Незважаючи на свій знаменитий девіз "Гіпотез я не вигадую" ", Ньютон як мислитель найбільшого масштабу не міг не замислюватися і над гранично загальними проблемами світобудови. Так, зокрема, він поширив свою теорію тяжіння на проблеми космології.
Застосувавши закон тяжіння, підтверджений тоді лише для Сонячної системи, до всього Всесвіту, Ньютон розглянув головну космологічну проблему: скінченна або нескінченна всесвіт. І прийшов до висновку, що лише у випадку нескінченності всесвіту матерія може існувати у вигляді безлічі космічних об'єктів - центрів гравітації. У кінцевій ж всесвіту матеріальні тіла рано чи пізно злилися б в єдине тіло в центрі світу. Це було першою суворе фізико-теоретичне обгрунтування нескінченності світу.
Ньютон замислювався і над проблемою походження такої впорядкованої Всесвіту. Однак тут він зіткнувся із завданням, для вирішення якої ще не мав у своєму розпорядженні науковими фактами. Він вважав, що матерія сама по собі відстала, пасивна і не здатна до руху. І тому, наприклад, для нього таємницею було початок орбітального руху планет. Для розкриття цієї таємниці залишалося вдатися лише до якоїсь більш могутньою, ніж тяжіння, організуючою силі. У ту епоху в якості такої сили мислився, зрозуміло, лише бог. Тому Ньютон допускав божественний "перший поштовх", завдяки якому планети придбали орбітальний рух, а не впали на Сонці. Виявивши неминучість збурень у рухах планет і супутників (тобто відхилень від кеплерові законів), які могли мати віковий характер, наростаючи з часом, Ньютон змушений був зробити висновок про необхідність час від часу підправляти розхитує механізми планетних рухів. Подібну функцію знову-таки міг виконувати тільки бог ...
Знадобилося лише півстоліття розвитку науки і загального світогляду під впливом відкриттів самого Ньютона, щоб з'явилися мислителі, категорично відкидали ідею божественного початкового поштовху і внесли в природознавство ідею природної еволюції матерії. Першим з таких мислителів був І. Кант.
2. Здоров'я людини та екологічні проблеми.
Всі процеси в біосфері взаємозалежні. Людство - лише незначна частина біосфери, а людина є лише одним із видів органічного життя - Homo sapiens (людина розумна). Розум виділив людину з тваринного світу і дав йому величезну могутність. Людина протягом століть прагнула не пристосуватися до природного середовища, а зробити його зручним для свого існування. Тепер ми усвідомили, що будь-яка діяльність людини впливає на навколишнє середовище, а погіршення стану біосфери небезпечно для всіх живих істот, у тому числі і для людини. Всебічне вивчення людини, його взаємин з навколишнім світом призвели до розуміння, що здоров'я - це не тільки відсутність хвороб, але і фізичний, психічний і соціальний добробут людини. Здоров'я - це капітал, даний нам не тільки природою від народження, але і тими умовами, в яких ми живемо.
        
Хімічні забруднення середовища і здоров'я людини.
В даний час господарська діяльність людини все частіше стає основним джерелом забруднення біосфери. У природне середовище у все більших кількостях потрапляють газоподібні, рідкі та тверді відходи виробництв. Різні хімічні речовини, що знаходяться у відходах, потрапляючи в грунт, повітря або воду, переходять по екологічних ланках з одного ланцюга в іншу, потрапляючи в кінці кінців в організм людини.
На земній кулі практично неможливо знайти місце, де б не були присутні в тій чи іншій концентрації забруднюючі речовини. Навіть в льодах Антарктиди, де немає жодних промислових виробництв, а люди живуть тільки на невеликих наукових станціях, вчені виявили різні токсичні (отруйні) речовини сучасних виробництв. Вони заносяться сюди потоками атмосфери з інших континентів.
