Реферат: Современная модель эволюции Вселенной

Реферат: Современная модель эволюции Вселенной

Московский Экономический Институт

Отделение “Бухгалтерский Учет и Аудит”

Реферат по предмету

“Концепция Современного Естествознания”

на тему “Современная модель эволюции Вселенной”

Студентки курса ФНО-1 _______________ Минаевой О.А.

Преподаватель _______________ д.и.н. Ратников В.П.

Москва, 1999 г.

Содержание

Введение 3

Познание Вселенной человеком 5

Как раскрывают тайны Вселенной 9

Космос, галактики, звезды 10

Семья Солнца 14

Заключение 20

Список использованной литературы 22

Введение

История окружающего нас мира, история Вселенной - это вопрос, который

волновал человечество, начиная с самых ранних ступе­ней познания. Мифы и

религиозные учения предполагают свои “космологические систе­мы”, свои теории

эволюции Вселенной.

Эволюция Вселенной, начиная с Большого взрыва, рассматривается как совместное

развитие микро- и мак­роявлений, включающее процессы дифференциации и

усложне­ния в микро - и макроветвях эволюции.

Наша Вселенная участвует в закономерном эволюционном процессе.

Но было бы ошибкой процесс эволюции Вселенной, равно, как и всякой другой

материальной системы, отождествлять лишь с одной прогрессивной ветвью

развития. Развитие всегда состоит из двух ветвей или этапов - прогрессивного

и регрессивного, которые объединяются одной общей характеристикой:

не­обратимостью происходящих в них изменений.

Состояние вещества и ход физических про­цессов, сами понятия о времени и

пространст­ве в “ранний” период эволюции Вселенной, когда плотность была

грандиозна, еще недо­статочно ясны и, вероятно, существенно отли­чаются от

понятий физики сегодняшнего дня.

Но качественные изменения во Вселенной происходили не только в далеком

прошлом. Имеются теоретические предположения, что при определенных условиях

эволюция звезд приводит к образованию так называемых “чер­ных дыр”. Поле

тяжести у поверхности этих дыр так велико, что силы гравитации “сковы­вают” в

этой части пространства все виды лу­чистой энергии, в том числе и свет.

Поэтому эти массивные звезды становятся невидимы­ми, если только на них не

падает вещество извне. Выяснение того, как при этом все же обнаружить “черные

дыры”, является одной из интереснейших задач современной астро­физики.

Вселенная – это материальный мир, рассматриваемый со стороны его

астрономических аспектов. Существуют разные модели Вселенной: “Вселенная

Эйнштейна”, “Вселенная Фридмана”, “Вселенная Леметра”, “Вселен­ная Наана”,

“Вселенная Зельманова”, соответствующие разным представлениям о ней как в

целом.

Современная картина эволюционирующей Вселенной – не только расширяющейся, но

и буквально “взрывающейся”, - пожалуй, так же мало похожа на картину

статичной Вселенной, которую рисовала астрономия начала XX в., как

современные представления о взаимопревращаемости атомов и элементарных частиц

на неделимые атомы классической физики.

Научная постановка вопроса об истории Вселенной-одно из важнейших завоеваний

современной науки. Астрономия использует наблюдения с помощью телескопов,

исследует спектры далеких небесных тел, изучает ра­диоволны, приходящие из

самых отдаленных областей. Выводы из этих наблюдений дела­ются с учетом

законов природы, изученных в земных лабораториях. Мы используем данные о

спектрах атомов, о законах излучения и распространения радиоволн. Мы

применяем к Вселенной и к огромным скоплениям звезд теорию всемирного

тяготения, проверенную в земных условиях и в Солнечной системе, в частности

по движению созданных человеком космических аппаратов.

Большим достижением нашего века явля­ется установление факта эволюции,

изменяе­мой Вселенной. Звезды расходуют свой запас горючего - водорода.

Горение здесь заключа­ется в превращении водорода в гелий путем ядерных

реакций. Удаляются друг от друга огромные скопления звезд. Частью такого

скопления является и наша Галактика с ее 100 тыс. млн. звезд. Нужно только

пом­нить, что ни сама Земля, ни Солнечная си­стема, ни Галактика не

расширяются.

