Первые теории происхождения солнечной системы были выдвинуты немецким
философом И. Кантом и французским математиком П.С. Лапласом. Их теории
вошли в науку как некая коллективная космогоническая гипотеза Канта —
Лапласа, хотя разрабатывались они независимо друг от друга.
И. Кант выдвинул гипотезу, согласно которой перед образованием планет
Солнечной системы пространство, где теперь она существует, было заполнено
рассеянной материей, находившейся во вращательном движении вокруг уже
возникшего в виде центрального сгущения Солнца. С течением времени
вследствие притяжения и отталкивания между частицами рассеянной материи
(туманности) возникли планеты. И. Кант впервые выдвинул предположение, что
Солнечная система не существовала вечно. Процесс ее возникновения он
связывал с существованием сил взаимодействия, присущих частицам туманности.
При этом гипотеза И. Канта не противоречила наблюдаемому расположению орбит
планет Солнечной системы приблизительно и одной плоскости и существованию
спутников.
Приблизительно через 50 лет после этого П.С. Лаплас выдвинул свою
гипотезу, во многом сходную с предположением И. Канта. Космогоническая
гипотеза П.С. Лапласа основывалась на том, что Солнечная система
образовалась из уже вращающейся газовой туманности. По теории И. Канта,
Солнечная система также возникла из газовой туманности, но она не имела
предварительного вращения. В этом случае появлялась непреодолимая
трудность, невозможно было объяснить, как могло образоваться правильное
вращательное движение небесных тел. Гипотеза П.С. Лапласа получила широкое
признание в первой половине XIX в., но потом оказалось, что ряд фактов не
укладывается в ее рамки. Например, нельзя объяснить, почему Солнце теперь
вращается вокруг своей оси относительно медленно, хотя во время сжатия оно
должно было вращаться столь быстро, что от него за счет центробежной силы
происходило бы отделение вещества.
Началом следующего этапа в развитии взглядов на образование Солнечной
системы послужила гипотеза английского физика и астрофизика Дж. X. Джинса.
Он предположил, что когда-то Солнце столкнулось с другой звездой, в
результате чего из него была вырвана струя газа, которая, сгущаясь,
преобразовалась в планеты. Однако, учитывая огромное расстояние между
звездами, такое столкновение кажется совершенно невероятным. Более
детальный анализ выявил и другие недостатки этой теории.
Современные концепции происхождения планет Солнечной системы
основываются на том, что нужно учитывать не только механические силы, но и
другие, в частности электромагнитные. Эта идея была выдвинута шведским
физиком и астрофизиком X. Альфвеном и английским астрофизиком Ф. Хойлом.
Считается вероятным, что именно электромагнитные силы сыграли решающую роль
при зарождении Солнечной системы. Согласно современным представлениям,
первоначальное газовое облако, из которого образовались и Солнце и планеты,
состояло из ионизированного газа, подверженного влиянию электромагнитных
сил. После того как из огромного газового облака посредством концентрации
образовалось Солнце, на очень большом расстоянии от него остались небольшие
части этого облака. Гравитационная сила стала притягивать остатки газа к
образовавшейся звезде — Солнцу, но его магнитное поле остановило падающий
газ на различных расстояниях — как раз там где находятся планеты.
Гравитационная и магнитные силы повлияли на концентрацию и сгущение
падающего газа, в результате чего образовались планеты. Когда возникли
самые крупные планеты, тот же процесс повторился в меньших масштабах,
создав таким образом системы спутников. Теории происхождения Солнечной
системы носят гипотетический характер, и однозначно решить вопрос об их
достоверности на современном этапе развития науки невозможно. Во всех
существующих теориях имеются противоречия и неясные места.
3)Современные космологические модели Вселенной.
Как указывалось в предыдущей главе, в классической науке существовала
так называемая теория стационарного состояния Вселенной, согласно которой
Вселенная всегда была почти такой же, как сейчас. Астрономия была
статичной: изучались движения планет и комет, описывались звезды,
создавались их классификации, что было, конечно, очень важно. Но вопрос об
эволюции Вселенной не ставился.
Классическая ньютоновская космология явно или неявно принимала
следующие постулаты:
. Вселенная — это всесуществующая, "мир в целом". Космология познает
мир таким, как он существует сам по себе, безотносительно к
условиям познания.
