláris (részecskék), mind a fény (hullámok) tulajdonságaiban fejeződnek ki. Az elemi részecskék a mikrovilág legegyszerűbb tárgyai, amelyek egyetlen egészként hatnak egymásra. Az elemi részecskék főbb jellemzői: tömeg, töltés, átlagos élettartam, kvantumszámok.
A felfedezett elemi részecskék száma gyorsan növekszik. A huszadik század végére a fizika megközelítette az elemi részecskék tulajdonságait magyarázó harmonikus elméleti rendszer létrehozását. Olyan alapelveket javasoltak, amelyek lehetővé teszik a részecskék sokféleségének, egymásba való átalakulásának elméleti elemzését, valamint az összes típusú kölcsönhatás egységes elméletének felépítését.
Macroworld.
A makrovilág az emberrel arányos stabil formák és mennyiségek világa, valamint molekulák, organizmusok, élőlényközösségek kristályos komplexumai; a makroobjektumok világa, amelynek dimenziója összevethető az emberi tapasztalat skálájával: a térbeli mennyiségeket milliméterben, centiméterben és kilométerben, az időt pedig másodpercben, percben, órában, évben fejezik ki.Kutatástörténet. A természettudomány történetében két szakasz különböztethető meg: a tudomány előtti és a tudományos, amely az ókortól a XVI-XVII. A megfigyelt természeti jelenségeket spekulatív filozófiai elvek alapján magyarázták. A természet tanulmányozásának tudományos szakasza a klasszikus mechanika kialakulásával kezdődik. Az anyag szerkezetére vonatkozó tudományos nézetek kialakulása a 16. századra nyúlik vissza, amikor G. Galileo lefektette a tudománytörténet első fizikai világképének alapjait - egy mechanikus képet. Nemcsak megalapozta N. Kopernikusz heliocentrikus rendszerét és felfedezte a tehetetlenség törvényét, hanem módszertant dolgozott ki a természet leírásának új – tudományos és elméleti – módjára. I. Newton Galilei művei alapján kidolgozott egy szigorú tudományos elmélet mechanika, leírás és mozgás égitestek, és a földi tárgyak mozgása ugyanazon törvények szerint. A természetet összetett mechanikai rendszernek tekintették. Az anyagot egyedi részecskékből álló anyagi anyagnak tekintették. Az atomok erősek, oszthatatlanok, áthatolhatatlanok, tömeg és súly jelenléte jellemzi. A newtoni világ lényeges jellemzője volt az euklideszi geometria háromdimenziós tere, amely abszolút állandó és mindig nyugalomban van. Az időt sem tértől, sem anyagtól független mennyiségként mutatták be. A mozgást a térben folytonos pályákon való mozgásnak tekintették a mechanika törvényei szerint. Ennek a világképnek az eredménye az a kép, hogy az Univerzum egy gigantikus és teljesen determinisztikus mechanizmus, ahol az események és folyamatok egymásra épülő okok és hatások láncolatát jelentik.
A newtoni mechanika nyomán létrejött a hidrodinamika, a rugalmasság elmélete, a hő mechanikai elmélete, a molekuláris kinetikai elmélet és számos más, amelyekkel összhangban a fizika óriási sikereket ért el. Volt azonban két terület - optikai és elektromágneses jelenségek, amit egy mechanisztikus világkép keretein belül nem lehetett teljes mértékben megmagyarázni.
M. Faraday angol természettudós kísérletei és elméleti munkák J. C. Maxwell angol fizikus végül megsemmisítette a newtoni fizikának a diszkrét anyagról alkotott elképzeléseit. az egyetlen forma anyagot, és megalapozta a világ elektromágneses képét. Az elektromágnesesség jelenségét H. K. Oersted dán természettudós fedezte fel, aki először vette észre mágneses hatás elektromos áramok. Az ilyen irányú kutatásokat folytatva M. Faraday felfedezte, hogy a mágneses mezők átmeneti változása hoz létre elektromosság. M. Faraday arra a következtetésre jutott, hogy az elektromosság és az optika tanulmányozása összefügg egymással, és egyetlen területet alkot. Munkái váltak kiindulóponttá J. C. Maxwell kutatásához, akinek érdeme M. Faraday mágnesességről és elektromosságról alkotott elképzeléseinek matematikai fejlesztésében rejlik. Maxwell "lefordította" a modellt távvezetékek Faraday matematikai képletté. Az „erőtér” fogalma kezdetben segédeszközként alakult ki matematikai fogalom. J.C. Maxwell megadta fizikai jelentéseés elkezdte a mezőt önálló fizikai valóságnak tekinteni.
G. Hertz kísérletei után a mező fogalma végül nem matematikai segédkonstrukcióként, hanem objektíven létező fizikai valóságként honosodott meg a fizikában. A múlt század végén és e század elején a fizika későbbi forradalmi felfedezései következtében a klasszikus fizika elképzelései az anyagról és a mezőről mint két minőségileg egyedi anyagtípusról megsemmisültek.
Megvilág.
A Megaworld (bolygók, csillagok, galaxis) hatalmas kozmikus léptékű és sebességű világ, melynek távolságát fényévekben, az űrobjektumok élettartamát pedig évmilliókban és milliárdokban mérik.
Minden létező galaxis benne van a legmagasabb rendű rendszerben - a Metagalaxisban. A Metagalaxis méretei igen nagyok: a kozmológiai horizont sugara 15-20 milliárd fényév.
Kutatástörténet.Az Univerzum modern kozmológiai modelljei A. Einstein általános relativitáselméletén alapulnak, mely szerint a tér és idő metrikáját a gravitációs tömegek világegyetembeli eloszlása határozza meg. Tulajdonságait összességében az anyag átlagos sűrűsége és más specifikus fizikai tényezők határozzák meg. Az Univerzum léte végtelen, i.e. nincs eleje és vége, a tér pedig határtalan, de véges.
1929-ben amerikai csillagász, E.P. A Hubble furcsa összefüggést fedezett fel a galaxisok távolsága és sebessége között: minden galaxis távolodik tőlünk, és a távolsággal arányosan növekvő sebességgel - a galaxisrendszer tágul. Az Univerzum tágulását tudományosan megalapozott ténynek tekintik. J. Lemaître elméleti számításai szerint az Univerzum sugara eredeti állapotában 10-12 cm volt, ami méretében közel áll az elektron sugarához, sűrűsége pedig 1096 g/cm3.
A retrospektív számítások az Univerzum korát 13-20 milliárd évre határozzák meg. Amerikai fizikus G.A. Gamow azt javasolta, hogy az anyag hőmérséklete magas volt, és az Univerzum tágulásával csökkent. Számításai azt mutatták, hogy az Univerzum evolúciójában keresztülmegy bizonyos szakaszaiban, melynek során kémiai elemek és szerkezetek keletkeznek. A modern kozmológiában az egyértelműség kedvéért az Univerzum fejlődésének kezdeti szakaszát „korszakokra” osztják:
A hadronok korszaka. Nehéz részecskék, amelyek erős kölcsönhatásba lépnek;
A leptonok korszaka. Fényrészecskék, amelyek elektromágneses kölcsönhatásba lépnek;
Foton korszak. Időtartam 1 millió évek. A tömeg nagy része - az Univerzum energiája - fotonokból származik;
Csillagok korszaka. 1 millióval jön. évekkel az Univerzum születése után. A csillagkorszakban megindul a protocsillagok és protogalaxisok kialakulásának folyamata.
Ekkor grandiózus kép bontakozik ki a Metagalaxis szerkezetének kialakulásáról.
A modern kozmológiában az Ősrobbanás hipotézisével együtt nagyon népszerű az Univerzum inflációs modellje, amely az Univerzum létrejöttét veszi figyelembe. A teremtés gondolatának nagyon összetett indoklása van, és a kvantumkozmológiához kapcsolódik. Ez a modell az Univerzum evolúcióját írja le, a 10. időtől kezdve 45 s a terjeszkedés megkezdése után. Az inflációs hipotézis szerint a kozmikus evolúció ben korai univerzum számos szakaszon megy keresztül.
Az Univerzum fejlődésének szakaszai közötti különbség az inflációs modellben és az ősrobbanás modellben csak a 10-es nagyságrendű kezdeti szakaszt érinti. 30 c, továbbá alapvető különbségek vannak e modellek megértésében. Az Univerzumot különböző szinteken, a hagyományos elemi részecskéktől a galaxisok óriási szuperhalmazaiig a szerkezet jellemzi. Az Univerzum modern szerkezete a kozmikus evolúció eredménye, melynek során protogalaxisokból galaxisok, protocsillagokból csillagok, protoplanetáris felhőkből bolygók jöttek létre.
A Naprendszer eredetére vonatkozó első elméleteket I. Kant német filozófus és P. S. Laplace francia matematikus terjesztette elő. E hipotézis szerint a Nap körüli bolygórendszer a ben elhelyezkedő szórt anyag (köd) részecskék közötti vonzási és taszító erők hatására jött létre. forgó mozgás a Nap körül.
SAJÁT KUTATÁS.
A mega-, makro- és mikrovilág interakciójának problémája.
Élő tárgyat akarsz tanulmányozni,
Hogy tisztán megértsem őt,
A tudós először kiűzi a lelket,
Ezután a tárgyat részekre vágják
És látja őket, de kár: a lelki kapcsolatukat
Közben eltűnt, elrepült!
Goethe
Mielőtt továbbgondolnánk, értékelnünk kell az Univerzum időbeli és térbeli léptékét, és valahogyan össze kell kapcsolnunk azokat az ember helyével és szerepével a világ összképében. Próbáljuk meg egyesíteni egyesek léptékét híres tárgyakatés egyetlen diagrammá dolgozza fel (1. ábra), ahol a jellemző idők a bal oldalon, a jellemző méretek pedig a jobb oldalon láthatók. Az ábra bal alsó sarkában az a minimális időskála látható, amely valamilyen fizikai jelentéssel bír. Ez az időintervallum 10 43
s az úgynevezett Planck-idő („chronon”). Sokkal rövidebb, mint az összes általunk ismert folyamat időtartama, beleértve az elemi részecskefizika nagyon rövid élettartamú folyamatait is (például a legrövidebb élettartamú rezonancia részecskék élettartama kb. 10 23
Val vel). A fenti diagram néhány időtartamát mutatja ismert folyamatok, az Univerzum koráig.
Az ábrán látható fizikai tárgyak mérete 10-től változik 15 m (elemi részecskék jellemző mérete) 10-ig 27 m (a megfigyelhető Univerzum sugara, amely megközelítőleg megfelel a fénysebesség szorzatának korának). Érdekes értékelni azt a pozíciót, amelyet mi, emberek foglalunk el a diagramon. A méretskálán valahol a közepén vagyunk, a Planck-hosszhoz képest rendkívül nagyok (és sok nagyságrenddel nagyobbak az elemi részecskék méreténél), de nagyon kicsik az egész Univerzum skáláján. Ezzel szemben a folyamatok időskáláján az emberi élet időtartama egész jónak tűnik, és összevethető az Univerzum korával! Az emberek (és főleg a költők) előszeretettel panaszkodnak az emberi lét mulandósága miatt, de az idővonalon elfoglalt helyünk nem szánalmas vagy jelentéktelen. Természetesen nem szabad elfelejtenünk, hogy minden elmondott a „logaritmikus skálára” vonatkozik, de használata teljesen indokoltnak tűnik, ha ilyen gigantikus értéktartományokat veszünk figyelembe. Más szóval, az Univerzum korába beleférő emberi életek száma jóval kevesebb, mint ahány Planck-szer (vagy akár az elemi részecskék élettartama) belefér egy ember élettartamába. Lényegében az Univerzum meglehetősen stabil struktúrái vagyunk. Ami a térbeli léptékeket illeti, valóban valahol a skála közepén vagyunk, aminek következtében nincs lehetőségünk arra, hogy közvetlen érzékelésben érzékeljük a körülöttünk lévő fizikai világ nem túl nagy, nem túl kicsi tárgyait.