Речовини, що забруднюють природне середовище, дуже різноманітні. У залежності від своєї природи, концентрації, часу дії на організм людини вони можуть викликати різні несприятливі наслідки. Короткочасний вплив невеликих концентрацій таких речовин може викликати запаморочення, нудоту, першіння в горлі, кашель. Попадання в організм людини великих концентрацій токсичних речовин може призвести до втрати свідомості, гострого отруєння і навіть смерті. Прикладом подібної дії можуть бути смоги, які утворюються у великих містах у безвітряну погоду, або аварійні викиди токсичних речовин промисловими підприємствами в атмосферу.
Реакції організму на забруднення залежать від індивідуальних особливостей: віку, статі, стану здоров'я. Як правило, більш вразливі діти, люди похилого віку та особи похилого віку, хворі люди.
При систематичному або періодичному надходженні організм порівняно невеликих кількостей токсичних речовин відбувається хронічне отруєння.
Ознаками хронічного отруєння є порушення нормальної поведінки, звичок, а також нейропсихічного відхилення: швидке стомлення або почуття постійної втоми, сонливість або, навпаки, безсоння, апатія, ослаблення уваги, неуважність, забудькуватість, сильні коливання настрою.
При хронічному отруєнні одні й ті ж речовини у різних людей можуть викликати різні ураження нирок, кровотворних органів, нервової системи, печінки.
Подібні ознаки спостерігаються і при радіоактивному забрудненні навколишнього середовища.
Так, в районах, що зазнали радіоактивного забруднення внаслідок Чорнобильської катастрофи, захворюваність серед населення особливо дітей, збільшилася в багато разів.
Високоактивні в біологічному відношенні хімічні сполуки можуть викликати ефект віддаленого впливу на здоров'я людини: хронічні запальні захворювання різних органів, зміна нервової системи, дія на внутрішньоутробний розвиток плода, що приводить до різних відхилень у новонароджених.
Медики встановили прямий зв'язок між зростанням кількості людей, які хворіють на алергію, бронхіальну астму, рак, і погіршенням екологічної обстановки в даному регіоні. Достовірно встановлено, що такі відходи виробництва, як хром, нікель, берилій, азбест, багато отрутохімікати, є канцерогенами, тобто викликають ракові захворювання. Ще в минулому столітті рак у дітей був майже невідомий, а зараз він зустрічається все частіше й частіше. У результаті забруднення з'являються нові, невідомі раніше хвороби. Причини їх буває дуже важко встановити.
Величезної шкоди здоров'ю людини завдає куріння. Курець не тільки сам вдихає шкідливі речовини, а й забруднює атмосферу, наражає на небезпеку інших людей. Встановлено, що люди, що знаходяться в одному приміщенні з курцем, вдихають навіть більше шкідливих речовин, ніж він сам.
Біологічні забруднення й хвороби людини
Крім хімічних забруднювачів, у природному середовищі зустрічаються і біологічні, що викликають у людини різні захворювання. Це хвороботворні мікроорганізми, віруси, гельмінти, найпростіші. Вони можуть знаходитися в атмосфері, воді, грунті, в тілі інших живих організмів, у тому числі і в самій людині.
Найбільш небезпечні збудники інфекційних захворювань. Вони мають різну стійкість у навколишньому середовищі. Одні здатні жити поза організмом людини всього кілька годин; перебуваючи в повітрі, у воді, на різних предметах, вони швидко гинуть. Інші можуть жити в навколишньому середовищі від декількох днів до декількох років. Для третіх навколишнє середовище є природним місцем проживання. Для четвертих - інші організми, наприклад дикі тварини, є місцем збереження і розмноження.
Часто джерелом інфекції є грунт, в якій постійно мешкають збудники правця, ботулізму, газової гангрени, деяких грибкових захворювань. В організм людини вони можуть потрапити при пошкодженні шкірних покривів, з немитими продуктами харчування, при порушенні правил гігієни.