Новое, открытое в 1965 г. излучение объ­ясняется тем, что много миллиардов

лет на­зад вся Вселенная была совершенно не похо­жа на современную. Все

пространство было заполнено тем, что физики называют плаз­мой,- горячим

газом, состоящим из электро­нов, ядер водорода и гелия и излучением. Частицы

из­лучения при этом даже преобладали. Все­ленная расширялась, и в ходе этого

расшире­ния происходило постепенное изменение, ос­тывание плазмы. Радиоволны,

наблюдаемые в настоящее время, - это потомки горячего излучения в прошлом.

Такой вывод подтверж­дается и спектром радиоволн - теория по­зволяет

правильно предсказывать потоки волн в разных диапазонах.

С охлаждением связано и выделение от­дельных небесных тел. Всем известно, что

при охлаждении теплого воздуха возникает туман: водяные пары, содержавшиеся в

воз­духе, превращаются в капельки воды. Нечто похожее происходит при

охлаждении и с плазмой: электроны и ядра объединяются в атомы, атомы

объединяются в облака газа, далее эти облака распадаются на отдельные звезды.

Часть вещества и сейчас остается в форме газа.

Подробное теоретическое исследование про­цесса образования Галактик и звезд

является одной из центральных задач астрофизики.

Познание Вселенной человеком

Первоначально небеса изображались весьма похожими на земной мир.

Повседневные наблюдения говорили также, что земля неподвижна и, кроме земного

мира, не может быть ничего сущего.

Изо дня в день, из года в год человек убеждался на опыте, что Солнце, Луна,

планеты и звезды движутся по небу, восходят на востоке и заходят на западе.

Историки древнего мира говорят, что уровень, достигнутый древней астрономией,

был очень высок. Это верно. Но нельзя забывать, что астрономия была в ту пору

чисто описательной наукой, бессильной что-либо противопоставить религиозным

пред­ставлениям об устройстве мира. От нее была совершенно скрыта

действительная при­рода изучаемых ею явлений.

Поэтому размышления древних о природе небес строились главным образом на

домыслах, обрастали фантастическими, часто религиозными образами.

Древнегреческий математик Пифагор (VI в. до н. э.), много путешествовавший,

первым высказал мысль о шарообразности Земли. Философ Аристотель (IV в. до н.

э.) доказывал, что Земля - шар, ибо в южных странах на небе появляются новые

соз­вездия, невидимые в северных, а чем дальше мы двигаемся к северу, тем все

больше появляется на небосводе незаходящих звезд.

Постепенно идея о том, что Земля - шар, висящий в пространстве и ни на что не

опирающийся, все шире распространялась среди античных мыслителей.

Так шаг за шагом двигались люди к разгадке тайны мироздания. Однако на этом

пути у них были два серьезных препятствия. Во-первых, люди не имели

необ­ходимых для наблюдения небесных тел приборов. Во-вторых, успехи античной

науки были на много столетий приостановлены утверждением христианства.

Еще в древнегреческой философии возникло течение, резко противопоставляв­шее

небесное и земное. В то время как великий материалист древности Демокрит (V -

IV в. до н. э.) развенчивал веру в богов и отрицал божественность небесных

светил, Платон (V - IV в. до н. э.) философ-идеалист, говорил, что астрономия

изучает на небе идеальный мир, соответствующий достоинствам обитающих там

бо­гов. Все небесное, по учению Платона, вечно и неизменно. Это представление

поддерживал и ученик Платона Аристотель. Он счи­тал, что земной мир состоит

из четырех элементов - огня, воздуха, воды и земли.

Представления Платона и Аристотеля оказали сильное влияние на картину мира,

созданную греческим астрономом Птолемеем во II веке до нашей эры. Птолемей

пытался объяснить видимые движения по небосводу планет Солнечной системы -

Венеры, Марса, Юпитера, Сатурна. Птолемей же считал, что Земля находится в

центре мира и не может двигаться. Поэ­тому он придумал сложную схему,

согласно которой Солнце оказывается на третьем месте от Земли, а все планеты

движутся не только вокруг Земли, но еще и по допол­нительным орбитам,

объясняющим видимые пути планет на земном небе.

Система Птолемея легла в основу христианской космологии. По учению

христианской церкви, человек - царь природы. Ради него созданы Земля и

Солнце, небеса и преисподняя.

Так выглядели небеса на протяжении многих лет господства христианской веры.

Рассмотренные этапы человеческих представлений о Земле и Вселенной являлись,

таким образом, смесью наблюдений и домыслов. Небесный мир строился поэтому

или по прямой аналогии с земным или в прямом противопоставлении ему.

