На головну

Структурні рівні організації матерії. Мікро, макро, мега світи - Астрономія

1. Вступ.

Весь навколишній нас світ являє собою рухому матерію в її нескінченно різноманітних формах і виявах, з всіма її властивостями, зв'язками і відносинами. Розглянемо детальніше, що ж таке матерія, а так само її структурні рівні.

1. Що таке матерія. Історія виникнення погляду на матерію.

Матерія (лати. Materia - речовина), «...філософська категорія для позначення об'єктивної реальності, яка дана людині у відчуттях його, яка копіюється, фотографується, відображається нашими відчуттями, існуючи незалежно від нас».

Матерія - це нескінченна безліч всіх існуючих в світі об'єктів і систем, субстрат будь-яких властивостей, зв'язків, відносин і форм руху. Матерія включає в себе не тільки всі об'єкти, що безпосередньо спостерігаються і тіла природи, але і всі ті, які в принципі можуть бути пізнані в майбутньому на основі вдосконалення коштів спостереження і експерименту. З точки зору марксистсько-ленінського розуміння матерії, вона органічно пов'язана з діалектико-матеріалістичним розв'язанням основного питання філософії; воно виходить з принципу матеріальної єдності світу, первинності матерії по відношенню до людської свідомості і принципу пізнаваності світу на основі послідовного вивчення конкретних властивостей, зв'язків і форм руху матерії.

У основі уявлень про будову матеріального світу лежить системний підхід, згідно з яким будь-який об'єкт матеріального світу, будь те атом, планета, організм або галактика, може бути розглянутий як складна освіта, що включає в себе складові частини, організовані в цілісність. Для позначення цілісності об'єктів в науці було вироблене поняття системи. [1]

Матерія як об'єктивна реальність включає в себе не тільки речовину в чотирьох його агрегатних станах (твердому, рідкому, газоподібному, плазмовому), але і фізичні поля (електромагнітне, гравітаційне, ядерне і т. д.), а також їх властивості, відношення, продукти взаємодії. Входить в неї і антиречовину (сукупність античастинок: позитрон, або антиелектрон, антипротон, антинейтрон), недавно відкрите наукою. Антиречовина ні в якому разі не антиматерія. Антиматерии взагалі бути не може. Далі «не» (нематерії) заперечення тут не йде.

Рух і матерія органічно і нерозривно пов'язані один з одним: немає руху без матерії, як немає і матерії без руху. Інакше говорячи, немає в світі незмінних речей, властивостей і відносин. «Все тече», все змінюється. Одні форми або види зміняються іншими, переходять в інші - рух постійний. Спокій - діалектично зникаючий момент в безперервному процесі зміни, становлення. Абсолютний спокій рівнозначний смерті, а вірніше - неіснуванню. Можна зрозуміти в даному зв'язку А. Бергсона, що розглядав всю реальність як неподільну рухому безперервність. Або А.Н.Уайтхеда, для якого «реальність є процес». І рух, і спокій з визначеністю фіксуються лише по відношенню до якоїсь системи відліку. Так, стіл, за яким пишуться ці рядки, покоен відносно даної кімнати, вона, в свою чергу, - відносно даного будинку, а сам будинок - відносно Землі. Але разом з Землею стіл, кімната і будинок рухаються навколо земної осі і навколо Сонця.

Рухома матерія існує в двох основних формах - в просторі і у часі. Поняття простору служить для вираження властивості протяжності і порядку співіснування матеріальних систем і їх станів. Воно об'єктивне, універсально (загальна форма) і необхідно. У понятті часу фіксується тривалість і послідовність зміни станів матеріальних систем. Час об'єктивний, невідворотно і безповоротно. Потрібно розрізнювати філософські і естественнонаучные уявлення про простір і час. Власне філософський підхід представлений тут чотирма концепціями простору і часу: субстанциальной і реляційної, статичної і динамічної. [3]

Основоположником погляду на матерію, як що складається з дискретних частинок був Демокріт.