Хвороботворні мікроорганізми можуть проникнути в грунтові води і стати причиною інфекційних хвороб людини. Тому воду з артезіанських свердловин, колодязів, джерел необхідно перед питтям кип'ятити.
Особливо забрудненими бувають відкриті джерела води: річки, озера, ставки. Відомі численні випадки, коли забруднені джерела води стали причиною епідемій холери, черевного тифу, дизентерії.
У жарких країнах широко поширені такі хвороби, як амебіаз, шистоматоз, ехінококоз та інші, які викликаються різними паразитами, що потрапляють в організм людини з водою.
При повітряно-крапельної інфекції зараження відбувається через дихальні шляхи при вдиханні повітря, яке містить хвороботворні мікроорганізми.
До таких хвороб відноситься грип, коклюш, свинка, дифтерія, кір та інші. Збудники цих хвороб потрапляю в повітря при кашлі, чханні і навіть при розмові хворих людей.
Особливу групу складають інфекційні хвороби, що передаються при тісному контакті з хворим або при користуванні його речами, наприклад, рушником, носовою хусткою, предметами особистої гігієни та іншими, що були у вживанні хворого. До них відносяться венеричні хвороби (СНІД, сифіліс, гонорея), трахома, сибірська виразка, парша. Людина, втручаючись у природу, нерідко порушує природні умови існування хвороботворних організмів і стає сам жертвою природно-вогнищевих хвороб.
Люди і домашні тварини можуть заражатися природно-осередковими хворобами, потрапляючи на територію природного вогнища. До таких хвороб відносять чуму, туляремію, висипний тиф, кліщовий енцефаліт, малярію, сонну хворобу.
Особливістю природно-вогнищевих захворювань є те, що їх збудники існують у природі в межах певної території поза зв'язком з людьми або домашніми тваринами. Одні паразитують в організмі диких тварин-господарів. Передача збудників від тварин до тварини і від тварини до людини відбувається переважно через переносників, найчастіше комах і кліщів.
Можливі й інші шляхи зараження. Так, в деяких жарких країнах, а також у ряді районів нашої країни зустрічається інфекційне захворювання лептоспіроз, або водяна лихоманка. У нашій країні збудник цієї хвороби мешкає в організмах полівок звичайних, широко поширених у луках біля річок. Захворювання на лептоспіроз носить сезонний характер, частіше зустрічаються в період сильних дощів і в спекотні місяці (липень - серпень). Людина може заразитися при попаданні в його організм води, забрудненої виділеннями гризунів.
Такі хвороби, як чума, орнітоз, передаються повітряно-крапельним шляхом. Перебуваючи в районах природно-вогнищевих захворювань, необхідно дотримуватися спеціальні запобіжні заходи.
3. Панорама сучасного природознавства, основні критерії науковості природничих і гуманітарних дисциплін.
Розглянемо ключові, концептуальні положення, згрупувавши їх у три великі класи, по масштабу об'єктів і процесів, що розглядаються: мікро-, макро-та мега-.
1. Мікрофізику. Основними предметами цього розділу природознавства є елементарні частинки, фундаментальні фізичні поля, простір-час і їх взаємодії. Синонімом мікрофізики є «фізика високих енергій» або «фізика елементарних часток». Після відкриттів Бора, Резерфорда, Ейнштейна та ін квантова механіка продовжувала розвиватися і до середини 30-х років 20-го століття виросла в потужну, сильну математизовану теорію мікросвіту.
Було відкрито безліч «елементарних» частинок і реакцій між ними, в результаті яких вони перетворювалися один в одного або народжували нові, невідомі до того часу частинки.