Но наука не может опираться только на здравый смысл, ограничивающийся

рам­ками каждодневной обыденности. Она утверждает, что мир бесконечен в своих

мас­штабах и свойствах и то, что оказывается, бесспорно правильным в

окружающем человека земном мире, неприменимо в мире мельчайших частиц материи

- молекул и атомов или в мире бесконечно больших космических тел - звезд и

галактик. На­блюдение и опыт, научные эксперименты, в конечном счете

общественная и произ­водственная практика - вот единственно верные средства

отличить истину от за­блуждения, говорят ученые. Только эти средства могут

подтвердить или опроверг­нуть смелые предположения человеческого разума.

Система Птолемея была поставлена под сомнение польским математиком и

аст­рономом Николаем Коперником (1473-1543). Выдающийся мыслитель, Николай

Коперник в течение более чем 30 лет разра­батывал идею гелиоцентрической

картины мира (от греческого “гелиос” - солнце), в соответствии с которой

Земля оказывается рядовой планетой, в числе прочих об­ращающейся вокруг

центрального светила - Солнца. Коперник решительно отбросил былые

предрассудки о том, что Земля является центром мира и центром тяжести, вокруг

которого якобы должны двигаться все небесные тела.

Коперник доказывал, что не Вселенная движется вокруг неподвижной Земли, а,

наоборот, Земля перемещается в космическом пространст­ве.

Но идеи Коперника были поначалу только гипотезой, не доказанной фактами. Ведь

в XVI веке астрономия не обладала приборами, способными помочь человеку

постичь природу небесных тел. Все известные тогда астрономические инструменты

имели значение для наблюдательной астрономии, помогали изучать видимые

движе­ния и положение звезд и планет на небосклоне. Эти наблюдения, в конце

концов, тоже сыграли свою роль в создании подлинной картины мира, но они не

могли рассказать людям об устройстве, размерах небесных тел и масштабах

Вселенной.

Гипотеза Коперника противоречила христианскому учению о месте человека в

мире. Она подрывала ту древнюю картину Вселенной, которая была закреплена в

“священном писании” (Библии).

Прежде всего, оказалось, что небеса состоят из таких же материальных

объектов, как и Земля: на Луне обнаружились горы, “моря” и долины; на Солнце

- пятна; Млечный Путь распался на бесчис­ленное множество отдельных звезд и

т. д.

Оказалось также, что неверна и теория о тяготении всех небесных тел к центру

мира - Земле. Уже при первых наблюдениях Галилей (1564-1642) обнаружил, что

вокруг плане­ты Юпитер движутся четыре спутника и что, следовательно, во

Вселенной помимо Земли могут быть другие центры притяжения.

Наблюдения Венеры обнаружили, что она проходит, подобно Луне, смену види­мых

фаз, приобретая вид то узкого серпика, то полного диска. Это было прямым

доказательством ее обращения вокруг Солнца.

Так за несколько месяцев рухнула под ударами новых фактов вся средневеко­вая

картина мира. Недаром Галилея, совершившего этот научный подвиг современ­ники

прозвали Колумбом Вселенной.

Вплоть до начала нынешнего столетия в науке гос­подствовала возникшая в Новое

время ньютоновско-картезианская парадигма - система мышления, основанная на

идеях И. Ньютона и Р. Декарта.

Учения Декарта и Ньютона отбросили один очень важный момент - фигуру Бога.

Рационально-меха­нистический образ мира, сформировавшийся в трудах

по­следователей, демонстрирует нам мир как единый и единст­венный: мир

твердой материи, подчиненный жестким зако­нам. Сам по себе он лишен духа,

свободы, благодати, он безмолвен и слеп. Понятая действитель­ность -

гигантские космические просторы, в которых дви­жутся по четким траекториям

массы материи - не несет в себе никакой необходимости появления человека и

созна­ния. Человек в этом мире - ошибка, описка, курьезный слу­чай. Он -

побочный продукт звездной эволю­ции. Лишенная Бога и сознания Вселенная, не

живет, а су­ществует без смысла и цели, более того, всякий смысл для нее -

ненужная роскошь, разрушающаяся под влиянием закона энтропии.