Демокрит заперечував нескінченну подільність матерії. Атоми розрізнюються між собою тільки формою, порядком взаємного проходження, і положенням в пустому просторі, а також величиною і тягарем, що залежить від величини. Вони мають нескінченно різноманітні форми з впадинами або опуклостями. Демокрит називає атоми також «фігурами» або «видиками», з чого слідує, що атоми Демокріта є максимально малими, далі неподільними фігурами або статуетками. У сучасній науці багато сперечалися про те, чи є атоми Демокріта фізичними або геометричними тілами, однак сам Демокріт ще не дійшов до розрізнення фізики і геометрії. З цих атомів, рухомих в різних напрямах, з їх «вихору» з природної потреби шляхом зближення взаимноподобных атомів утворяться як окремі цілі тіла, так і весь світ; рух атомів вічний, а число виникаючих світів нескінченне.[2]

Мир доступної людині об'єктивної реальності постійно розширяється. Концептуальні форми вираження ідеї структурних рівнів матерії багатоманітні.[6]

Сучасна наука виділяє в світі три структурних рівні.

2. Мікро, Макро, Мега світи.

Микромир - це молекули, атоми, елементарні частинки - мир гранично малих, безпосереднє не наблюндаемых микрообъектов, просторова разномерность яких обчислюється від 10-8до 10, а час життя - від бесконечнонсти до 10-24с.

Макросвіт - мир стійких форм і пропорційних людині величин, а також кристалічні комплекси молекул, організми, співтовариства організмів; мир макрообъектов, розмірність яких соотнносима з масштабами людського досвіду: просторові величини виражаються в міліметрах, сантиметрах і кілометрах, а час - в секундах, хвилинах, годинах, роках.

Мегамир - це планети, зіркові комплекси, галактики, метагалактики - мир величезних космічних масштабів і скоронстей, відстань в якому вимірюється світловими роками, а час існування космічних об'єктів - мільйонами і милнлиардами років.

І хоч на цих рівнях діють свої специфічні законномерности, мікро-, макро - і мегамиры найтіснішим образом взаинмосвязаны.

На мікроскопічному рівні фізика сьогодні займається вивченням процесів, що розігруються на довжинах порядку 10 в мінус вісімнадцятої міри див., за час - порядку 10 в мінус двадцять другої міри з. У мегамире вчені за допомогою приладів фіксують об'єкти, видалені від нас на відстані біля 9-12 млрд. світлових років.

Мікромір. Демокритом в античності була висунена Атомістична гіпотеза будови матерії, пізніше, в XVIII в. була відроджена хіміком Дж. Дальтоном, який прийняв атомну вагу водня за единницу і зіставив з ним атомні ваги інших газів. Завдяки трудам Дж. Дальтона стали вивчатися фізико-хімічні свойнства атома. У XIX в. Д. І. Менделеєв побудував систему химинческих елементів, засновану на їх атомній вазі.

У фізику уявлення про атоми як про останні неподільні структурні елементи матерії прийшли з хімії. Власне фізичні дослідження атома починаються в кінці XIX в., коли французьким фізиком А. А. Беккерелем було відкрите явище радіоактивності, яке полягало в мимовільному перетворенні атомів одних елементів в атоми інших элеменнтов.

Історія дослідження будови атома почалася в 1895 р. завдяки відкриттю Дж. Томсоном електрона - отрицантельно зарядженої частинки, вхідної до складу всіх атомів. Оскільки електрони мають негативний заряд, а атом загалом електрично нейтральний, то було зроблене припущення про наявність крім електрона і позитивно зарядженої частинки. Маса електрона склала по розрахунках 1/1836 масу позитивно зарядженої частинки.

Існувало декілька моделей будови атома.

У 1902 р. англійський фізик У. Томсон (лорд Кельвін) запропонував першу модель атома - позитивний заряд розподілений в досить великій області, а електрони украплені в нього, як «ізюм в пудинг».

У 1911 р. Е. Резерфорд запропонував модель атома, якої нанпоминала сонячну систему: в центрі знаходиться атомне яднро, а навколо нього по своїх орбітах рухаються електрони.

Ядро має позитивний заряд, а електрони - отрицантельный. Замість сил тяжіння, діючих в Сонячній системі, в атомі діють електричні сили. Электриченский заряд ядра атома, чисельно рівний порядковому номеру в періодичній системі Менделеєва, урівноважується сумою зарядів електронів - атом електрично нейтральний.

Обидві ці моделі виявилися суперечливі.

У 1913 р. великий датський фізик Н. Бор застосував принцип квантування при розв'язанні питання про будову атома і характенристике атомних спектрів.