A protonok és a neutronok alkotják az atommagokat. Az atomok egyesülve molekulákat képeznek. Ha tovább haladunk a testméretek skáláján, akkor következnek a közönséges makrotestek, bolygók és rendszereik, csillagok, galaxishalmazok és metagalaxisok, vagyis elképzelhetjük az átmenetet a mikro-, makro- és mega-ból - mindkettőben. méretben és a fizikai folyamatok modelljeiben.
Nagy és kicsi.
Talán ezek az elektronok...
Világok öt kontinenssel
Művészetek, tudás, háborúk, trónok
És negyven évszázad emléke!
Mégis, talán minden atom...
Egy univerzum száz bolygóval.
Minden, ami itt van, tömörített kötetben, ott van
De azt is, ami nincs itt.
Valerij Brjuszov
A fő ok, amiért a fizikai törvényeket "nagy" és "kis" részekre osztottuk, az az, hogy a fizikai folyamatok általános törvényei nagyon nagy és nagyon kicsi méretekben nagyon eltérőek. Semmi sem izgatja az embert olyan állandóan és mélyen, mint az idő és a tér titkai. A tudás célja és értelme, hogy megértsük a természet rejtett mechanizmusait és helyünket az Univerzumban.
Shapley amerikai csillagász érdekes arányt javasolt:
x ebben az arányban egy személy, aki mintegy a csillagok és az atomok közötti geometriai átlag.
Mindkét oldalunkon a kimeríthetetlen végtelen. Nem érthetjük meg a csillagok evolúcióját az atommag tanulmányozása nélkül. Nem érthetjük meg az elemi részecskék szerepét az Univerzumban a csillagok evolúciójának ismerete nélkül. Mintha a végtelenségig tartó utak kereszteződésében állunk. Az egyik úton az idő arányos az Univerzum korával, a másikon eltűnő kis időközökben mérik. De ez sehol sincs arányban az emberi élet mértékével. Az ember arra törekszik, hogy az Univerzumot minden részletében, a megismerhető határain belül, technikákkal és módokon, megfigyeléssel, tapasztalattal és matematikai számítással megmagyarázza. Olyan koncepciókra, kutatási módszerekre van szükségünk, amelyek segítségével tudományos tényeket lehet megállapítani. És létrehozni tudományos tények fizikában objektív mennyiségi jellemző a testek és a természetes folyamatok tulajdonságaitól független szubjektív érzések személy. Az ilyen fogalmak bevezetése alkotási folyamat speciális nyelv– a fizika tudományának nyelve. A fizika nyelvének alapja a fizikai mennyiségeknek nevezett fogalmak. És minden fizikai mennyiséget meg kell mérni, mivel fizikai mennyiségek mérése nélkül nincs fizika.
Tehát próbáljuk meg kitalálni, mi az a fizikai mennyiség.Fizikai mennyiség– anyagi tárgy, fizikai jelenség, folyamat mennyiségileg jellemezhető fizikai tulajdonsága.Fizikai mennyiségi érték- szám, ezt jellemző vektor fizikai mennyiség, amely azt a mértékegységet jelzi, amely alapján ezeket a számokat vagy vektorokat meghatározták. A fizikai mennyiség nagysága a fizikai mennyiség értékében megjelenő számok. Egy fizikai mennyiség mérése azt jelenti, hogy összehasonlítjuk egy másik, hagyományosan mértékegységként elfogadott mennyiséggel. orosz szó A "nagyságrendnek" kicsit más jelentése van, mint angol szó"Mennyiség" Ozhegov szótárában (1990) a „nagyság” szót „egy tárgy mérete, térfogata, hossza”ként értelmezik. Az internetes szótár szerint a „nagyság” szót erre fordítják angol nyelv a fizikában 11 szó, ebből 4 szó a legalkalmasabb jelentésben: mennyiség (fizikai jelenség, tulajdonság), érték (érték), mennyiség (mennyiség), méret (méret, térfogat).
Nézzük meg közelebbről ezeket a meghatározásokat. Vegyünk például egy olyan tulajdonságot, mint a hosszúság. Valóban sok tárgy jellemzésére használják. A mechanikában ez az út hossza, az elektromosságban a vezető hossza, a hidraulikában a cső hossza, a fűtéstechnikában a radiátor falának vastagsága stb. De a felsorolt objektumok hosszértéke eltérő. A kocsi hossza több méter, a sínpálya hossza sok kilométer, a hűtőfal vastagsága pedig milliméterben könnyebben megbecsülhető. Tehát ez a tulajdonság minden objektum esetében valóban egyedi, bár a hossz természete az összes felsorolt példában ugyanaz.
Nagyok és kicsik más tudományokban.
Lásd az örökkévalóságot egy pillanatban,
Hatalmas világ egy homokszemben,
Egyetlen marékban - a végtelenségben
És az ég a virág csészében van.
W. Blake
Irodalom.
Kicsit és nagyot használnak minőségi érték: kicsi vagy nagy termet, kicsi vagy nagy család, rokonok. A kicsi általában szemben áll a nagymal (az ellentét elve). Irodalom: kis műfaj (novella, novella, mese, mese, esszé, vázlat)
Sok közmondás és mondás létezik, amely a kicsi és a nagy összehasonlítását használja. Emlékezzünk néhányra közülük:
Kis eredmények, magas költségek mellett:
Nagy felhőből, de kis cseppből.
Lő verebeket ágyúkból.
Ez olyan, mint egy lövés (tű) egy elefánthoz.
Egy csepp a tengerben.
Tű a szénakazalban.
Egy légy a kenőcsben elrontja a mézes hordót.
Sokkkal nem lehet összetörni az egeret.
Egy kis hiba nagy katasztrófához vezet.
Egy kis szivárgás elpusztíthat egy nagy hajót.
Egy kis szikrától nagy tűz gyúl.
Moszkva leégett egy filléres gyertyától.
NAK NEKAz alma követ vés (élesít).
Biológia.
„Az emberi lényben benne van minden, ami a mennyben és a földön van, magasabb rendű és alacsonyabb rendű lények.”
Kabala
Az emberiség fennállása során számos modellt javasoltak az Univerzum szerkezetére vonatkozóan. Különféle hipotézisek léteznek, és mindegyiknek vannak támogatói és ellenfelei. A modern világban nincs egységes, általánosan elfogadott és érthető univerzum-modell. BAN BEN ókori világ, a miénkkel ellentétben a környező világ egyetlen modellje létezett. Az Univerzum őseink számára egy hatalmas emberi test formájában tűnt fel. Próbáljuk megérteni azt a logikát, amelyhez „primitív” őseink ragaszkodtak:
A test szervekből áll
A szervek sejtekből épülnek fel
Sejtek - organellumokból
Organellumok - molekulákból
Molekulák - atomokból készülnek
Az atomok elemi részecskékből állnak. (2. ábra).
Természetesen vannak különbségek – ezek nem léteznek. Ezek az objektumok teljesen más körülmények között vannak. A tudósok küzdenek egy egységes elmélet megalkotásán, de nem tudják egyetlen egésszé összekapcsolni a makro- és mikrovilágot.
Feltételezhető, hogy ha a Naprendszer egy atom, akkor a mi Galaxisunk egy molekula. Hasonlítsa össze az 5. és 6. ábrát. Csak ne próbáljon teljes hasonlóságot találni ezen objektumok között. Még két egyforma hópehely sem létezik a világon. Minden atomnak, molekulának, organellumnak, sejtnek, szervnek és személynek megvannak a maga egyéni jellemzői. Minden folyamat, amely molekuláris szinten megy végbe szerves anyag testünkben hasonlóak a galaxisok szintjén lezajló folyamatokhoz. Az egyetlen különbség ezeknek az objektumoknak a méretében és az időskálában van. Galaxis szinten minden folyamat sokkal lassabban megy végbe.
A következő „részlet” ebben a „konstrukcióban” az organoid legyen. Mik azok az organellumok? Ezek különböző szerkezetű, méretű és funkciójú képződmények, amelyek a sejt belsejében helyezkednek el. Több tíz vagy száz különböző molekulából állnak. Ha a sejtünkben lévő organoid hasonló a makrokozmoszban lévő organoidhoz, akkor különféle galaxishalmazokat kell keresnünk a kozmoszban. Léteznek ilyen halmazok, és a csillagászok galaxiscsoportoknak vagy -családoknak nevezik őket. Galaxisunk, a Tejútrendszer része a helyi galaxiscsaládnak, amely két alcsoportot foglal magában:
1. A Tejútrendszer alcsoportja (jobbra)
2. Az Androméda-köd alcsoportja (balra) (8. ábra).
Nem szabad figyelni a riboszómális molekulák (8. ábra) és a lokális csoportba tartozó galaxisok (9. ábra) térbeli elrendeződésében tapasztalható eltérésekre. A molekulák a galaxisokhoz hasonlóan folyamatosan mozognak egy bizonyos térfogaton belül. A riboszóma egy héj (membrán) nélküli organellum, ezért nem látunk a minket körülvevő környezetben világűr galaxisok "sűrű" fala. A kozmikus sejtek héját azonban nem látjuk.
Az organellumunkban végbemenő folyamatok hasonlóak a galaxiscsoportokban és -családokban végbemenő folyamatokhoz. De az Űrben sokkal lassabban történnek, mint nálunk. Amit az űrben Másodpercként érzékelünk, az csaknem tíz évünkig tart!
A következő kutatási tárgy a kozmikus sejt volt. Testünkben számos különböző méretű, szerkezetű és funkciójú sejt található. De szinte mindegyiküknek van valami közös a szervezetében. Magból, citoplazmából, organellumokból és membránból állnak. Hasonló képződmények léteznek a térben.
Nagyon sok a miénkhez hasonló galaxishalmaz, valamint alakjuk és méretű galaxishalmaz. De mindegyik egy még nagyobb galaxishalmaz köré csoportosul, amelynek középpontjában a Szűz csillagkép áll. Itt található a Kozmikus Sejt Magja. A csillagászok a galaxisok ilyen társulásait szuperhalmazoknak nevezik. Napjainkban több mint ötven ilyen galaxis szuperhalmazt fedeztek fel, amelyek ilyen sejtek. A galaxisok szuperhalmaza körül helyezkednek el – minden irányban egyenletesen.
A modern teleszkópok még nem hatoltak túl ezeken a szomszédos galaxisok szuperhalmazain. De az ókorban széles körben használt analógia törvényét felhasználva feltételezhető, hogy a galaxisok (sejt) összes szuperhalmaza egyfajta szervet alkot, és a szervek összessége alkotja magát a testet.
Ez az oka annak, hogy sok tudós feltételezi, hogy az Univerzum nem csupán az emberi test hasonlatossága, hanem minden ember az egész Univerzum hasonlatossága.
GYAKORLATI RÉSZ.
Az ifjúság tudományos és technikai kreativitása -
Út a tudásalapú társadalom felé.
Az iskolás megérti a fizikai élményt
Csak akkor jó, ha ő maga csinálja.
De még jobban megérti, ha ő maga csinálja
készülék kísérlethez.
P.L.Kapitsa
"Nagy és kicsi" meta-tantárgyi képzés interaktív tábla segítségével.
Mondd el és elfelejtem.Mutasd meg és emlékezni fogok.
Hadd járjak el egyedül, és tanulni fogok.
Kínai népi bölcsesség
Az alacsony teljesítményt gyakran a figyelmetlenség magyarázza, aminek oka a tanuló érdektelensége. Használatainteraktív tábla,a tanároknak lehetőségük van felkelteni és sikeresen felhasználni az osztály figyelmét. Amikor szöveg vagy kép jelenik meg a táblán, a tanulóban egyszerre több fajta memória stimulálódik. A lehető leghatékonyabban tudjuk szervezni állandó munka hallgató elektronikus formában. Ez jelentősen időt takarít meg, serkenti a szellemi és kreatív tevékenység fejlődését, és az osztály minden tanulóját bevonja munkájába.
A program felülete nagyon egyszerű, így megértése nem lesz nehéz.
A program két részből áll: segédanyagból és tanulói feladatgyűjteményből.
A program részben
"Támogató anyagok"
értéktáblázatokat találhat; skálák, amelyek segíthetnek a gyerekeknek megérteni a téma „kitevőjét”; hasonló alakú, de nagyon eltérő méretű fizikai testek fényképei és diagramjai.