Крім гравітаційного та електромагнітного полів, які безуспішно намагався об'єднати в рамках однієї теорії Ейнштейн, виявилися ще два фундаментальних фізичних поля: ядерна (сильне) і слабке, які за своїми властивостями відрізнялися від двох попередніх. Були відкриті ядерні реакції, що приводили до синтезу або розпаду ядер на більш дрібні осколки, збільшення чи зменшення їх електричного заряду на один або два елементарних. Тобто відкрилася нова галузь науки - ядерна хімія. Фактично на новому витку розвитку науки здійснилася споконвічна мрія напівзабутих алхіміків про перетворення одного хімічного елемента в інший. Кілька добре оснащених лабораторій світу продовжують «подовжувати» таблицю Менделєєва в сторону з великим атомним номером. У природі не існує елементів важче урану, тому що вони нестабільні і відносно швидко розпадаються, якщо їх навіть отримати штучно шляхом ядерної реакції. Причому, чим далі вони відстоять в таблиці Менделєєва від урану, тим період напіврозпаду робиться менше, зменшуючись до малих часток секунди. Але в області атомних номерів 114-116 (уран має атомний номер 92) теорія передбачає «острів стабільності», де можуть існувати хімічні елементи з абсолютно дивовижні властивості. Перші атоми з такими високими елементами вже в 21 столітті отримали російські вчені з Об'єднаного інституту ядерних досліджень у підмосковному місті Дубна. Зростала і кількість знову відкриваються «елементарних» часток.
Сучасні довідники містять зараз вже близько 400 таких частинок (разом з античастинками, у яких всі властивості, крім електричного заряду тотожні відповідним часткам). По загальній думці - це занадто багато для того щоб, утворювати основу, фундамент нашого світу. Та й більшість з них не є в буквальному сенсі «елементарними«, тобто не перебувають з більш дрібних частинок. Навпаки, про багатьох з них відомо, що в їх складі є більш дрібні освіти. Такі, наприклад, основні частинки атомного ядра - нейтрони, протони, пі-мезони. Зараз твердо встановлено, що вони складаються з трьох (перші дві) або двох (пі-мезони) часток, що одержали назву «кварки». Є підозри, що і кварки можуть виявитися не цілком елементарними. До яких же пір вчені будуть розбирати цю «матрьошку» природи? На це ніхто поки не може дати відповіді. Проблема встановлення повного набору істинно елементарних частинок у Всесвіті - одна з найбільш принципових невирішених у сучасній науці (у фізиці елементарних частинок вона називається проблемою «спектру мас»).
2. Макрофізики. Це найбільш велика, "густо заселена" вченими і найбільш зрозуміла публіці область природознавства. Оскільки вона стоїть ближче до практики, ніж багато інших напрямків фундаментальної науки, їй більше приділяють увагу громадськість, преса та органи, що фінансують дослідження. Однак ідеологічне навантаження цього великого розділу сучасної науки не так велика, як її кількісні характеристики. Тому зупинимося лише на тих проблемах, які мають очевидний міждисциплінарний або світоглядний характер.
2.1. Системи з малої та дробової розмірністю. У звичайному житті ми звикли до тривимірним, евклідовим об'єктів, що мають три виміри і просту форму (сфера, куб, призма, паралелепіпед, конус і т.д.). Проте в природі існують і такі об'єкти, які характеризуються меншим числом вимірів. Так, наприклад, тонкі плівки або поверхневі шари атомів рідини, твердого тіла або меж між ними є квазідвумернимі системами. Після створення так званих "планарних" технологій виготовлення сучасної напівпровідникової техніки увагу до них сильно зросла. З'ясувалося, що властивості таких об'єктів можуть радикально відрізнятися від таких у об'ємних тривимірних тілах, складених з тих самих атомів. Можна собі уявити й квазіодномірних об'єкти у вигляді тонкої нитки, для яких суттєвою є лише одна координата - вздовж довжини (такі, наприклад, органічні полімерні молекули, з яких складається все живе і ми з вами). Фізика низьковимірних систем виділилася в самостійну цікаву дисципліну, а її застосування вже зараз дали багато дуже корисних результатів.