Модель атома Н. Бора базувалася на планетарній моделі Е. Резерфорда і на розробленій ним самим квантовій теорії будови атома. Н. Бор висунув гіпотезу будови атома, осннованную на двох постулатах, абсолютно несумісних з класичною фізикою:

1) в кожному атомі існує декілька стаціонарних сонстояний (говорячи мовою планетарної моделі, декілька станционарных орбіт) електронів, рухаючись по яких електрон може існувати, не випромінюючи;

2) при переході електрона з одного стаціонарного состоянния в інше атом випромінює або поглинає порцію енергії.

У кінцевому результаті точно описати структуру атома на основаннии уявлення про орбіти точкових електронів принципинально неможливо, оскільки таких орбіт насправді не існує.

Теорія Н. Бора являє собою як би прикордонну смугу першого етапу розвитку сучасної фізики. Це понследнее зусилля описати структуру атома на основі классиченской фізики, доповнюючи її лише невеликим числом нових припущень.

Створювалося враження, що постулати Н. Бора відображають якісь нові, невідомі властивості матерії, але лише часнтично. Відповіді на ці питання були отримані внаслідок разнвития квантової механіки. З'ясувалося, що атомну модель Н. Бора не треба розуміти буквально, як це було спочатку. Процеси в атомі в принципі не можна наочно представити у вигляді механічних моделей аналогічно з подіями в макронмире. Навіть поняття простору і часу в існуючій в макросвіті формі виявилися невідповідними для опису микрофизических явищ. Атом фізиків-теоретиків все більше і більше ставав сумою рівнянь, що абстрактно-неспостерігається.

Макросвіт. У історії вивчення природи можна виділити два етапи: донаучный і науковий.

Донаучный, або натурфилософский, охоплює період від античності до становлення експериментального естествознанния в XVI-XVII вв. Природні явища, що Спостерігаються пояснювалися на основі умоглядних філософських принципів.

Найбільш значущою для подальшого розвитку естественнных наук була концепція дискретної будови матерії атомізм, згідно з якою всі тіла складаються з атомів - найдрібніших в світі частинок.

Зі становлення класичною механіки починається науковий етап вивчення природи.

Оскільки сучасні наукові уявлення про струкнтурных рівні організації матерії були вироблені в ході критичного переусвідомити представлень класичної науки, застосовних тільки до об'єктів макроуровня, то начиннать потрібне з концепцій класичної фізики.

Формування наукових поглядів на будову матерії отнносится до XVI в., коли Г. Галілеєм була закладена основа пернвой в історії науки фізичної картини світу - механиченской. Він не просто обгрунтував геліоцентричну систему Н. Коперника і відкрив закон інерції, а розробив методонлогию нового способу опису природи - научно-теорентического. Суть його полягала в тому, що виділялися тільки деякі фізичні і геометричні характеристики, котонрые ставали предметом наукового дослідження. Галилей писав: «Ніколи я не стану від зовнішніх тіл вимагати чого-небудь інакшого, ніж величина, фігура, кількість і більш або менш швидкого руху для того, щоб пояснити виникнення смаку, запаху і звуку»[1].

І. Ньютон, спираючись на труди Галілея, розробив сувору наукову теорію механіки, що описує і рух небеснных тіл, і рух земних об'єктів одними і тими ж законами. Природа розглядалася як складна механічна система.

У рамках механічної картини світу, розробленої І. Ньюнтоном і його послідовниками, склалася дискретна (корпуснкулярная) модель реальності. Матерія розглядалася як речовинна субстанція, що складається з окремих частинок - атомів або корпускул. Атоми абсолютно міцні, неподільні, непроникні, характеризуються наявністю маси і ваги.

Істотною характеристикою ньютоновского світу був трьохмірний простір евклидовой геометрії, яке абсонлютно постійне і завжди перебуває в спокої. Час представнлялось як величина, що не залежить ні від простору, ні від матерії.

Рух розглядався як переміщення в пространстнве по безперервних траєкторіях відповідно до законів механіки.

Підсумком ньютоновской картини світу з'явився образ Вселеннной як гігантський і повністю детермінований механнизма, де події і процеси виявляють собою ланцюг взаимозавинсимых причин і слідств.