BAN BENfeladatok gyűjteményeTesztelheti a tanulók tudását a „Nagy és kicsi” témakörben. Itt 3 típusú feladat van: táblázat létrehozása (sorok mozgatása cellákba); testtömegekkel kapcsolatos kérdések (milyen helyzetbe kerül a mérleg felszerelése), rendelési mennyiségek. A program maga tudja ellenőrizni, hogy a feladatok megfelelően vannak-e végrehajtva, és megjeleníti a megfelelő üzenetet a képernyőn.
Következtetés
Hogy változik a világ! És hogyan változok én magam!Engem csak egy néven szólítanak.
Valójában engem úgy hívnak...
Nem vagyok egyedül. Nagyon sokan vagyunk. Élek...
Link a linkhez és alakzat az alakzathoz...
N. Zabolotsky
A munka során elért eredmények, megmutatta, hogy a szimmetria dominanciája a természetben mindenekelőtt az Univerzumban ható gravitációs erővel magyarázható. A gravitáció hatása vagy annak hiánya magyarázza azt a tényt, hogy mind az Univerzumban lebegő kozmikus testek, mind a vízben lebegő mikroorganizmusok a legmagasabb szimmetriaformával rendelkeznek - gömb alakúak (a középponthoz képest bármilyen forgás esetén az ábra egybeesik önmagával). Minden olyan élőlénynek, amely kötődött állapotban nő vagy az óceán fenekén él, vagyis amelyre a gravitáció iránya a döntő, van szimmetriatengelye (a középpont körüli összes lehetséges forgás halmaza leszűkül az összes forgás halmazára a függőleges tengely körül). Sőt, mivel ez az erő az Univerzumban mindenhol működik, a feltételezett űrlények nem lehetnek burjánzó szörnyek, ahogyan néha ábrázolják őket, hanem szükségszerűen szimmetrikusnak kell lenniük.
Munkánk gyakorlati része a „Nagyok és kicsik” program volt egy meta-tantárgy oktatási órán interaktív táblával.. Interaktív tábla segítségével a lehető leghatékonyabban tudjuk elektronikusan megszervezni a hallgató folyamatban lévő munkáját. Ez jelentősen időt takarít meg, serkenti a szellemi és kreatív tevékenység fejlődését, és az osztály minden tanulóját bevonja munkájába.
A mű tartalmaz három alkalmazás : 1) A fizika meta-tantárgyi oktatási órájának programja interaktív táblával; 2) „Kicsi és nagy fizikaórák” című füzet; 3) Füzet a egyedi fényképek"Mikro-, makro- és megavilágok".
Bibliográfia
Vascsekin N.P., Los V.A., Ursul A.D. „A modern természettudomány fogalmai”, M.: MGUK, 2000.
Gorelov A.A. „A modern természettudomány fogalmai”, M.: Felsőoktatás, 2006.
Kozlov F.V. Kézikönyv a sugárbiztonságról - M.: Energoatom - Kiadó, 1991.
Kriksunov E.A., Pasechnik V.V., Sidorin A.P., Ecology, M., Bustard Publishing House, 1995.
Ponnamperuma S. „Az élet eredete”, M., Mir, 1999.
Sivintsev Yu.V. A sugárzás és az ember. - M.: Tudás, 1987.
Khotuntsev Yu.M. Ökológia és környezeti biztonság. - M.: ASADEMA, 2002.
Gorelov A.A. A modern természettudomány fogalmai. – M.: Center, 1998.
Gorbacsov V.V. A modern természettudomány fogalmai: Tankönyv. juttatás egyetemisták számára. – M., 2005. – 672 p.
Karpenkov S.Kh. A modern természettudomány fogalmai - M.: 1997.
Kvasova I.I. oktatóanyag„Bevezetés a filozófiába” kurzus, M., 1990.
Lavrenko V.N. A modern természettudomány fogalmai - M.: UNITI.
L. Sh i f f, szo. "A gravitáció legújabb problémái", M., 1961.
Ya. B. Zeldovich, Vopr. kozmogónia, IX. kötet, M., 1963.
B. Pontecorvo, Ya. Smorodinsky, JETP, 41, 239, 1961.
B. Pontecorvo, Vopr. kozmogónia, IX. kötet, M., 1963.
W. Pauli, Szo. "Niels Bohr és a fizika fejlődése", M., 1958.
R. Jost. Ült. "A XX. század elméleti fizikája", M., 1962.
R. Marshak, E. Sudershan, Bevezetés az elemi részecskék fizikába, M. 1962
E. Gorshunova,A. Tarazanov, I. Afanasyeva"Nagy űrutazás", 2011
1. számú melléklet.
Feladatlap egy meta-tantárgy leckéhez a „Nagy és kicsi” témában
interaktív tábla segítségével
Nem a csillagok világának hatalmassága okoz csodálatot,
és a férfi, aki megmérte.
Blaise Pascal
Fizikai mennyiség - _____________________________________________________________
_________________________________________________________________________
Mérjen meg egy fizikai mennyiséget - _____________________________________________________________
__________________________________________________________________________
2. függelék.
|
m |
távolság |
|
10 27 |
az univerzum határai |
|
10 24 |
legközelebbi galaxis |
|
10 18 |
legközelebbi csillag |
|
10 13 |
távolság Föld - Nap |
|
10 9 |
távolság Föld - Hold |
|
1 |
férfi magasság |
|
10 -3 |
sószem |
|
10 -10 |
hidrogénatom sugara |
|
10 -15 |
az atommag sugara |
Időintervallumok tartománya az Univerzumban
|
Val vel |
idő |
|
10 18 |
az univerzum kora |
|
10 12 |
Az egyiptomi piramisok kora |
|
10 9 |
átlagos emberi élettartam |
|
10 7 |
egy év |
|
10 3 |
a fény a napból érkezik a földre |
|
1 |
két szívverés közötti intervallum |
|
10 -6 |
a rádióhullámok rezgésének időszaka |
|
10 -15 |
atomi rezgési periódus |
|
10 -24 |
a fény az atommag méretével megegyező távolságot tesz meg |
Tömegtartomány az Univerzumban
|
kg |
súly |
|
10 50 |
Világegyetem |
|
10 30 |
Nap |
|
10 25 |
föld |
|
10 7 |
óceáni hajó |
|
10 2 |
Emberi |
|
10 -13 |
egy csepp olajat |
|
10 -23 |
urán atom |
|
10 -26 |
proton |
|
10 -30 |
elektron |
Rizs. 1. Az Univerzum egyes objektumainak és folyamatainak jellemző ideje és méretei.
3. függelék.
. Emberi. . Szervek. . Sejtek. . . . Organoidok. Molekulák. . Atom. . . Atom részecskék
2. ábra. Az emberi test felépítése
Ahogy mondják: „találja meg a különbségeket”. A lényeg nem is ezeknek a tárgyaknak a külső hasonlóságában van, bár ez nyilvánvaló. Korábban az elektronokat a bolygókkal hasonlítottuk össze, de össze kellett volna hasonlítanunk őket az üstökösökkel.
7. ábra: Az Univerzum szerkezete.
 |
 |
|
Rizs. 12 Idegszövet |
Rizs. 13 Korai Naprendszer |
 |
 |
|
Rizs. 14 fotó az Univerzumról egy távcsőből Hubble |
Rizs. 15 A protozoa sejtfejlődés szakaszai |
 |
 |
 |
|
Rizs. 16 Egy cella sematikus ábrázolása |
Rizs. 17 A Föld szerkezete |
18. ábra Föld |
4. függelék.
Meta tantárgy fizika óra
Fizika és kémia hét
Fizika és kémia hét
Meta tantárgy fizika óra, 8B
Meta tantárgy fizika óra
FOTÓRIPORT
FOTÓRIPORT
NTTM ZAO 2012
Összoroszországi Tudományos Fesztivál 2011
Állvány „Mikro-, makro- és megavilágok”
"Nagy űrutazás"
Stand "Nagy űrutazás"
Füzeteink.
Akadémia
Teszt
a "KSE" szakágban
a következő témában: " Alapvető kölcsönhatásokés a szerkezetek sokfélesége a mikro-, makro- és megavilágban"
Bevezetés. 3
I. fejezet Anyag. 5
fejezet II. Az anyag szerveződésének szerkezeti szintjei. 7
Mikro, makro, mega világok... 7
2.1 Mikrovilág. 8
2.2 Macroworld. 10
2.3 Megavilág. 13
Következtetés. 21
Felhasznált irodalom jegyzéke... 22
Bevezetés
A természettudományok, miután az ember által közvetlenül észlelt legegyszerűbb anyagi tárgyakkal kezdték el az anyagi világ tanulmányozását, áttérnek az anyag mélyszerkezeteinek legösszetettebb tárgyaira, amelyek túlmutatnak az emberi érzékelés határain és összemérhetetlenek az emberi érzékelés tárgyaival. mindennapi tapasztalat. A természettudomány rendszerszemléletű megközelítéssel nem egyszerűen azonosítja az anyagi rendszerek típusait, hanem feltárja azok összefüggéseit és kapcsolatait.
A tudományban az anyag szerkezetének három szintje van:
A mikrovilág (elemi részecskék, magok, atomok, molekulák) rendkívül kicsi, nem közvetlenül megfigyelhető mikroobjektumok világa, amelyek térbeli diverzitása tíztől mínusz nyolcad hatványig tíztől mínusz tizenhatodik hatványig cm, és élettartama a végtelentől tíz és mínusz huszonnegyedik fokig terjed.
A makrovilág (makromolekulák, élőlények, ember, műszaki tárgyak stb.) a makroobjektumok világa, melynek mérete összemérhető az emberi tapasztalat skálájával: a térbeli mennyiségeket milliméterben, centiméterben és kilométerben fejezik ki, az időt pedig másodpercek, percek, órák, évek.
A Megaworld (bolygók, csillagok, galaxis) hatalmas kozmikus léptékű és sebességű világ, melynek távolságát fényévekben, az űrobjektumok élettartamát pedig évmilliókban és milliárdokban mérik.
Az alapvető világállandók határozzák meg világunkban az anyag hierarchikus szerkezetének léptékét. Nyilvánvaló, hogy ezek viszonylag kis változása egy minőségileg eltérő világ kialakulásához kell, hogy vezessen, amelyben lehetetlenné válna a jelenleg meglévő mikro-, makro- és megastruktúrák, illetve általában az élőanyag magasan szervezett formáinak kialakulása. Bizonyos jelentésük és közöttük fennálló kapcsolataik lényegében biztosítják Univerzumunk szerkezeti stabilitását. Ezért a látszólag absztrakt világállandók problémája globális ideológiai jelentőséggel bír.
I. fejezet Anyag
Az anyag az végtelen halmaz a világban létező összes tárgy és rendszer, bármilyen tulajdonság, összefüggés, kapcsolat és mozgásforma szubsztrátja. Az anyag nemcsak a természet minden közvetlenül megfigyelhető tárgyát és testét foglalja magában, hanem mindazokat is, amelyek a megfigyelés és kísérletezés eszközeinek fejlesztése alapján elvileg a jövőben megismerhetők.
Az anyagi világ felépítésével kapcsolatos elképzelések alapja a rendszerszemlélet, amely szerint az anyagi világ bármely tárgya, legyen az atom, bolygó, organizmus vagy galaxis, összetett képződménynek tekinthető, amelybe beletartoznak az egymásba szerveződő alkotórészek. sértetlenség. A tudományban a tárgyak integritásának jelölésére kidolgozták a rendszer fogalmát.
Az anyag mint objektív valóság nemcsak az anyagot foglalja magában a négyben aggregáció állapotai(szilárd, folyékony, gázhalmazállapotú, plazma), hanem a fizikai mezőket is (elektromágneses, gravitációs, nukleáris stb.), valamint ezek tulajdonságait, kapcsolatait, kölcsönhatási termékeit. Ide tartozik még a tudomány által nemrégiben felfedezett antianyag (antirészecskék halmaza: pozitron, vagy antielektron, antiproton, antineutron). Az antianyag semmiképpen nem antianyag. Az antianyag egyáltalán nem létezhet.