. Пространство и время Вселенной абсолютны, они не зависят от
материальных объектов и процессов.
. Пространство и время метрически бесконечны.
. Пространство и время однородны и изотропны.
. Вселенная стационарна, не претерпевает эволюции. Изменяться могут
конкретные космические системы, но не мир в целом.
Современные космологические модели Вселенной основываются на общей
теории относительности А. Эйнштейна, согласно которой метрика пространства
и времени определяется распределением гравитационных масс во Вселенной. Ее
свойства как целого обусловлены средней плотностью материи и другими
конкретно-физическими факторами. Современная релятивистская космология
строит модели Вселенной, отталкиваясь от основного уравнения
тяготения, введенного А. Эйнштейном в общей теории относительности.
Уравнение тяготения Эйнштейна имеет не одно, а множество решений, чем и
обусловлено наличие многих космологических моделей Вселенной. Первая
модель была разработана самим Л. Эйнштейном в 1917 г. Он отбросил
постулаты ньютоновской космологии об абсолютности и бесконечности
пространства и времени. В соответствии с космологической моде лью Вселенной
А. Эйнштейна мировое пространство однородно и изотропно, материя в среднем
распределена в ней равномерно, гравитационное притяжение масс
компенсируется универсальным космологическим отталкиванием.
Эта модель казалась в то время вполне удовлетворительной,поскольку она
согласовывалась со всеми известными фактами. Но новые идеи, выдвинутые А.
Эйнштейном, стимулировали дальнейшее исследование, и вскоре подход к
проблеме решительно изменился.
В том же 1917 г. голландский астроном В. де Ситтер предложил другую
модель, представляющую собой также решение уравнений тяготения. Это решение
имело то свойство, что оно существовало бы даже в случае "пустой"
Вселенной, свободной oт материи. Если же в такой Вселенной появлялись
массы, то решение переставало быть стационарным: возникало некоторого рода
космическое отталкивание между массами, стремящееся удалить их друг от
друга и растворить всю систему. Тенденция к расширению, по В. де Ситтеру,
становилась заметной лишь на очень больших расстояниях.
В 1922 г. российский математик и геофизик Л.А. Фридман о (бросил
постулат классической космологии о стационарности Вселенной и дал принятое
в настоящее время решение космологической проблемы.
Решение уравнений А.А. Фридмана, допускает три возможности. Если
средняя плотность вещества и излучения во Вселенной равна некоторой
критической величине, мировое пространство оказывается евклидовым и
Вселенная неограниченно расширяется от первоначального точечного состояния.
Если плотность меньше критической, пространство обладает геометрией
Лобачевского и так же неограниченно расширяется. И, наконец, если плотность
больше критической, пространство Вселенной оказывается римановым,
расширение на некотором этапе сменяется сжатием, которое продолжается
вплоть до первоначального точечного состояния. По современным данным,
средняя плотность материи во Вселенной меньше критической, так что более
вероятной считается модель Лобачевского, т.е. пространственно бесконечная
расширяющаяся Вселенная. Не исключено, что некоторые виды материи, которые
имеют большое значение для величины средней плотности, пока остаются
неучтенными. В связи с этим делать окончательные выводы о конечности или
бесконечности Вселенной пока преждевременно.
Расширение Вселенной считается научно установленным фактом. Первым
к поискам данных о движении спиральных галактик обратился В. де Ситтер.
Обнаружение эффекта Доплера, свидетельствовавшего об удалении галактик,
дало толчок дальнейшим теоретическим исследованиям и новым улучшенным
измерениям расстояний и скоростей спиральных туманностей.
В 1929 г. американский астроном Э.П. Хаббл обнаружил
существование странной зависимости между расстоянием и скоростью
галактик: все галактики движутся от нас, причем со скоростью, которая
возрастает пропорционально расстоянию,— система галактик расширяется.
Но то, что в настоящее время Вселенная расширяется, еще не позволяет
однозначно решить вопрос в пользу той или иной модели.
4)Этапы космической эволюции.
Как бы ни решался вопрос о многообразии космологических моделей,
очевидно, что наша Вселенная расширяется, эволюционирует. Время ее эволюции
от первоначального состояния оценивается приблизительно в 20 млрд лет.