Механистический підхід до опису природи виявився ненобычайно плідним. Услід за ньютоновской механікою були створені гідродинаміка, теорія пружності, механічна теорія тепла, молекулярно-кінетична теорія і цілий ряд інших, в руслі яких фізика досягла величезних успіхів. Однак були дві області - оптичних і електромагнітних явищ, які не могли бути повністю пояснені в рамнках механистической картини світу.

Нарівні з механічною корпускулярной теорією, осуществнлялись спроби пояснити оптичні явища принципово інакшим шляхом, а саме - на основі хвильової теорії, сформунлированной X. Гюйгенсом. Хвильова теорія встановлювала ананлогию між поширенням світла і рухом хвиль на понверхности води або звукових хвиль в повітрі. У ній предполангалось наявність пружної середи, що заповнює весь простір, - світлоносного ефіру. Исхондя з хвильової теорії X. Гюйгенс успішно пояснив отраженние і заломлення світла.

Іншою областю фізики, де механічні моделі оказанлись неадекватними, була область електромагнітних явищ. Експерименти англійського дослідника М. Фарадея і теоретичні роботи англійського фізика Дж. К. Максвелла остаточно зруйнували уявлення ньютоновской фізики про дискретну речовину як єдиний вигляд матерії і понложили початок електромагнітній картині світу.

Явище електромагнетизм відкрив датський естествоиспынтатель X. К. Ерстед, який уперше помітив магнітне дейнствие електричних струмів. Продовжуючи дослідження в цьому напрямі, М. Фарадей виявив, що тимчасове измененние в магнітних полях створює електричний струм.

М. Фарадей прийшов до висновку, що вчення про електрику і оптика взаємопов'язані і утворять єдину область. Його рабонты сталі початковим пунктом досліджень Дж. К. Максвелла, заслуга якого складається в математичній розробці ідей М. Фарадея про магнетизм і електрику. Максвелл «перевів» модель силових ліній Фарадея в математичну формулу. Поняття «поле сил» спочатку складалося як допоміжне математичне поняття. Дж. К. Максвелл додав йому физиченский значення і став розглядати поле як самостійну фізичну реальність: «Електромагнітне поле - це та частина простору, яка містить в собі і оточує тіла, що знаходяться в електричному або магнітному стані»[2].

Исхондя з своїх досліджень, Максвелл зміг укласти, що світлові хвилі являють собою електромагнітні хвилі. Єдина сущнность світла і електрики, яку М. Фарадей передбачив в 1845 р., а Дж. К. Максвелл теоретично обгрунтував в 1862 р., була експериментально підтверджена німецьким фізиком Г. Герцем в 1888 р.

Після експериментів Г. Герца в фізиці остаточно утнвердилось поняття поля не як допоміжна матемантической конструкція, а як об'єктивно існуючої физинческой реальності. Був відкритий якісно новий, своєрідний вигляд матерії.

Отже, до кінця XIX в. фізика прийшла до висновку, що матерія існує в двох видах: дискретної речовини і безперервного поля.

Внаслідок же подальших революційних відкриттів в фізиці в кінці минулого і початку нинішнього сторіч оказанлись зруйнованими представлення класичної фізики об венществе і полі як двох якісно своєрідних видах матерії.

Мегамір. Мегамир або космос, сучасна наука розглядає як взаємодіючу і систему всіх небесних тіл, що розвивається.

Все існуючі галактики входять в систему самого высонкого порядку - Метагалактіку. Розміри Метагалактіки дуже великі: радіус космологічного горизонту становить 15- 20 млрд. світлових років.

Поняття «Всесвіт» і «Метагалактіка» - дуже близькі поняття: вони характеризують один і той же об'єкт, але в різних аспектах. Поняття «Всесвіт» означає весь існуючий матеріальний світ; поняття «Метагалактіка» - той же мир, але з точки зору його структури - як впорядковану систему ганлактик.

Будова і еволюція Всесвіту вивчаються космологією. Космологія як розділ природознавства, знаходиться на своеобнразном стику науки, релігії і філософій. У основі космонлогических моделей Всесвіту лежать певні мировознзренческие передумови, а самі ці моделі мають велике світоглядне значення.

У класичній науці існувала так звана теорія стаціонарного стану Всесвіту, згідно якою Всесвіт завжди був майже танкой же, як зараз. Астрономія була статичною: вивчалися рухи планет і комет, описувалися зірки, створювалися їх класифікації, що було, звісно, дуже важливо. Але питання про еволюцію Вселену не ставилося.