A mozgás és az anyag szervesen és elválaszthatatlanul összefüggenek egymással: nincs mozgás anyag nélkül, ahogyan nincs anyag mozgás nélkül. Más szóval, a világon nincsenek változatlan dolgok, tulajdonságok és kapcsolatok. Egyes formákat vagy típusokat felváltják mások, átalakulnak másokká – a mozgás állandó. A béke a változás és a válás folyamatos folyamatának dialektikusan eltűnő pillanata. Az abszolút béke egyenlő a halállal, vagy inkább a nemléttel. Mind a mozgás, mind a pihenés határozottan csak valamilyen vonatkoztatási rendszerhez képest rögzül.
A mozgó anyag két fő formában létezik - térben és időben. A térfogalom az anyagi rendszerek és állapotaik kiterjedésének, együttélési rendjének a kifejezésére szolgál. Objektív, egyetemes és szükséges. Az idő fogalma rögzíti az anyagi rendszerek állapotában bekövetkező változások időtartamát és sorrendjét. Az idő objektív, elkerülhetetlen és visszafordíthatatlan
Az anyag diszkrét részecskékből álló nézetének megalapítója Démokritosz volt.
Démokritosz tagadta az anyag végtelen oszthatóságát. Az atomok csak alakjukban, kölcsönös egymásutániságuk sorrendjében és üres térbeli elhelyezkedésükben, valamint méretükben és gravitációjukban különböznek egymástól, ami a mérettől függ. Végtelenül változatos formájúak, mélyedésekkel vagy kidudorodással. A modern tudományban sok vita folyik arról, hogy Démokritosz atomjai fizikai vagy geometriai testek maga Démokritosz azonban még nem érte el a fizika és a geometria megkülönböztetését. Ezekből az atomokból, amelyek beköltöznek különféle irányokba, „örvényükből”, természetes szükségből, kölcsönösen hasonló atomok összehozása révén létrejön az egyes egész testek és az egész világ; az atomok mozgása örök, a kialakuló világok száma pedig végtelen.
Az ember számára elérhető világ objektív valóság folyamatosan bővül. Az anyag szerkezeti szintjei gondolatának kifejezési formái sokfélék.
A modern tudomány három szerkezeti szintet azonosít a világon.
fejezet II. Az anyag szerveződésének szerkezeti szintjei.
Mikro, makro, mega világok
A mikrovilág molekulák, atomok, elemi részecskék - a rendkívül kicsi, közvetlenül nem megfigyelhető mikroobjektumok világa, amelyek térbeli diverzitása 10-8-10-16 cm, élettartama pedig végtelentől 10-24-ig terjed. s.
A makrovilág az emberrel arányos stabil formák és mennyiségek világa, valamint molekulák, organizmusok, élőlényközösségek kristályos komplexumai; a makroobjektumok világa, amelynek dimenziója összevethető az emberi tapasztalat skálájával: a térbeli mennyiségeket milliméterben, centiméterben és kilométerben, az időt pedig másodpercben, percben, órában, évben fejezik ki.
A megavilág bolygók, csillagkomplexumok, galaxisok, metagalaxisok – hatalmas kozmikus léptékű és sebességű világ, amelynek távolságát fényévekben, az űrobjektumok élettartamát pedig évmilliókban és milliárdokban mérik.
És bár ezeknek a szinteknek megvannak a maguk sajátos törvényei, a mikro-, makro- és megavilág szorosan összefügg egymással.
Nyilvánvaló, hogy a mikro- és makrokozmosz határai mozgékonyak, és nincs külön mikrokozmosz és külön makrokozmosz. Természetes, hogy a makroobjektumok és a mega-objektumok mikroobjektumokból épülnek fel, a makro- és mega-jelenségek pedig mikrojelenségeken alapulnak. Ez jól látható az Univerzum kölcsönható elemi részecskékből történő felépítésének példáján a kozmikus mikrofizika keretein belül. Valójában ezt meg kell értenünk arról beszélünk csak az anyag különböző szintjeiről. Az objektumok mikro-, makro- és megaméretei makró/mikro ~ mega/makróként korrelálnak egymással.
A klasszikus fizikában nem volt objektív kritérium a makró és a mikroobjektum megkülönböztetésére. Ezt a különbséget M. Planck vezette be: ha a vizsgált objektum esetében elhanyagolható a rá gyakorolt minimális hatás, akkor ezek makroobjektumok, ha ez nem lehetséges, akkor mikroobjektumok. A protonok és a neutronok alkotják az atommagokat. Az atomok egyesülve molekulákat képeznek. Ha tovább haladunk a testméretek skáláján, akkor következnek a hétköznapi makrotestek, bolygók és rendszereik, csillagok, galaxishalmazok és metagalaxisok, vagyis elképzelhetjük az átmenetet a mikro-, makro- és mega-mind méretben és a fizikai folyamatok modelljeiben.
2.1 Mikrovilág
Démokritosz az ókorban terjesztette elő az anyag szerkezetének atomista hipotézisét, később, a 18. században. J. Dalton kémikus elevenítette fel, aki a hidrogén atomtömegét egynek vette, és összehasonlította vele más gázok atomtömegét. J. Dalton munkáinak köszönhetően elkezdték tanulmányozni az atom fizikai és kémiai tulajdonságait. A 19. században D.I. Mengyelejev kémiai elemek rendszerét építette fel atomtömegük alapján.
Az atom szerkezetére vonatkozó kutatások története 1895-ben kezdődött, köszönhetően J. Thomson elektron felfedezésének, egy negatív töltésű részecskének, amely minden atom része. Mivel az elektronok negatív töltéssel rendelkeznek, és az atom egésze elektromosan semleges, feltételezték, hogy az elektronon kívül van egy pozitív töltésű részecske is. A számítások szerint az elektron tömege a pozitív töltésű részecske tömegének 1/1836-a.
Az atommag pozitív, az elektronok pedig negatív töltésűek. A Naprendszerben ható gravitációs erők helyett az atomban vannak elektromos erők. Elektromos töltés atommag, számszerűen egyenlő sorozatszám Mengyelejev periódusos rendszerében az elektronok töltéseinek összegével egyensúlyban van - az atom elektromosan semleges.
Mindkét modell ellentmondásosnak bizonyult.
1913-ban a nagy dán fizikus, N. Bohr a kvantálás elvét alkalmazta az atom szerkezetével és az atomspektrumok jellemzőivel kapcsolatos probléma megoldására.
N. Bohr atommodellje E. Rutherford bolygómodelljén és az általa kidolgozott atomszerkezet kvantumelméletén alapult. N. Bohr hipotézist terjesztett elő az atom szerkezetére vonatkozóan, amely két posztulátumon alapul, amelyek teljesen összeegyeztethetetlenek a klasszikus fizikával:
1) minden atomban több stacionárius állapot (a bolygómodell nyelvén több stacionárius pálya) van az elektronoknak, amelyek mentén egy elektron kibocsátás nélkül is létezhet;
2) amikor egy elektron az egyik álló állapotból a másikba lép át, az atom az energia egy részét bocsátja ki vagy elnyeli.
Végső soron alapvetően lehetetlen pontosan leírni egy atom szerkezetét a pontelektronok pályájának elképzelése alapján, mivel ilyen pályák valójában nem léteznek.
N. Bohr elmélete mintegy a modern fizika fejlődésének első szakaszának határvonalát jelenti. Ez a legújabb törekvés az atom szerkezetének klasszikus fizika alapján történő leírására, csak néhány új feltevéssel kiegészítve.
Úgy tűnt, hogy N. Bohr posztulátumai az anyag néhány új, ismeretlen tulajdonságát tükrözik, de csak részben. Ezekre a kérdésekre a kvantummechanika fejlődésének eredményeként kaptunk választ. Kiderült, hogy N. Bohr atommodelljét nem szabad szó szerint érteni, mint az elején. Az atomban zajló folyamatok elvileg nem ábrázolhatók vizuálisan mechanikai modellek formájában a makrokozmosz eseményeivel analóg módon. Még a tér és idő fogalma is a makrovilágban létező formában alkalmatlannak bizonyult mikrofizikai jelenségek leírására. Az elméleti fizikusok atomja egyre inkább absztrakt, nem megfigyelhető egyenletek összegévé vált.
2.2 Macroworld
A természetkutatás történetében két szakasz különböztethető meg: a tudomány előtti és a tudományos.
A tudomány előtti, vagy természetfilozófiai az ókortól a kísérleti természettudomány kialakulásáig terjedő időszakot öleli fel a 16-17. A megfigyelt természeti jelenségeket spekulatív filozófiai elvek alapján magyarázták.
Legjelentősebb a későbbi fejlesztés szempontjából természettudományok Volt egy koncepció az anyag diszkrét szerkezetéről, az atomizmusról, amely szerint minden test atomokból áll - a világ legkisebb részecskéiből.
A természet tanulmányozásának tudományos szakasza a klasszikus mechanika kialakulásával kezdődik.
Mivel az anyag szerveződésének szerkezeti szintjeire vonatkozó modern tudományos elképzelések a klasszikus tudomány elképzeléseinek kritikai újragondolása során alakultak ki, és csak a makroszintű objektumokra alkalmazhatók, ezért a klasszikus fizika fogalmaival kell kiindulnunk.
Az anyag szerkezetére vonatkozó tudományos nézetek kialakulása a 16. századra nyúlik vissza, amikor G. Galileo lefektette a tudománytörténet első fizikai világképének alapjait - egy mechanikus képet. Felfedezte a tehetetlenség törvényét, és módszertant dolgozott ki a természet leírásának új – tudományos-elméleti – módjára. Lényege az volt, hogy csak bizonyos fizikai és geometriai jellemzőket azonosítottak és váltak tudományos kutatás tárgyává.
I. Newton Galilei munkáira támaszkodva kidolgozta a mechanika szigorú tudományos elméletét, amely mind az égitestek, mind a földi objektumok mozgását ugyanazon törvények szerint írja le. A természetet összetett mechanikai rendszernek tekintették.
Az I. Newton és követői által kidolgozott mechanikus világkép keretein belül a valóság diszkrét (korpuszkuláris) modellje rajzolódott ki. Az anyagot olyan anyagnak tekintették, amely egyedi részecskékből – atomokból vagy testecskékből – áll. Az atomok abszolút erősek, oszthatatlanok, áthatolhatatlanok, tömeg és súly jelenléte jellemzi.
A newtoni világ lényeges jellemzője volt az euklideszi geometria háromdimenziós tere, amely abszolút állandó és mindig nyugalomban van. Az időt sem tértől, sem anyagtól független mennyiségként mutatták be.
A mozgást a térben folytonos pályákon való mozgásnak tekintették a mechanika törvényei szerint.
Newton világképének eredménye az lett, hogy az Univerzum egy gigantikus és teljesen meghatározott mechanizmus, ahol az események és folyamatok egymásra épülő okok és hatások láncolata.
A természet leírásának mechanikus megközelítése rendkívül gyümölcsözőnek bizonyult. A newtoni mechanika nyomán létrejött a hidrodinamika, a rugalmasság elmélete, a hő mechanikai elmélete, a molekuláris kinetikai elmélet és számos más, amelyekkel összhangban a fizika óriási sikereket ért el. Volt azonban két terület - az optikai és az elektromágneses jelenségek, amelyeket nem lehetett teljes mértékben megmagyarázni egy mechanisztikus világkép keretein belül.
A mechanikai korpuszkuláris elmélet mellett az optikai jelenségeket alapvetően más módon próbálták megmagyarázni, mégpedig az alapokon. hullámelmélet. A hullámelmélet analógiát hozott létre a fény terjedése és a hullámok vízfelületen való mozgása között ill hang hullámok levegőben. Egy minden teret kitöltő rugalmas közeg – egy világító éter – jelenlétét feltételezte. X. Huygens hullámelmélete alapján sikeresen elmagyarázta a fény visszaverődését és törését.