Механистическая Вселенная Ньютона состоит из атомов - маленьких неделимых

частиц, обладающих постоян­ной формой и массой и связанных таинственным

законом тяготения. Она организована в трехмерное пространство классической

эвклидовой геометрии. Это пространство аб­солютно, постоянно и всегда

находится в покое. Оно пред­ставляет собой большое вместилище тел, само по

себе ни­сколько от них не завися, и лишь предоставляя им возмож­ность

перемещения под воздействием силы притяжения. Точно так же время являет собой

чистую длительность, оно абсолютно, автономно и независимо от материального

мира. Однородным и неизменным потоком течет оно из прошлого через настоящее в

будущее. В целом Вселенная предстает как огромный, полностью

детерминированный часовой меха­низм, в котором действует непрерывная цепь

взаимосвязан­ных причин и следствий. Если бы можно было получить точную

информацию о каждом звене этой цепи, то стало бы вполне возможным совершенно

точно реконструировать лю­бую ситуацию прошлого и предсказывать события

будущего без всяких погрешностей.

Вселенная, представленная виде комплекса механиче­ских систем, развивается

без участия какого бы то ни было сознания и разума. Вся ее история, начиная

от “большого взрыва’’ до сегодняшнего дня - результат слепого и стихий­ного

движения материальных масс. Жизнь зарождается в первозданном океане случайно,

как результат беспорядочных химических реакций, и пойди процесс чуть по-

другому, со­знание никогда не проявилось бы в бытие. С физикалистской точки

зрения появление жизни и сознания - не только загад­ка, но и явление

достаточно странное, абсурдное, так как оно противоречит второму началу

термодинамики, утверждающе­му, что всякая сложная система неуклонно стремится

стать простой, но не наоборот.

Полагая человека случайностью, механистическая наука не интересуется его

судьбой, его целями и ценностями, ко­торые выглядят смешными нелепостями,

мгновенной вспышкой сознания в грандиозной машине бессмысленной Вселенной.

Субъективное перемалывается жерновами объективного. Мир выглядит как

нечеловекоразмерный, бесстрастно уничтожающий все человеческое, да и просто

не замечающий его.

В начале XX в. был сделан целый ряд открытий, в корне изменивших видение мира

современным естествознанием. Теория относительности А. Эйнштейна, опыты

Резерфорда с альфа-частицами, работы Нильса Бора, исследования в химии,

биологии, психологии и других науках показали. что мир гораздо разнообразнее,

сложнее, чем это представ­лялось механистической науке, и что сознание

человека из­начально включено в само наше восприятие действительно­сти.

Согласно теории относительности пространство не трехмерно, а время не

линейно. И то, и другое не являются отдельными самостоятельными сущностями.

Они тесно пе­реплетены и образуют пространственно-временной контину­ум. Поток

времени не является равномерным и однород­ным, он зависит от позиции

наблюдателя и его скорости от­носительно наблюдаемого события. Кроме того, в

общей теории относительности речь идет о том, что пространство и время

находятся в тесной связи с массой тел: возле гигант­ских космических тел

пространство способно искривляться, а время - замедляться.

Нобелевский лауреат Илья Пригожин положил начало новому принципу ос­мысления

действительности. В свете этого принципа, признающего за Вселенной первич­ную

динамическую неопределенность, оказалось возмож­ным выработать новое

понимание эволюции. Второй закон термодинамики не всесилен, ибо все

существующие системы имеют прирожденную способность мутировать в направле­нии

большей сложности. Одна и та же энергия, одни и те же принципы обеспечивают

эволюцию на всех уровнях: от физико-химических процессов до человеческого

сознания и социокультурной информации. Вселенная оказывается еди­ной во всех

своих пластах, живой, развивающейся, восхо­дящей на новые ступени бытия.

На базе подходов, отбросивших старые представления, возникают радикалистские

взгляды. Вселенная - это бесконечная сеть взаимо­связанных событий. Они как

зеркала, отражающиеся друг в друге, как живой клубок, где одно непрерывно

перетекает в другое. Все теории естествознания - лишь создания чело­веческого

разума, только версии бытия.

Современные естествоиспытатели все более обращаются к опыту индуизма,

буддизма, даосизма, к оккультным учениям, усматривающим в основе мироздания

творческое сознание. Человек, таким образом, перестает быть обмолвкой

природы, а становится законным проявлением внутренних потенций

действительности. Одна из его главных задач - познание соб­ственного места в

бытии и понимание того, что вся Вселенная пронизана токами разума, наполнена

смыслом.

Как раскрывают тайны Вселенной

Научное исследование природы человеком никак не могло ограничиться простым

созерцанием окружающего мира и отвлеченными логическими рассуждениями о его

возможном устройстве. Чтобы открыть закономерности тех или иных явлений,

изучить строение природных объектов, людям необходимы были, прежде всего,

наблюдения и опыты.