Сучасні космологічні моделі Вселеної основынваются на загальній теорії відносності А. Ейнштейна, сонгласно якої метрика простору і часу визначається розподілом гравітаційної маси у Всесвіті. Її свойнства як цілого зумовлені середньою густиною матерії і іншими конкретно-фізичними чинниками.

Рівняння тяжіння Ейнштейна має не одне, а безліч рішень, чим і зумовлено наявність багатьох космологічних моделей Всесвіту. Перша модель була розроблена самим А. Ейнштейном в 1917 р. Він відкинув постулати ньютоновской космології про абсолютність і нескінченність простору і часу. Відповідно до космологічної моделі Вселеннной А. Ейнштейна світовий простір однорідно і изонтропно, матерія в середньому розподілена в ній рівномірно, гравітаційне тяжіння маси компенсується универсальнным космологічним відштовхуванням.

Час існування Всесвіту нескінченний, тобто не має ні початку, ні кінця, а простір безмежний, але кінцевий.

Всесвіт в космологічній моделі А. Ейнштейна стационарна, нескінченна у часі і безмежна в просторі.

У 1922 р. російський математик і геофизик А.А Фрідман відкинув постулат класичної космології про стаціонарність Всесвіту і отримав рішення рівняння Ейнштейна, що описує Всесвіт з простором, що "розширяється".

Оскільки середня густина речовини у Всесвіті невідома, то сьогодні ми не знаємо, в якому з цих просторів Всесвіту ми живемо.

У 1927 р. бельгійський абат і вчений Ж. Леметр зв'язав "розширення" простору з даними астрономічних спостережень. Леметр ввів поняття початку Всесвіту як сингулярности (тобто сверхплотного стану) і народження Всесвіту як Великого вибуху.

У 1929 році американський астроном Е.П. Хаббл виявив існування дивної залежності між відстанню і швидкістю галактик: всі галактики рухаються від нас, причому з швидкістю, яка зростає пропорціонально відстані, - система галактик розширяється.

Розширення Всесвіту вважається науково встановленим фактом. Згідно з теоретичними розрахунками Ж. Леметра, радіус Всесвіту в первинному стані був 10-12см, що близько по розмірах до радіуса електрона, а її густина становила 1096 р/см3. У сингулярному стані Всесвіт являв собою микрообъект нікчемно малих розмірів. Від первинного сингулярного стану Всесвіт перейшов до розширення внаслідок Великого вибуху.

Ретроспективні розрахунки визначають вік Всесвіту в 13-20 млрд. років. Г.А. Гамов передбачив, що температура речовини була велика і падала з розширенням Всесвітом. Його розрахунки показали, що Всесвіт в своїй еволюції проходить певні етапи, в ході яких відбувається утворення хімічних елементів і структур. У сучасній космології для наглядності початкову стадію еволюцію Всесвіту ділять на "ери"[3]

Ера адронів. Важкі частинки, вступаючі в сильні взаинмодействия.

Ера лептонів. Легкі частинки, вступаючі в электромагнитнное взаємодію.

Фотонна ера. Тривалість 1 млн. років. Основна донля маси - енергії Вселеної - доводиться на фотони.

Зіркова ера. Наступає через 1 млн. років після зародження Всесвіту. У зіркову еру починається процес утворення протозвезд і протогалактик.

Потім розвертається грандіозна картина утворення структури Метагалактіки.

У сучасній космології нарівні з гіпотезою Великого вибуху вельми популярна інфляційна модель Всесвіту, в якій розглядається витвір Всесвіту. Ідея витвору має дуже складне обгрунтування і пов'язана з квантової коснмологией. У цій моделі описується еволюція Вселеної нанчиная з моменту 10-45с після початку розширення.

Прихильники інфляційної моделі бачать відповідність менжду етапами космічної еволюції і етапами витвору світу, описаними в книзі Буття в Біблії[4].

Відповідно до інфляційної гіпотези космічна еволюція в ранньому Всесвіті проходить ряд етапів.