A fizika másik területe, ahol a mechanikai modellek nem bizonyultak megfelelőnek, az elektromágneses jelenségek területe. M. Faraday angol természettudós kísérletei és J. C. Maxwell angol fizikus elméleti munkái végleg megsemmisítették a newtoni fizika elképzeléseit a diszkrét anyagról, mint az egyetlen anyagtípusról, és megalapozták a világ elektromágneses képét.
Az elektromágnesesség jelenségét a dán természettudós, H.K. Oersted, aki először vette észre az elektromos áramok mágneses hatását. Az ilyen irányú kutatásokat folytatva M. Faraday felfedezte, hogy a mágneses mezők átmeneti változása elektromos áramot hoz létre.
M. Faraday arra a következtetésre jutott, hogy az elektromosság és az optika tanulmányozása összefügg egymással, és egyetlen területet alkot. Maxwell „lefordította” a Faraday-féle mezővonal-modellt egy matematikai képletre. Az „erőtér” fogalmát eredetileg matematikai segédfogalomként fejlesztették ki. J.C. Maxwell fizikai jelentést adott neki, és a mezőt önálló fizikai valóságnak kezdte tekinteni: „Az elektromágneses tér a tér azon része, amely elektromos vagy mágneses állapotban lévő testeket tartalmaz és körülvesz.”
Kutatásai alapján Maxwell arra a következtetésre jutott, hogy a fényhullámok elektromágneses hullámok. A fény és az elektromosság egyetlen esszenciája, amelyet M. Faraday javasolt 1845-ben, és J.K. Maxwell 1862-ben elméletileg alátámasztotta, és G. Hertz német fizikus 1888-ban kísérletileg megerősítette.
G. Hertz kísérletei után a mező fogalma végül nem matematikai segédkonstrukcióként, hanem objektíven létező fizikai valóságként honosodott meg a fizikában. Minőségileg új, egyedi anyagtípust fedeztek fel.
Tehát a 19. század végére. A fizika arra a következtetésre jutott, hogy az anyag két formában létezik: diszkrét anyag és folytonos tér.
A múlt század végén és e század elején a fizika későbbi forradalmi felfedezései következtében a klasszikus fizika elképzelései az anyagról és a mezőről mint két minőségileg egyedi anyagtípusról megsemmisültek.
2.3 Megavilág
A modern tudomány a megavilágot vagy a teret az összes égitest kölcsönhatásban lévő és fejlődő rendszerének tekinti.
Minden létező galaxis benne van a legmagasabb rendű rendszerben - a Metagalaxisban. A metagalaxis méretei nagyon nagyok: a kozmológiai horizont sugara 15-20 milliárd fényév.
Az „Univerzum” és a „Metagalaxis” fogalmak nagyon közeli fogalmak: ugyanazt az objektumot jellemzik, de különböző aspektusokban. Az „Univerzum” fogalom a teljes létező anyagi világot jelenti; a „Metagalaxis” fogalma ugyanaz a világ, de szerkezete szempontjából - mint galaxisok rendezett rendszere.
Az Univerzum szerkezetét és fejlődését a kozmológia tanulmányozza. A kozmológia, mint a természettudomány ága a tudomány, a vallás és a filozófia egyedülálló metszéspontjában található. Az Univerzum kozmológiai modelljei bizonyos ideológiai premisszákon alapulnak, és ezek a modellek maguk is nagy ideológiai jelentőséggel bírnak.
A klasszikus tudományban létezett az Univerzum úgynevezett steady state elmélete, amely szerint az Univerzum mindig is majdnem ugyanaz volt, mint most. A csillagászat statikus volt: bolygók, üstökösök mozgását tanulmányozták, csillagokat írtak le, osztályozásukat alkották meg, ami természetesen nagyon fontos volt. De az Univerzum evolúciójának kérdése nem vetődött fel.
Az Univerzum modern kozmológiai modelljei A. Einstein általános relativitáselméletén alapulnak, mely szerint a tér és idő metrikáját a gravitációs tömegek világegyetembeli eloszlása határozza meg. Tulajdonságait összességében az anyag átlagos sűrűsége és más specifikus fizikai tényezők határozzák meg.
Az Einstein-féle gravitációs egyenletnek nem egy, hanem sok megoldása van, ami megmagyarázza az Univerzum számos kozmológiai modelljének létezését.
Az első modellt maga A. Einstein dolgozta ki 1917-ben. Elvetette a newtoni kozmológia posztulátumait a tér és idő abszolútságáról és végtelenségéről. A. Einstein Univerzum kozmológiai modelljének megfelelően világtér homogén és izotróp, az anyag átlagosan egyenletesen oszlik el benne, a tömegek gravitációs vonzását az egyetemes kozmológiai taszítás kompenzálja.
Az Univerzum léte végtelen, i.e. nincs eleje és vége, a tér pedig határtalan, de véges.
Univerzum benne kozmológiai modell A. Einstein stacioner, időben végtelen és térben határtalan.
1922-ben A. A Friedman orosz matematikus és geofizikus elvetette a klasszikus kozmológia posztulátumát az Univerzum stacionárius természetéről, és megoldást kapott az Einstein-egyenletre, amely az Univerzumot „táguló” térrel írja le.
Mivel az Univerzumban az anyag átlagos sűrűsége ismeretlen, ma nem tudjuk, hogy az Univerzum ezen terei közül melyikben élünk.
1927-ben J. Lemaitre belga apát és tudós az űr „tágulását” adatokkal kötötte össze. csillagászati megfigyelések. Lemaitre bevezette az Univerzum kezdetének mint szingularitásnak (azaz szupersűrű állapotnak), az Univerzum születésének pedig az Ősrobbanásnak a koncepcióját.
Az Univerzum tágulását tudományosan megalapozott ténynek tekintik. J. Lemaître elméleti számításai szerint az Univerzum sugara eredeti állapotában 10-12 cm volt, ami méretében közel áll az elektron sugarához, sűrűsége pedig 1096 g/cm3. Egyedülálló állapotban az Univerzum elhanyagolható méretű mikroobjektum volt. A kezdeti szinguláris állapotból az Univerzum az Ősrobbanás következtében tágulásba lépett.
A retrospektív számítások az Univerzum korát 13-20 milliárd évre határozzák meg. A modern kozmológiában az egyértelműség kedvéért az Univerzum fejlődésének kezdeti szakaszát „korszakokra” osztják.
A hadronok korszaka. Nehéz részecskék, amelyek erős kölcsönhatásba lépnek.
A leptonok korszaka. Elektromágneses kölcsönhatásba lépő fényrészecskék.
Foton korszak. Időtartam 1 millió év. A tömeg nagy része - az Univerzum energiája - fotonokból származik.
Csillagok korszaka. 1 millió évvel az Univerzum születése után fordul elő. A csillagkorszakban megindul a protocsillagok és protogalaxisok kialakulásának folyamata. Ekkor grandiózus kép bontakozik ki a Metagalaxis szerkezetének kialakulásáról.
A modern kozmológiában az Ősrobbanás hipotézisével együtt nagyon népszerű az Univerzum inflációs modellje, amely az Univerzum létrejöttét veszi figyelembe.
Az inflációs modell hívei megfelelést látnak a kozmikus evolúció szakaszai és a világ teremtésének szakaszai között, amelyeket a Biblia Teremtés könyve ír le.
Az inflációs hipotézisnek megfelelően a kozmikus evolúció a korai Univerzumban számos szakaszon megy keresztül.
Inflációs szakasz. Az Univerzum egy kvantumugrás következtében gerjesztett vákuum állapotába került, és anyag és sugárzás hiányában egy exponenciális törvény szerint intenzíven tágul. Ebben az időszakban jött létre maga az Univerzum tere és ideje. Az Univerzum egy elképzelhetetlenül kicsi, 10-33-as kvantumméretről egy elképzelhetetlenül nagy, 101000000 cm-re fújódott fel, ami sok nagyságrenddel nagyobb, mint a megfigyelhető Univerzum mérete - 1028 cm. Ebben a kezdeti időszakban nem volt sem anyag, sem sugárzás. az Univerzum.
Átmenet az inflációs szakaszból a foton szakaszba. A hamis vákuum állapota felbomlott, a felszabaduló energia nehéz részecskék és antirészecskék megszületéséhez ment, amelyek megsemmisülve erőteljes sugárzást (fényt) adtak, amely megvilágította a teret.
Ezt követően az Univerzum fejlődése a legegyszerűbb homogén állapottól az egyre bonyolultabb struktúrák - atomok (kezdetben hidrogénatomok), galaxisok, csillagok, bolygók, szintézis - létrehozásáig ment. nehéz elemek a csillagok mélyén, beleértve azokat is, amelyek az élet létrejöttéhez, az élet keletkezéséhez és a teremtés koronájaként az emberhez szükségesek.
Az Univerzum evolúciós szakaszai közötti különbség az inflációs modellben és az ősrobbanás modellben csak a 10-30 másodperces nagyságrendű kezdeti szakaszt érinti, akkor ezek között a modellek között nincs alapvető különbség a kozmikus evolúció szakaszainak megértésében. .
Az Univerzumot különböző szinteken, a hagyományos elemi részecskéktől a galaxisok óriási szuperhalmazaiig a szerkezet jellemzi. Az Univerzum modern szerkezete a kozmikus evolúció eredménye, melynek során protogalaxisokból galaxisok, protocsillagokból csillagok, protoplanetáris felhőkből bolygók jöttek létre.
A metagalaxis csillagrendszerek - galaxisok - gyűjteménye, és szerkezetét a rendkívül ritka intergalaktikus gázzal töltött és intergalaktikus sugarak által áthatolt térbeli eloszlásuk határozza meg.
A modern fogalmak szerint a metagalaxist sejtes (hálós, porózus) szerkezet jellemzi. Hatalmas űrtérfogat (nagyságrendileg egymillió köbmegaparszek), amelyben galaxisokat még nem fedeztek fel.
A Metagalaxis kora közel áll az Univerzum korához, hiszen a szerkezet kialakulása az anyag és a sugárzás szétválását követő időszakban következik be. A modern adatok szerint a Metagalaxis korát 15 milliárd évre becsülik.
A galaxis egy óriási rendszer, amely csillagok és ködök halmazaiból áll, és meglehetősen összetett konfigurációt alkotnak az űrben.
Alakjuk alapján a galaxisokat hagyományosan három típusra osztják: elliptikusra, spirálisra és szabálytalanra.
Elliptikus galaxisok - olyan térbeli alakjuk van, mint egy ellipszoid különböző mértékben tömörítés, szerkezetükben a legegyszerűbbek: a csillagok eloszlása egyenletesen csökken a középponttól.
Spirális galaxisok– spirális formában, beleértve a spirális ágakat is. Ez a legtöbb galaxistípus, amely magában foglalja a mi galaxisunkat is - Tejút.
A szabálytalan galaxisoknak nincs külön alakja, nincs központi magjuk.
A legrégebbi csillagok, amelyek kora megközelíti a galaxis korát, a galaxis magjában összpontosul. A galaktikus korongban középkorú és fiatal csillagok találhatók.
A galaxison belüli csillagok és ködök meglehetősen összetett módon mozognak, a galaxissal együtt részt vesznek az Univerzum tágulásában, emellett részt vesznek a galaxis tengelye körüli forgásában is.
Csillagok. Tovább modern színpad Az Univerzum evolúciója során a benne lévő anyag túlnyomórészt csillagállapotban van, Galaxisunk anyagának 97%-a csillagokban összpontosul, amelyek különböző méretű, hőmérsékletű és eltérő mozgási jellemzőkkel rendelkező óriási plazmaképződmények. Sok, ha nem a legtöbb más galaxisnak van "csillaganyaga", amely tömegének több mint 99,9%-át teszi ki.
A csillagok életkora meglehetősen széles értéktartományban változik: az Univerzum korának megfelelő 15 milliárd évtől több százezerig - a legfiatalabbig.
A csillagok születése gáz-por ködökben történik gravitációs, mágneses és egyéb erők hatására, amelyek miatt instabil homogenitások képződnek, és a diffúz anyag kondenzációsorozatra bomlik fel. Ha az ilyen páralecsapódások elég sokáig fennállnak, akkor idővel csillagokká alakulnak.