Возможно, более подходящей является аналогия не с элементарной
частицей, а со сверхгеном, обладающим огромным набором потенциальных
возможностей, реализующихся в процессе эволюции. В современной науке
выдвинут гак называемый антропный принцип в космологии. Суть его
заключается в том, что жизнь во Вселенной возможна только при тех значениях
универсальных постоянных, физических констант, которые в действительности
имеют место. Если значение физических констант имело бы хоть ничтожное
отклонение от существующих, то возникновение жизни было бы в принципе
невозможно. Это значит, что уже в начальных физических условиях
существования Вселенной заложена возможность возникновения жизни.
От первоначального сингулярного состояния Вселенная перешла к расширению
в результате Большого взрыва, заполнившего все пространство. В итоге каждая
частица материи устремилась прочь от любой другой.
Всего лишь через одну сотую секунды после взрыва Вселенная имела
температуру порядка 100 000 млн град, по Кельвину. При такой температуре
(выше температуры центра самой горячей звезды) молекулы, атомы и даже ядра
атомов существовать не могут. Вещество Вселенной пребывало в виде
элементарных частиц, среди которых преобладали электроны, позитроны,
нейтрино, фотоны, а также в относительно малом количестве протоны и
нейтроны Плотность вещества Вселенной спустя 0,01 с после взрыва была
огромной - в 4 000 млн paз больше, чем у воды
В конце первых тpеx минут после взрыва температура вещества Вселенной,
непрерывно снижаясь, достигла 1 млрд град. При этой все еще очень высокой
температуре начали образовываться ядра атомов, в частности, ядра тяжелого
водорода и гелия. Однако вещество Вселенной в конце первых трех минут
состояло в основном из фотонов, нейтрино и антинейтрино.
СОДЕРЖАНИЕ.
1.ВВЕДЕНИЕ.
стр.
2.МАКРОМИР: концепции классического естествознания.
3.МИКРОМИР: концепции современной физики.
1)Фундаментальные открытия в области физики
конца 19-начала 20 вв.
2)Рождение и развитие представлений о квантах.
3)Теория атома Н.Бора.
4)Корпускулярно-волновой дуализм в современной физике.
4.МЕГАМИР: современные астрофизические и
космологические концепции.
1)Звездная форма бытия космической материи.
2)Планеты.
3)Современные космологические модели
Вселенной.
5.ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
6.СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.
Все вышеизложенные революционные открытия в физике
перевернули ранее существующие взгляды на мир. Исчезла
убежденность в универсальности законов классической механики, ибо
разрушились прежние представления о неделимости атома, о постоянстве
массы, о неизменности химических элементов и т.д. Теперь уже вряд
ли можно найти физика, который считал бы, что все проблемы его
науки можно решить с помощью механических понятий и уравнений.
Рождение и развитие атомной физики, таким образом, окончательно
сокрушило прежнюю механистическую картину мира. Но классическая
механика Ньютона при этом не исчезла. По сей день она занимает
почетное место среди других естественных наук. С ее помощью,
например, рассчитывается движение искусственных спутников Земли,
других космических объектов и т.д. Но трактуется она теперь как
частный, случай квантовой механики, применимый для медленных движений
и больших масс объектов макромира.
1.Концепции современного естествознания: Серия. “Учебники и учебные
пособия’’
Ростов на Дону : ред. «Феникс» , 2000.-576с.
2.Концепции современного естествознания. Учебник под ред. В.Н.
Лавриенко. Москва.: ЮНИТИ . 1997 г.
3. Г.Г. Гранатов.
Идейно-понятийное содержание современного естествознания : Учебно-
методическое пособие. - Магнитогорск: МаГУ, 2001. –183с.
4.А.А. Горелов.
Концепции современного естествознания. –М.: Центр, 1998. – 208с.
Магнитогорский Государственный Университет.
Реферат
по Концепциям современного естествознания
на тему: Структурные уровни организации материи: концепции микро-,
макро-, мегамиров.»
Выполнила: студентка 2 курса
202 гр., ф-та ПиМНО
Островская Елена
Проверила: преподаватель
Кузина Г.Ф.
Магнитогорск
2002
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5