Початок Всесвіту визначається фізиками-теоретиками як стан квантової супергравитации з радіусом Всесвіту в 10-50см

Стадія інфляції. Внаслідок квантового стрибка Всесвіт перейшов в стан збудженого вакууму і у відсутність в ній речовини і випромінювання інтенсивно розширялася згідно з экспонненциальному законом. У цей період створювалося саме пронстранство і час Всесвіту. За період інфляційної стадії тривалістю 10-34. Всесвіт роздувся від невообранзимо малих квантових розмірів 10-33до неймовірно великих 101000000см, що на багато порядків перевершує разнмер Всесвіту, що спостерігається - 1028см. Весь цей первоначальнный період у Всесвіті не було ні речовини, ні випромінювання.

Перехід від інфляційної стадії до фотонної. Стан помилкового вакууму розпався, енергія, що вивільнилася пішла на народження важких частинок і античастинок, які, проаннигилировав, далі могутній спалах випромінювання (світла), освентившего космос.

Етап відділення речовини від випромінювання: речовина, що залишилася після анннигиляции стала прозорою для випромінювання, контакт між речовиною і випромінюванням пропав. Випромінювання, що Відділилося від вещенства і складає сучасний реліктовий фон, теоретично передбачений Г. А. Гамовим і экспериментальнно виявлений в 1965 р.

Надалі розвиток Всесвіту йшов в напрямі від максимально простого однорідного стану до створення все бонлее складних структур - атомів (спочатку атомів водоронда), галактик, зірок, планет, синтезу важких елементів в нендрах зірок, в тому числі і необхідних для створення життя, виникненню життя і як вінця витвору - людини.

Відмінність між етапами еволюції Всесвіту в инфляцинонной моделі і моделі Великого вибуху торкається тільки пернвоначального етапу порядку 10-30с, далі між цими моделянми принципових розходжень в розумінні етапів косминческой еволюції немає.

Поки ж ці моделі за допомогою знань і фантазії можна розраховувати на комп'ютері, а питання залишається відкритим.

Сама велика трудність для вчених виникає при объясннении причин космічної еволюції. Якщо відкинути частнонсти, то можна виділити дві основні концепції, що пояснюють еволюцію Всесвіту: концепцію самоорганизации і концепцію креационизма.

Для концепції самоорганизации матеріальна Вселена явнляется єдиною реальністю, і ніякий інший реальнонсти крім неї не існує. Еволюція Вселеної описыванется в термінах самоорганизации: йде мимовільне упонрядочивание систем в напрямі становлення все більш складних структур. Динамічний хаос породжує порядок.

У рамках концепції креационизма, тобто витвори, еволюція Всесвіту зв'язується з реалізацією програми, визначуваною реальністю більш високого порядку, ніж матеріальний мир. Прихильники креационизма звертають увагу на существованние у Вселеної направленого номогенца - розвитку від простих систем до все більш складних і інформаційно емнким, в ході якого створювалися умови для виникнення життя і людини. Як додатковий аргумент принвлекается антропный принцип, сформульований англійськими астрофізиками Б. Карром і Ріссом.

Серед сучасних фізиків - теоретиків є прихильники, як концепції самоорганизации, так і концепції креационизма. Останні визнають, що розвиток фундаментальної теоретичної фізики робить насущною необхідністю розробку єдиної науково - технічної картини світу, що синтезує всі досягнення в області знання і віри.

Всесвіту на самих різних рівнях, від умовно елементарних частинок і до гігантських сверхскоплений галактик, властива структурность. Сучасна структура Всесвіту є результатом космічної еволюції, в ході якої з протогалактик утворилися галактики, з протозвезд - зірки, з протопланетного хмари - планети.

Метагалактика - являє собою сукупність зіркових систем - галактик, а її структура визначається їх розподіл в просторі, заповненому надзвичайно розрідженим межгалактическим газом і межгалактическими, що пронизується променями.

Згідно з сучасними уявленнями, для метагалактики характерно комірчаста (сітчаста, пориста) структура. Існують величезні об'єми простору (порядку мільйона кубічних мегапарсек), в яких галактик поки не виявлено.

Вік Метагалактіки близький до віку Всесвіту, оскільки утворення структури доводитися на період, наступний за роз'єднанням речовини і випромінювання. За сучасними даними, вік Метагалактіки оцінюється в 15 млрд. років.

Галактика - гігантська система, що складається з скупчень зірок і туманностей, створюючих в просторі досить складну конфігурацію.

За формою галактики умовно розподіляються на три типи: еліптичні, спіральні, неправильні.