Az evolúció utolsó szakaszában a csillagok inert („halott”) csillagokká alakulnak.
A csillagok nem elszigetelten léteznek, hanem rendszereket alkotnak. A legegyszerűbb csillagrendszerek - az úgynevezett többszörös rendszerek - két, három, négy, öt vagy több csillagból állnak, amelyek egy közös súlypont körül keringenek.
A csillagok még nagyobb csoportokba is egyesülnek - csillaghalmazokba, amelyek „szórt” vagy „gömb alakú” szerkezetűek lehetnek. A nyitott csillaghalmazok több száz egyedi csillagot, a gömbhalmazok pedig több százezret tartalmaznak.
A Naprendszer égitestek csoportja, nagyon eltérő méretű és fizikai szerkezet. Ebbe a csoportba tartozik: a Nap, kilenc nagybolygó, több tucat bolygóműhold, több ezer kisbolygó (aszteroida), több száz üstökös és számtalan meteorittest, amelyek rajokban és egyedi részecskék formájában is mozognak.
1979-re 34 műholdat és 2000 aszteroidát ismertek. Mindezek a testek egy rendszerben egyesülnek a központi test - a Nap - gravitációs ereje miatt. A naprendszer egy rendezett rendszer, amelynek saját szerkezeti törvényei vannak. A Naprendszer egységes természete abban nyilvánul meg, hogy minden bolygó ugyanabban az irányban és majdnem ugyanabban a síkban kering a Nap körül. A bolygók legtöbb műholdja ugyanabba az irányba, és a legtöbb esetben bolygója egyenlítői síkjában forog. A Nap, a bolygók, a bolygók műholdjai ugyanabban az irányban forognak a tengelyük körül, amelyben pályájuk mentén haladnak. A Naprendszer felépítése is természetes: minden következő bolygó megközelítőleg kétszer olyan messze van a Naptól, mint az előző.
A Naprendszer körülbelül 5 milliárd évvel ezelőtt jött létre, és a Nap egy második generációs csillag. Így a Naprendszer az előző generációk csillagainak hulladéktermékeiből keletkezett, amelyek gáz- és porfelhőkben halmozódtak fel. Ez a körülmény alapot ad arra, hogy a Naprendszert a csillagpor kis részének nevezzük. A tudomány kevesebbet tud a Naprendszer eredetéről és történelmi evolúciójáról, mint amennyi a bolygókeletkezés elméletének felépítéséhez szükséges.
Modern fogalmak a naprendszer bolygóinak eredete azon alapul, hogy figyelembe kell venni nemcsak mechanikai erők, hanem mások is, különösen elektromágnesesek. Ezt az ötletet H. Alfvén svéd fizikus és asztrofizikus, valamint F. Hoyle angol asztrofizikus terjesztette elő. A modern elképzelések szerint az eredeti gázfelhő, amelyből a Nap és a bolygók keletkeztek, ionizált gázból állt, amely elektromágneses erők hatásának volt kitéve. Miután a Nap egy hatalmas gázfelhőből a koncentráció révén létrejött, ennek a felhőnek kis részei nagyon nagy távolságban maradtak tőle. Gravitációs erő elkezdte vonzani a megmaradt gázt a keletkező csillaghoz - a Naphoz, de mágneses tere különböző távolságokban megállította a lehulló gázt - pontosan ott, ahol a bolygók találhatók. Gravitációs és mágneses erők befolyásolta a lehulló gáz koncentrációját és kondenzációját, és ennek eredményeként bolygók keletkeztek. Mikor tette a legtöbbet főbb bolygók, ugyanezt a folyamatot kisebb léptékben megismételték, így jöttek létre műholdas rendszerek.
A Naprendszer eredetére vonatkozó elméletek hipotetikus jellegűek, és a tudomány fejlődésének jelenlegi szakaszában lehetetlen egyértelműen megoldani megbízhatóságuk kérdését. Minden létező elméletnek vannak ellentmondásai és tisztázatlan területei.
Jelenleg az alapvető elméleti fizika területén olyan koncepciók dolgoznak ki, amelyek szerint objektíven létező világ nem korlátozódik az érzékszerveink vagy fizikai eszközeink által észlelt anyagi világra. E fogalmak szerzői arra a következtetésre jutottak: az anyagi világgal együtt a valóság is magasabb rendű, amely az anyagi világ valóságához képest alapvetően más jellegű.
Következtetés
Az emberek régóta próbálnak magyarázatot találni a világ sokszínűségére és furcsaságára.
Az anyag és szerkezeti szintjei tanulmányozása elengedhetetlen feltétele a világkép kialakulásának, függetlenül attól, hogy végül materialista vagy idealista lesz.
Nyilvánvaló, hogy nagyon fontos szerepe van az anyag fogalmának meghatározásának, ez utóbbinak a tudományos világkép megalkotásához kimeríthetetlennek tűnő értelmezése, a valóság és a mikro-, makro- és megavilág tárgyai és jelenségei megismerhetőségi problémájának megoldása. .
A fenti forradalmi fizika felfedezések mindegyike felborította a világról korábban létező nézeteket. Megszűnt a meggyőződés a klasszikus mechanika törvényeinek egyetemességéről, mert megsemmisültek a korábbi elképzelések az atom oszthatatlanságáról, a tömegállandóságról, a kémiai elemek megváltoztathatatlanságáról stb. Ma már aligha lehet olyan fizikust találni, aki azt hinné, hogy tudományának minden problémája megoldható mechanikai fogalmak és egyenletek segítségével.
Az atomfizika megszületése és fejlődése így végleg szétzúzta a korábbi gépies világképet. De Newton klasszikus mechanikája nem tűnt el. A mai napig előkelő helyet foglal el más természettudományok között. Segítségével például kiszámítják a mozgást mesterséges műholdak Föld, egyéb űrobjektumok stb. De ma már a kvantummechanika speciális eseteként értelmezik, amely a makrovilág lassú mozgásaira és nagy tömegű objektumokra alkalmazható.
Felhasznált irodalom jegyzéke
1. Gorelov A.A. A modern természettudomány fogalmai. – M.: Center, 1998. – 208 p.
2. Gorbacsov V.V. A modern természettudomány fogalmai: Tankönyv. juttatás egyetemisták számára. – M., 2005. – 672 p.
3. Karpenkov S.Kh. A modern természettudomány fogalmai - M.: 1997.
4. Kvasova I.I. Tankönyv a „Bevezetés a filozófiába” kurzushoz, M., 1990.
5. Lavrenko V.N. A modern természettudomány fogalmai - M.: UNITI. 1997
3. témakör. Az anyag szerveződésének szerkezeti szintjei a mikro-, makro- és megavilágban.
3. előadás.
1. Az anyag szerveződésének szerkezeti szintjei; mikro-, makro- és megavilágok.
1. Az anyag szerveződésének strukturális szintjei a mikro-, makro- és megavilágok.
Az emberiség által ismert objektumok és a rájuk jellemző jelenségek teljes választékát általában három minőségileg különböző területre osztják - mikro-, makro- és megavilágokra. Azt javasolták (K.Kh. Rakhmatullin), hogy különítsenek el még két szintet - a hipovilágot (mikrovilág a mikrovilágon belül) és a hipervilágot (szupermegvilág). Az utolsó két szintet azonban egyelőre hipotetikusnak kell tekinteni, csak elméletben jósolták meg, de kísérletileg még nem figyelték meg vagy nem állapították meg megbízhatóan.
Még a 20. század elején. M. Planck német fizikus meghatározta az alapvető állandókat - hossz (10 -33 cm) és idő (10 -44 s), az úgynevezett „Planck hossza” és „Planck idő”. Ez több mint egymilliárdszor kisebb, mint az atommagok mérete (10-13 cm), amelyek maguk is öt nagyságrenddel (10 5, azaz százezerszer) kisebbek, mint az atomok, amelyeket 10-8-as méretek jellemeznek. cm. Úgy gondolják, hogy ami nem alkalmazható a Planck-mérlegek területén általános elmélet relativitáselmélet és a fizikai folyamatok leírásához itt szükséges a gravitáció kvantumelmélete megalkotása. Ez nemcsak mennyiségi, hanem minőségi különbséget is jelez a feltételezett hipovilág és a megbízhatóan megalapozott mikrovilág - az atomok világa és az úgynevezett elemi részecskék - elektronok, protonok, neutronok stb. - nagy családja (mintegy négyszáz) között. A ténylegesen, kísérletileg vizsgált világ területén a fizikusok körülbelül 10-16 cm-es méreteket jegyeznek fel (ezerszer kisebbek, mint az atommagok mérete).
A mikrovilág sajátosságait a legvilágosabban a fizika kvantummechanikára épülő szakaszai tükrözik, ezen belül a relativisztikus mechanika, amely a mikrovilágban zajló folyamatok kvantálását és relativitását (relativitáselméletét), szerkezeti, téridő- és energiajellemzőit egyaránt figyelembe veszi.
század tudománya számára a mikrovilág (a világ „mélységben való megismerése”) ismereteinek elmélyítése mellett. Nagyon jellemző a megismerés gyors mozgása a vizsgált objektumok méretének növekedése mentén, i.e. a világ ismerete „szélesen”. Ezen a vonalon a tudomány a mérsékelt sebességgel és kölcsönhatási energiákkal jellemezhető földi makrokozmosz ismereteit egészíti ki a megavilág - a földi léptékhez képest óriáscsillaghalmazok és szuperhalmazok - ismeretével. Ez a galaxisok világa.
A tudomány által létrehozott legnagyobb objektum a Metagalaxis, amely magában foglalja az összes ismert galaxishalmazt. Mérete körülbelül 10 28 cm, ezt a távolságot a fény 20 milliárd év alatt 300 000 km/s sebességgel teszi meg. Egyes tudósok a metagalaxist az univerzum egészével azonosítják, de egyre több tudós hajlamos azt hinni, hogy sok a metagalaxishoz hasonló világ van az Univerzumban. A megavilágok sokaságának gondolata egy új szint azonosításához vezet az Univerzum szerkezetében - a hipervilágban.
Így most az anyagi világnak 5 szintje van:
Hypoworld;
Mikrovilág;
Macroworld;
Megaworld;
Hipervilág.
10 -33 cm és 10 28 cm közötti távolságoknak felelnek meg.
Amint látjuk, a téma modern tudomány a világ több mint 60 nagyságrendű távolságot ölel fel.
Ennek keretében a mikrovilág elsősorban a kvantummechanika tárgyaként, a makrovilág - mint a klasszikus mechanika, a megavilág - mint a relativisztikus mechanika tárgya tűnik ki.
A makrokozmosz régiójába azok a folyamatok tartoznak, amelyeknél a Planck-állandó (ħ = 6,62 10 -27 erg s) végtelenül kicsi értéknek tekinthető, ami elhanyagolható, valamint a fénysebesség Val vel= 300 000 km/s - egy végtelenül nagy érték, amely lehetővé teszi, hogy figyelmen kívül hagyjuk a jelátvitel időtartamát, és a rendszerek kölcsönhatásait azonnalinak, mintha időtlennek tekintsük.
A megavilág leírásánál figyelembe kell venni a relativisztikus hatásokat - az objektumok méretének függőségét, a folyamatok időtartamát, az események egyidejűségét vagy többidőbeliségét a vonatkoztatási rendszertől, a téridő görbületét, a tér-idő változásait. geometriája és topológiája, valamint méretei.
Macroworld.
A makrokozmosz leírását a Newton-Galtley mechanika írja le. A Newton-Galileo mechanika elődei különféle módszertani megközelítéseinek szintézise.
A newtoni mechanika az abszolút térrel és az abszolút idővel foglalkozik. Bármely dolog atomokból áll, és összetevőire bontható. Az atomot az anyag elsődleges „téglájának” tekintik, amely oszthatatlan, megváltoztathatatlan, örökkévaló. Az atomisztikus (korpuszkuláris) koncepció az anyag diszkrét szerkezetének gondolatát tartalmazza, mivel az atomokkal együtt elfogadja az üresség jelenlétét közöttük.