Первый, начальный этап любого исследования - наблюдение, второй, наиболее

действенный способ - эксперимент.

Неудивительно поэтому, что познание человеком окружающего мира началось с

изучения тех объектов и явлений, которые он мог непосредственно наблюдать,

осязать, с которыми он сталкивался в своей повседневной жизни, в

производствен­ной практике.

Что же касается внутренней сущности явлений, глубоких закономерностей,

лежащих в их основе, то люди задумывались об этом еще в глубокой древности,

но в те времена они могли высказывать на этот счет в большинстве случаев лишь

чисто умозрительные догадки. И лишь на определенном этапе своего развития

наука получила возможность изучать не только то, что лежит на поверхности, но

и то, что скрыто от непосредственного наблюдения.

Важнейшим поворотным этапом в развитии науки, с которого, по существу,

началось научное исследование природы, явилось, как уже было сказано, учение

поль­ского астронома Николая Коперника.

Заслуга Коперника состояла не только в том, что он создал гелиоцентрическое

учение о строении мира, но и в том, что вместо принципа “Мир таков, каким мы

его наблюдаем” он утвердил в естествознании иное положение: “Мир не таков,

каким он нам кажется”. И задача естествознания в том и состоит, чтобы

вскрывать эту внутреннюю природу явлений.

Когда наука проникла в мир атома, в мир микропроцессов, она столкнулась с

целым рядом “странных”, “диковинных” явлений, но так и должно быть.

И нет ничего поразительного в том, что поиск этих закономерностей идет не

толь­ко в земных физических лабораториях, но и в лаборатории космоса. Ведь, в

конечном счете, любой космический объект, какими бы гигантскими масштабами он

ни обладал, состоит из элементарных частиц. Поэтому физика и астрономия тесно

связаны между собой. Но если в физике основным средством познания является

эксперимент, то астрономия - наблюдательная наука, что неизбежно затрудняет

изучение космиче­ских процессов и объектов.

Все сведения о космических объектах приносят на Землю различные излучения -

электромагнитные волны и потоки корпускул - частиц вещества. Свойства таких

излучений зависят от характера физических процессов, которые их породили.

Иссле­дуя эти свойства, астроном может многое узнать о природе явлений,

которые проис­ходят в глубинах Вселенной.

Первым вестником далеких миров был световой луч. Да и по сей день наиболь­шее

количество сведений о космических процессах приносит свет. Поэтому основа

основ астрономии, ее неизменный фундамент - изучение космических световых

лучей...

Космос, галактики, звезды

В ясную погоду можно насчитать на небосводе до трех тысяч звезд. Но это лишь

очень небольшая часть тех звезд и других космических объектов, которые

существуют в нашей области мира...

В безлунные ночи хорошо виден Млечный Путь, протянувшийся от одной сторо­ны

горизонта до другой. Он кажется скоплением светящихся туманных масс. Но

сто­ит направить на Млечный Путь телескоп, и мы сразу обнаружим, что он

состоит из множества звезд. Эта звездная система, к которой принадлежит и

наше Солнце, по­лучила название Галактики

Изучать нашу Галактику необычайно сложно. Это одна из труднейших задач науки.

Ведь мы находимся внутри этой Галактики и не можем ни вылететь за ее пределы,

ни побывать в различных ее точках. Тем не менее, наука преодолевает эти

трудности.

И сегодня мы уже достаточно уверенно можем говорить о том, как же выглядит

наш звездный остров. В центре его находится ядро, окруженное множеством

звезд. От него отходит несколько могучих спиральных ветвей...

Наша Галактика столь ве­лика, что ее размеры нелегко себе представить: от

одного ее края до другого свето­вой луч путешествует около 100 тысяч земных

лет.

Большая часть звезд нашей Галактики сосредоточена в гигантском “диске”

толщиной около 1500 световых лет. На расстоянии около 30 тысяч световых лет

от центра Галактики расположено наше Солнце.

Основное “население” Галактики - звезды. Мир этих небесных тел

необыкновен­но разнообразен. И хотя все звезды - раскаленные шары, подобные

Солнцу, их физи­ческие характеристики различаются весьма существенно. Есть,

например, звезды гиганты и сверхгиганты. По своей величине они значительно

превосходят Солнце.

Еще большей плотностью обладают так называемые нейтронные звезды. Нейтронная

звезда - это громадное атомное ядро. Существование нейтронных звёзд было

Страницы: 1, 2, 3