Еліптичні галактики - володіють просторовою формою еліпсоїда з різною мірою стиснення вони є найбільш простими по структурі: розподіл зірок рівномірно убуває від центра.

Спіральні галактики - представлені в формі спіралі, включаючи спіральні гілки. Це самий численний вигляд галактик, до якого відноситься і наша Галактика - молочний шлях.

Неправильні галактики - не володіють вираженою формою, в них відсутнє центральне ядро.

Деякі галактики характеризуються виключно могутнім радіовипромінюванням, перевершуючим видиме випромінювання. Це радиогалактики.

У ядрі галактики сосредоточенны самі старі зірки, вік яких наближається до віку галактики. Зірки середнього і молодого віку розташовані в диску галактики.

Зірки і туманності в межах галактики рухаються досить складним образом разом з галактикою вони беруть участь в розширенні Всесвіті, крім того, вони беруть участь у обертанні галактики навколо осі.

Зірки. На сучасному етапі еволюції Вселеної вещенство в ній знаходиться переважно в зірковому стані. 97% речовини в нашій Галактиці зосереджене в зірках, що являють собою гігантські плазмові утворення різної величини, температури, з різною характеристикою руху. У багатьох інших галактик, якщо не у більшості, «зіркова субстанція» складає більш ніж 99,9% їх маси.

Вік зірок міняється в досить великому діапазоні значень: від 15 млрд. років, відповідних віку Вселеннной, до сотень тисяч - самих молодих. Є зірки, які утворяться в цей час і перебувають в протозвездной стадії, тобто вони ще не стали справжніми зірками.

Народження зірок відбувається в газово-пылевых туманностях під дією гравітаційних, магнітних і інших сил, блангодаря яким йде формування нестійких однорідностей і дифузна матерія розпадається на ряд сгущений. Якщо такі сгущения зберігаються досить довго, то з течією часу вони перетворюються в зірки. Оснновная еволюція речовини у Всесвіті відбувалася і происнходит в надрах зірок. Саме там знаходиться той «плавильний тигель», який обумовив хімічну еволюцію речовини у Всесвіті.

На завершальному етапі еволюції зірки перетворюються в інертні («мертві») зірки.

Зірки не існують ізольовано, а утворять системи. НайПростіші зіркові системи - так звані кратні сиснтемы складаються з двох, трьох, чотирьох, п'яти і більше зірок, обнращающихся навколо загального центра тягаря.

Зірки об'єднані також в ще більші групи - звезднные скупчення, які можуть мати «розсіяну» або «кульову» структуру. Розсіяні зіркові скупчення насчинтывают декілька сотень окремих зірок, кульові скупчення - багато які сотні тисяч.

Асоціації, або скупчення зірок, також не є неизнменными і вічно існуючими. Через певне колинчество часу, що обчислюється мільйонами років, вони рассеиваютнся силами галактичного обертання.

Сонячна система являє собою групу небесних тіл, вельми різних по розмірах і фізичній будові. У цю групу входять: Сонце, дев'ять великих планет, десятки спутнников планет, тисячі малих планет (астероїдів), сотні комет і незліченна безліч метеоритних тіл, рухомих як роями, так і у вигляді окремих частинок. До 1979 р. було відомо 34 супутники і 2000 астероїдів. Всі ці тіла об'єднані в одну систему завдяки силі тяжіння центрального тіла - Сонця. Сонячна система є впорядкованою системою, що має свої закономірності будови. Єдиний характер Сонячної системи виявляється в тому, що всі планети вранщаются навколо Сонця в одному і тому ж напрямі і майже в одній і тій же площині. Більшість супутників планет (їх місяців) обертається в тому ж напрямі і в більшості слунчаев в екваторіальній площині своєї планети. Сонце, планнеты, супутники планет обертаються навколо своїх осей в тому ж напрямі, в якому вони здійснюють рух по своїх траєкторіях. Закономірно і будова Сонячної системи: канждая наступна планета видалена від Сонця приблизно в два рази далі, чим попередня.

Сонячна система утворилася приблизно 5 млрд. років тому, причому Сонце - зірка другого (або ще більш пізнього) покоління. Таким чином, Сонячна система виникла на продуктах життєдіяльності зірок попередніх поколінь, скапливавншихся в газово-пылевых хмарах. Ця обставина дає осннование назвати Сонячну систему малою частиною зіркового пилу. Про походження Сонячної системи і її історичної еволюції наука знає менше, ніж необхідна для побудови теорії планетообразования.