Newton -_Galileo mechanikájában az egész és a rész mechanisztikus koncepciójának három fő pontját emelték ki:
Az egészet az elemek egyszerű kombinációjának tekintik. Lehetséges az egészet felbontani, elemeire bontani, vagyis az összetettet egyszerűre redukálni;
Az egész elemeit változatlannak, egyszerűnek, oszthatatlannak tekintjük;
Az egészen belüli és kívüli elem ugyanaz. Ez alkotja meg a tudás tárgyának, mint önálló entitásnak az elképzelését, a benne rejlő jellemzőkkel és tulajdonságokkal, amelyek nem függnek a tudás feltételeitől, és még inkább az azt megismerő szubjektumtól.
Kétségtelen, hogy a rendszer egy elemet befolyásoló egyéb elemeinek hatására az elem számos jellemzőjét megváltoztathatja. Ugyanakkor a klasszikus fizikában azt feltételezik, hogy ez a hatás kontrollált, és a hatás eredményeinek szigorú ok-okozati feltételessége szempontjából értékelhető.
Newton bevezeti az erő fogalmát, mint abszolút elemet. A valódi abszolút mozgás, ellentétben a relatív mozgással, „nem fordulhat elő és nem változhat, kivéve a mozgó testre közvetlenül ható erők hatására”. Newton emellett dinamikusan értelmezi a testtömeget, mint egy test egyéni jellemzőjét az üres térhez viszonyítva, amely nem azonos vele. Vagyis Newton „erő” és „tömeg” fogalmai mintegy „szupradimenzionális” fogalmak.
A Newton-féle mechanika Galilei relativitáselméleten alapul. Galilei relativitáselmélete megkülönbözteti a referenciarendszerek egy bizonyos osztályát, amelyeket inerciálisnak neveznek. Az inerciák olyan referenciarendszerek, amelyekben a tehetetlenségi elv teljesül (Először Newton törvénye). Newton első törvényének általánosan elfogadott megfogalmazása a következő: „Vannak vonatkoztatási keretek, amelyekhez képest bármely test megtartja mozgásállapotát (nyugalmi állapot vagy egyenletes lineáris mozgás), miközben a rajta lévő összes test és mező hatása kompenzálva van. ” Ha van legalább egy ilyen tehetetlenségi vonatkoztatási rendszerünk, akkor minden más referenciarendszer, amely az elsőhöz képest egyenletesen és egyenesen mozog, szintén inercia. Az összes többi referenciarendszert nem inerciálisnak nevezzük.
Galilei relativitáselvének megfelelően: „Minden inerciális vonatkoztatási rendszerben minden fizikai jelenségek ugyanúgy történjen."
Az a tény, hogy a testek gyorsulásai mindkét tehetetlenségi vonatkoztatási rendszerhez viszonyítva megegyeznek, arra enged következtetni, hogy a testek mozgásának ok-okozati összefüggéseit meghatározó mechanikai törvények minden inercia vonatkoztatási rendszerben azonosak. És ez a lényege Galilei relativitáselvének.
A kinematikai paraméterek időbeli deriváltjait véve figyelembe vehetjük ezeknek a mennyiségeknek a változásait végtelenül kis időn keresztül. Ugyanakkor magától értetődőnek tűnt, hogy ezek a végtelenül kicsi időintervallumok, valamint bármely időintervallum mindkét referenciarendszerben megegyeznek.
Galilei transzformációi tükrözik mindennapi megértését a térbeli és időbeli léptékek invarianciájáról (állandóságáról), amikor egytől elmozdulunk. inerciarendszer másikra számolva.
Newton -_Galileo mechanikájában a fizikai rendszer állapotának fogalma központi elem, csakúgy, mint bármely fizikai elméletben. A fizikai rendszer állapotának fogalma a klasszikus mechanika fő feladata. Ez egy olyan adathalmazt jelent, amely a vizsgált objektum vagy rendszer sajátosságait jellemzi Ebben a pillanatban idő. Kiderült, hogy egy objektum viselkedésének leírásához a természeti törvények önmagukban nem elegendőek, fontos ismerni azokat a kezdeti feltételeket is, amelyek leírják az objektum állapotát a kezdeti időpillanatban. A nagy matematikus, J. Wigner szerint „pontosan a természet törvényeinek és a kezdeti feltételek egyértelmű szétválasztásában rejlik a newtoni kor csodálatos felfedezése”.
A fizikai rendszer állapota a rendszer sajátos meghatározottsága, amely egyedileg meghatározza annak időbeli alakulását. A rendszer állapotának beállításához szükséges: 1) meghatározni a jelenséget leíró és a rendszer állapotát jellemző fizikai mennyiségek halmazát - a rendszerállapot paramétereit; 2) azonosítsa a vizsgált rendszer kezdeti feltételeit (rögzítse az állapotparaméterek értékeit a kezdeti időpontban); 3) alkalmazza a rendszer fejlődését leíró mozgástörvényeket.
A mechanikai rendszer állapotait jellemző paraméterek a rendszert alkotó anyagi pontok összes koordinátájának és momentumának összessége. Állapot beállítása mechanikus rendszer, ami az összes anyagi pont összes koordinátájának és momentumának kijelzését jelenti. A dinamika fő feladata, hogy a rendszer kezdeti állapotának és a mozgástörvények (Newton-törvények) ismeretében egyértelműen meghatározza a rendszer állapotát minden további időpillanatban, vagyis egyértelműen meghatározza a részecske pályáit. mozgás. A mozgási pályákat a mozgás és az érték differenciálegyenletek integrálásával kapjuk meg Teljes leírás a részecskék viselkedése a múltban, jelenben és jövőben, vagyis a determinizmus és a reverzibilitás jellemzői. Itt a véletlen eleme teljesen kizárt, mindent szigorúan előre meghatároz az ok-okozat. Úgy gondolják, hogy a kezdeti feltételeket teljesen pontosan be lehet állítani. A rendszer kezdeti állapotának és mozgási törvényeinek pontos ismerete előre meghatározza a rendszer előre kiválasztott, „szükséges” állapotba lépését.
Az okság fogalma a klasszikus fizikában a szigorú determinizmushoz kapcsolódik a Laplace-szellemben – ez az alapelv, amelyet Laplace hirdetett, és egy kép, amely ezzel az elvvel kapcsolatban lépett be a tudományba, amelyet „Laplace démonának” neveznek: „Figyelembe kell vennünk a létezőt. az Univerzum állapota az előző állapot következményeként és az azt követő okként. Egy elme, amely egy adott pillanatban ismeri a természetben működő összes erőt és az összes alkotó entitás egymáshoz viszonyított helyzetét, ha még mindig olyan hatalmas lenne, hogy mindezeket az adatokat figyelembe vehesse, egy és ugyanabban a képletben ölelné fel a mozgásokat. az Univerzum legnagyobb testei és a legkönnyebb atomok. Semmi sem lenne bizonytalan számára, és a jövő, akárcsak a múlt, a szeme előtt állna.” Így a természettudomány transzdiszciplináris felfogása fejlődésének klasszikus korszakában azzá az elképzeléssé válik, hogy csak a dinamikus törvények tükrözik teljes mértékben a természet ok-okozati viszonyát. Filozófiai szempontból azt mondhatjuk, hogy a dinamikus elméletekben nincs helye a szükségszerűség és a véletlen kölcsönös átalakulásának. A véletlenen valamiféle bosszantó akadályt értünk a valódi eredmény elérésében, nem pedig a valóságban megnyilvánuló szükségként.
A newtoni mechanikában a testek távolról lépnek kölcsönhatásba, és a kölcsönhatás azonnal megtörténik. A kölcsönhatásoknak ez az azonnali átadása határozza meg bármely médium haszontalanságát, és megerősíti a hosszú távú cselekvés elvét.
Newton mechanikája – Galilea a matematikát használja a fizikai tudomány nyelveként.
Mikrovilág.
Atomok. Az atom egy integrált nukleáris-elektronikus rendszer. Az atommag az atom alapja, amely meghatározza az atomban lévő elektronok számszerű összetételét és teljes belső szerkezetét. Ha az atomképződés szakaszában főszerep Mivel az atommag és az elektronok egyedi tulajdonságai szerepet játszanak, az elektronok atomon belüli viselkedését elsősorban kvantumállapotuk jellemzői, az elektronok energiaszintek, alszintek és egyes „sejtek” vagy „pályák” közötti eloszlása határozza meg. amelyek mindegyike legfeljebb két elektront tartalmazhat.
Molekulák. A molekulák a következő kiváló minőségű elemek az atomok után.az anyag szerkezete és fejlődése. A modern természettudomány a molekulák integritását, alkotórészeik szerves egységét hangsúlyozva a molekulák mozgását független, ill. integrált rendszerek, és nem az őket alkotó egyes részecskék (atomok, atommagok és elektronok) eltérő mozgásainak egyszerű összegeként. Molekulák azon kölcsönhatásai, amelyek nem járnak együtt szerkezetük változásával (azaz bizonyos sorrendben kémiai kötések a molekulákon belüli atomok között) a fizika vizsgálja és fizikainak nevezik. A molekulák kölcsönhatásait, amelyek minőségi kölcsönös átalakulásukhoz és belső kötéseik átrendeződéséhez vezetnek, kémiainak nevezzük, és a kémia vizsgálja.
Csakúgy, mint az atomok esetében, a molekulák kémiai viselkedése az egyedi jellemzőjük, amelyet kifejezetten összetételük és szerkezetük határoz meg.
Megvilág.
Csillagok. A normál álló állapotban lévő csillagok forró gáznemű gömb alakú égitestek, amelyek hidrodinamikai és termikus egyensúlyban is vannak. A hidrodinamikai egyensúlyt a gravitációs erők és a csillag tömegének egyes elemeire ható belső nyomáserők egyenlősége biztosítja. A termikus egyensúly a csillag belsejéből felszabaduló energia és a felszínéről kibocsátott energia egyenlőségének felel meg. A 3veda a legközelebbi - a Nap kivételével - olyan nagy távolságra van a Földtől, hogy még a legerősebb teleszkópokban is különböző fényességű és színű fénypontokként láthatók. A csillagok fő látható jellemzője a fényességük, amelyet a csillag sugárzásának ereje és a távolság határozza meg. A csillagok állapotának fő paraméterei a fényesség, a tömeg és a sugár. Az övék számértékek Napegységekben szokás kifejezni.
A csillagokat a belső halmazállapotuk alapján három fő csoportra osztják: 1) normál, amelyek hidrosztatikai egyensúlyát a klasszikus ideális plazma nyomása tartja fenn, amely az atomok termikus ionizációja miatt létezik, 2) fehér törpék, 3) neutron
A csillagok sugárzásának fő forrása a termonukleáris fúziós reakció. A hidrogén középponti elégetése, a mag összenyomása és hőmérsékletének emelkedése után lehetővé válik kellően nagy tömegű csillag mellett az egyre nehezebb elemek elégetése. Életének nagy részében egy csillag álló állapotban van. A folyamatos energiaveszteséggel járó csillagok egyensúlya a bennük lezajló folyamatok időbeni erős különbségéből adódik. A mechanikai egyensúly megbomlása, például a nyomás csökkenése egy csillagban, annak összenyomódásához és a gravitációs energia egy részének hővé alakulásához vezet.
A csillagok látszólagos csillogása nagyon eltérő. Ez a tulajdonság alapvetővé vált a csillagok osztályokra osztásában.
A csillagok a csillagközi por és hidrogénben gazdag gáz kondenzációjából keletkeznek. Ezután a csillagfejlődés hosszú szakasza következik.
Az egyetlen gáz- és porfelhőből előbukkanó csillagok csillaghalmazokat alkotnak. Vannak gömb alakú csillaghalmazok, amelyek régi csillagokból állnak, és nyitott halmazok, amelyek fiatal (60 millió évesnél fiatalabb) csillagokból állnak. Globuláris klaszterek galaxisok központjában helyezkednek el, a szórványok pedig a periférián.
Mivel a csillagok nagy távolságra vannak a Földtől, álló objektumként jelennek meg az égen. Ezért használhatók a térben való tájékozódás módjaként. A könnyebb memorizálás és használat érdekében a csillagokat 88 csillagképbe egyesítik. Közülük 12 csillagképet neveznek állatövinek. Zodiákus - állatok öve. A Földről úgy tűnik, hogy a csillagok hátterében mozgó Nap egész évben áthalad ezeken a csillagképeken.
A csillagképekben lévő összes csillagot betűkkel nevezik el görög ábécéés a csillagkép neve. A legfényesebbet alfa, a második legfényesebb béta, a harmadik gamma stb. Néha a csillagok személyneveket kapnak, mindenekelőtt ez a legfényesebb csillagokra vonatkozik - Sirius, Canopus, Arcturus, Rigel, Betelgeuse, Antares stb.
Galaxisok. A galaxisok óriási csillagrendszerek. Azt a csillagrendszert, amelyben Napunk közönséges csillagként található, Galaxisnak nevezzük.
A galaxisok megjelenése rendkívül változatos, és néhányuk nagyon festői. E. Hubble a galaxisok megjelenés szerinti osztályozásának legegyszerűbb módszerét választotta, és el kell mondani, hogy bár később más kiváló kutatók is tettek ésszerű osztályozási javaslatokat, a Hubble által levezetett eredeti rendszer továbbra is a galaxisok osztályozásának alapja marad.
Hubble azt javasolta, hogy az összes galaxist három fő típusra osztsák fel:
1. Elliptikus (E - elliptikus).
2. Spirál (S - spirál).
3.Szabálytalan (I - szabálytalan).
Elliptikus galaxisok. Az elliptikus galaxisok megjelenésükben a legjelentéktelenebb galaxistípusok. Sima ellipsziseknek vagy köröknek tűnnek, amelyek fényereje általában csökken, ahogy a középponttól a perifériáig távolodnak. A fényerő csökkenését a Hubble által felfedezett egyszerű matematikai törvény írja le. A csillagászok nyelvén ez így hangzik: az elliptikus galaxisoknak koncentrikus elliptikus izofotjaik vannak, vagyis ha egy vonallal összekötjük a galaxiskép minden pontját azonos fényerővel, és ilyen vonalakat szerkesztünk különböző jelentések fényerő (hasonlóan az állandó magasságú vonalakhoz topográfiai térképek), akkor hozzávetőleg azonos alakú és közös középpontú egymásba ágyazott ellipszisek sorozatát kapjuk.
Az elliptikus galaxisok vörös és sárga óriáscsillagokból, vörös és sárga törpékből, valamint számos, nem túl nagy fényerősségű fehér csillagból állnak. Hiányoznak belőlük kék-fehér szuperóriások és óriások, amelyek csoportjai fényes csomók formájában figyelhetők meg, amelyek szerkezetet adnak a rendszernek; nincs poranyag, amely azokban a galaxisokban, ahol jelen van, sötét csíkokat hoz létre, amelyek árnyékolják a rendszert. a csillagrendszer alakja. Ezért kívülről az elliptikus galaxisok főként egy jellemzőben különböznek egymástól - kisebb-nagyobb tömörítésben.
Spirális galaxisok. A spirálgalaxisok lehetnek a legfestőibb objektumok az Univerzumban, és az elliptikus galaxisokkal ellentétben a dinamikus forma példái. Gyönyörű ágaik, amelyek a központi magból emelkednek ki, és látszólag elvesztik körvonalukat a galaxison kívül, erőteljes, gyors mozgást jeleznek.
Szabálytalan galaxisok. A fent tárgyalt galaxistípusokat az alak szimmetriája és a mintázat bizonyos karaktere jellemezte. De nagyon sok szabálytalan alakú galaxis létezik, amelyeknek nincs általános szerkezeti mintázata. Ezek az úgynevezett irreguláris galaxisok, amelyeket Irr-nek neveznek.
A galaxis szabálytalan alakja abból adódhat, hogy a benne lévő anyag alacsony sűrűsége vagy fiatal kora miatt nem volt ideje felvenni a megfelelő alakot, illetve az is lehetséges, hogy a galaxis torzulása. A galaxis alakját egy másik galaxissal való kölcsönhatás okozza.
Metagalaxis. 1981-ben egy hatalmas, szuperhalmaz méretű űrrégió felfedezéséről számoltak be, amely szinte mentes az egyes galaxisoktól és azok halmazaitól. A csillagászok, akik ezt a régiót felfedezték, „ürességnek” nevezték, és felhívták a figyelmet arra, hogy a kozmológusoknak ugyanúgy meg kell tudni magyarázni a galaxisok hiányát, mint azok jelenlétét. Számos további üreg ismert, amelyek közül a legnagyobb mérete 2 milliárd x 1 milliárd fényév. Ezekkel a felfedezésekkel megértették, hogy a galaxisok nem csupán objektumok, amelyek néha halmazokba gyűlnek össze. Ehelyett kiderült, hogy legalábbis az Univerzum egyes részein a galaxisok hálózatot alkotnak, amelyek között nagy üregek találhatók.
A metagalaxis olyan galaxisok egyesülése (halmaza), amelyek megközelítőleg ugyanolyan rendűek, mint a Galaxis rendszerünk csillagai számára. Fel kell tételeznünk más metagalaxisok létezését.
A metagalaxis, a galaxisok és az egyes csillagok evolúciója. A 20. század során A. Friedman, A. Einstein, E. Hubble, J. Lemaitre, GA munkái révén. Gamow és más kutatók kidolgoztak egy olyan koncepciót, amely szerint a metagalaxis tágulási folyamatban van, a galaxisok szétszóródása valamilyen elsődleges központból, ahonnan az Univerzumunk keletkezett. Nehéz megmondani, hogy mi előzte meg. Feltételezik, hogy a modern Univerzum egy különleges rendkívül forró, szupersűrű állapotban lévő anyagból keletkezett. Körülbelül 15-20 milliárd évvel ezelőtt ez az anyagrög, ez az „elsődleges atom” , máig tisztázatlan okok miatt felrobbanni látszott és a hőmérséklet meredek esésével gyorsan terjeszkedni kezdett.A Metagalaxis máig tartó tágulási folyamata során kialakult a jelenleg megfigyelhető szerkezete.
A táguló Univerzum elmélete a galaxisok spektrumvonalainak kísérletileg észlelt vöröseltolódásának a Doppler-effektus következményeként az értelmezésén alapul, ami a vöröseltolódást a galaxisok recessziójával magyarázza. Ez az értelmezés azonban nem az egyetlen, az elmúlt évtizedekben egyre gyakrabban halmozódtak fel a kétségek az Univerzum tágulásának valóságával kapcsolatban. Evolúció űrrendszerek kétségtelen, de különbséget kell tenni az evolúció objektív törvényei és azok elméleti kifejezései között különféle modellek segítségével. A spektrumvonalak vöröseltolódásának jelensége különösen a fotonok energiájának és természetes frekvenciájának csökkenésének következményeként magyarázható a gravitációs mezőkkel való kölcsönhatás következtében, amikor a fény sok millió évig terjed az intergalaktikus térben.
Minden űrobjektum - csillagok, bolygók, galaxisok - evolúción megy keresztül. Ma már ismert, hogy a közönséges csillagok a változások során úgynevezett „fehér törpékké”, „neutroncsillagokká” és „fekete lyukakká” alakulnak, amelyekről fentebb beszéltünk.
A csillagképződés a következő szakaszokból áll:
1. Az első szakaszban van egy gáz- és porfelhő, amelyben a gáz- és porrészecskék vonzzák egymást.
2.A vonzás folyamata során a felhő felmelegszik.
3. Amikor a csillag magjában a hőmérséklet eléri a 10 millió Celsius-fokot, termonukleáris reakció kezdődik. A hidrogén héliummá alakul, amit a spektrum minden részében sugárzás kísér. Ennek a sugárzásnak köszönhetően a csillag csillaggá, azaz látható kozmikus objektummá válik.
A kezdés után termonukleáris reakció egy csillag létezésének következő szakaszain megy keresztül:
normál vagy sárga csillagok. A hidrogén kiégésének szakaszában vannak. A hidrogén kiégésekor héliummag keletkezik, amelyet konvekciós és sugárzási zóna választ el a hidrogénhéjtól;
szuperóriás, vagy vörös óriás. A csillag héliummagja összehúzódik, és a csillag mérete jelentősen megnő annak következtében, hogy a hidrogénhéj eltávolodik a magtól. A vörös óriás tömege nemcsak a hidrogén égése miatt kezd csökkenni, hanem a csillag külső héján lévő anyagvesztés miatt is;
fehér törpe. Külső réteg kimerült, eloszlik a világűrben, és csak a forró héliummag marad meg a csillagból. A mag gravitációs összenyomása folytatódik. Kezdetben a fehér törpe felülete nagyon magas hőmérsékletű (akár több tízezer fokig), de aztán gyorsan lehűl. A fehér törpe átmérője mindössze 5-10 ezer km, azaz a Föld átmérőjéhez mérhető;
neutroncsillag. Az atommag folyamatos összenyomódása és a tengelye körüli forgásgyorsulás az atomok tömörödéséhez és összeomlásához vezet. Az elektronok protonokkal egyesülve neutronokat képeznek. A fehér törpe neutroncsillaggá változik. Egy ilyen csillag mérete mindössze néhány tíz kilométer (Moszkva átmérője), a tengelye körüli forgási sebesség percenként több száz fordulat. A neutroncsillag kolosszális sűrűsége a tér olyan görbületéhez vezet körülötte, hogy a csillag anyaga hajlamos egy pontba tömörülni;
fekete lyuk. A tömeg űrbeli koncentrációja eléri azt a fokot, hogy egy teáskanál 100 millió tonna anyagot tartalmazna. A fekete lyuk gravitációs hatásának zónájában található összes tárgy és sugárzás arra törekszik. A fekete lyuk mérete 2-3 km; A fekete lyukak létezésének utolsó szakasza az anyag felrobbanása és szétszóródása. Ebben a szakaszban a csillag létezése teljesen befejezettnek tekinthető. Az a sebesség, amellyel egy csillag áthalad a felsorolt létezési szakaszokon, a méretétől függ. Nagy sztárok gyorsabban menjen keresztül a fenti szakaszokon.
Megvilág fogalmak.
Az anyag teremthetetlenségének és elpusztíthatatlanságának elve.
Ősidők óta köztudott, hogy semmi sem keletkezik a semmiből. Bármely tárgy csak más objektumokból származhat. Az abszolút üresség, mint az anyag teljes hiánya, nem létezik. Ha nincs anyag, akkor van mező, ha nincs mező, akkor a fizikai vákuum létezik. Vákumon a modern fizika az anyag különleges állapotát érti, és nem az abszolút „semmit”. Például egy elektromágneses tér vákuuma olyan állapot, amelyben nincsenek fotonok. Ezért, amikor a fizikusok arról beszélnek, hogy az anyag vákuumból kilép, ez nem azt jelenti, hogy az anyag ürességből való felbukkanásáról beszélünk. Azok az érvek, amelyek szerint az Univerzumban egy időegységben bizonyos mennyiségű anyag állítólag a „semmiből” jelenik meg, csak azt jelenthetik, hogy egy ismert anyag keletkezéséről beszélünk valamilyen más, még nem ismert anyagtípusból.
Az anyag és tulajdonságainak nem-teremtésének és elpusztíthatatlanságának elve a megmaradás fizikai törvényeiben talál átfogó kifejezést. Egyre növekszik a fizikai mozgásformák egyéni jellemzőinek megőrzésére vonatkozó magántörvények száma. A 20. század elején. ismertek voltak a tömeg, az energia, az elektromos töltés, az impulzus és a szögimpulzus megmaradásának törvényei. Most kiegészültek a paritás, a furcsaság, a barion- és leptontöltések és egyéb törvényekkel. Az egyes természetvédelmi törvények felfedezése elválaszthatatlanul összefügg az anyag egy új alapvető tulajdonságának megjelenésével. A természetvédelmi törvények jellegzetessége, hogy korlátozások vagy akár kategorikus tilalmak formájában is kifejezhetők, vagyis bizonyos folyamatok bizonyos feltételek mellett bekövetkező ellehetetlenülése.