Перші теорії походження Сонячної системи були висунені німецьким філософом І. Кантом і французьким математиком П. С. Лапласом. Згідно з цією гіпотезою система планет навколо Сонця обнразовалась внаслідок дії сил тяжіння і отталкиванния між частинками розсіяної матерії (туманності), нахондящейся у обертальному русі навколо Сонця.

Початком наступного етапу в розвитку поглядів на образонвание Сонячної системи послужила гіпотеза англійського финзика і астрофізика Дж. X. Джінса. Він передбачив, що конгда-то Сонце зіткнулося з іншою зіркою, внаслідок чого з нього був вирваний струмінь газу, який, густішаючи, преобразонвалась в планети.

Сучасні концепції походження планет Сонячної системи засновуються на тому, що треба враховувати не тільки механічні сили, але і інші, зокрема электромагнитнные. Ця ідея була висунена шведським фізиком і астрофинзиком X. Альфвеном і англійським астрофизиком Ф. Хойлом. Відповідно до сучасних уявлень, первонанчальное газова хмара, з якої утворилися і Сонце і планети, складалося з іонізованого газу, схильного до впливу електромагнітних сил. Після того як з величезної газової хмари за допомогою концентрації утворилося Сонце, на дуже великій відстані від нього залишилися ненбольшие частини цієї хмари. Гравітаційна сила стала принтягивать залишки газу до зірки, що утворилася - Сонцю, але його магнітне поле зупинило падаючий газ на різних відстанях - якраз там, де знаходяться планети. Гравитацинонная і магнітні сили вплинули на концентрацію і сгущенние падаючого газу, і в результаті утворилися планети. Конгда виникли самі великі планети, той же процес повтонрился в менших масштабах, створивши, таким чином, системи супутників.

Теорії походження Сонячної системи носять гіпотетичний характер, і однозначно вирішити питання про їх достовірність на сучасному етапі розвитку науки невознможно. У всіх існуючих теоріях є протиріччя і неясні місця.

У цей час в області фундаментальної теоретиченской фізики розробляються концепції, згідно яким обънективно існуючий мир не вичерпується матеріальним минром, що сприймається нашими органами чуття або фізичними приладами. Автори даних концепцій прийшли до наступному вывонду: нарівні з матеріальним миром існує реальність вищого порядку, що володіє принципово інакшою природою в порівнянні з реальністю матеріального світу.[4,5]

Висновок.

Здавна люди намагалися знайти пояснення різноманіттю і химерності світу.

Вивчення матерії і її структурних рівнів є необхідною умовою формування світогляду, незалежно від того, чи виявиться воно зрештою матеріалістичним або ідеалістичним.

Досить очевидно, що дуже важлива роль визначення поняття матерії, розуміння останньою як невичерпної для побудови наукової картини світу, розв'язання проблеми реальності і пізнаваності об'єктів і явищ мікро, макро і мега світів.

Список літератури:

1. Велика Радянська енциклопедія

БСЭ, т.15,

2. Карпенков С.Х. Концепциї сучасного природознавства. М.: 1997

3. Філософія

http://websites.pfu.edu.ru/IDO/ffec/philos-index.html

4. Владіміров Ю. С. Фундаментальная фізика і релігія. - М.: Архимед, 1993;

5. Владимиров Ю. С., Карнаухов А. В., Кулаків Ю.І. Введеніє в теорію фізичних структур і бінарної геометрофизику. - М.: Архимед, 1993.

6. Учбова допомога «Концепції сучасного природознавства»

[1] Ковалів Б.Т. От Галілея до Ейнштейна - М.: Наука, 1966. - С.38.

[2] См.: Кудрявцев П.С. Курс історії фізики. - М.: Освіта, 1974. - С. 179.

[3] См.: Дубніщева Т.Я. Указ. Соч. - С. 802 - 803.

[4] См.: Гриб А.А. Большой вибух: витвір або походження? /У кн. Взаимонсвязь фізичної і релиптозной картин світу. - Кострома: Изд-у МИИЦАОСТ, 1996. - С. 153-166.

© 8ref.com - українські реферати
8ref.com