На відміну від людини, яка створює штучно в основному предмети з цілим числом розмірностей, природа більш витончений і часто породжує об'єкти з дробової або, як ще кажуть, фрактальної розмірністю, тобто не цілим числом, наприклад, 1, 2 або 3, а мають значення між одиницею та двійкою, або двійкою і трійкою. Такі з точки зору геометрії контури хмар, дерев, берегових ліній морського узбережжя, сніжинок і багато іншого. Введення в широкий науковий обіг поняття фракталу дає можливість подивитися на навколишній світ під новим кутом зору, знайти в ньому деякі нові "універсалії", узагальнення. Наприклад, розглядаючи купчасті або пористі хмари на небі, швидше за все, ви не знайдете і двох схожих один на одного по своїй геометрії. Але виявляється, що фрактальні розмірності хмар певного типу (або, скажімо, дерев певного виду в лісі) є величина незмінна для них і характеризує їх всього одним числом. Це дозволяє сильно "згортати" інформацію про об'єкт, якщо його потім потрібно просто розпізнавати та класифікувати, а не вивчати в найдрібніших подробицях.
Генетика (від грецького - походження, народження).
Генетика - найважливіша і зараз провідна частина сучасних біологічних знань. Вона охоплює широке коло явищ спадковості і мінливості всіх живих організмів, починаючи з фагів і вірусів і закінчуючи людиною. Генетика ставить своїм завданням не тільки вивчення механізмів спадковості і мінливості, а й свідоме керування ними з метою виведення нових організмів, лікування хвороб і напрямок розвитку в бажану сторону.
Генетика пройшла у своєму розвитку кілька етапів. Австрійський чернець Г. Мендель, схрещуючи різні сорти гороху, відкрив у середині 19 століття феноменологічні закони спадковості. А. Вейсман показав наприкінці 19-го століття, що статеві клітини відокремлені від решти організму і не схильні до впливів, що діють на соматичні клітини. Голландець Гуго де Фріз на початку 20-го століття відкрив існування спадкових мутацій, що становлять основу дискретної мінливості. Мутації - це своєрідні друкарські помилки, що виникають під дією природних флуктуацій та зовнішніх причин (хімічних, радіаційних) у перевиданий програмі життя наступного покоління. У результаті мутацій спадкові ознаки не є постійними, а можуть стрибкоподібно змінюватися, змінюючи в кінцевому підсумку властивості білків, синтезованих організмом.
Російські вчені до початку 40-х років займали провідні позиції у генетиці (Н. Кольцов, Н.Тімофеев-Ресовський, В. Сахаров, І. Раппопорт, М. Дубинін, М. Вавілов та ін.) Однак політичні репресії і відома сесія ВАСГНІЛ, проведена під ідеологічним керівництвом "народного академіка" Лисенко у 1948 році, надовго відкинула російську генетику в положення наздоганяючої.
За своєю значимістю відкриття законів спадковості і її молекулярних механізмів стоїть в одному ряду з найвидатнішими досягненнями природознавства. Почалася нова ера в біології, пов'язана з бурхливим розвитком молекулярної біології, тобто розглядом основ життя на молекулярному рівні.
Які ж її успіхи, перспективи, проблеми? Після того як було твердо встановлено, що основною функцією ДНК є кодування майбутнього синтезу білків, і ця інформація міститься в певній послідовності всього чотирьох букв, роль яких виконують азотні основи (гуанін, аденін, тимін і цітазін) - відкрилися принципові можливості свідомого управління спадковістю. Однак до практичної реалізації цієї ідеї в повному обсязі - шлях не близький. Звичайно, вже зараз методами генної інженерії створені десятки нових штамів корисних мікроорганізмів, сортів високоврожайних рослин і т. д. Однак для роботи не наосліп, а по "кресленнями", необхідно з'ясувати не тільки генотип кожного організму, з яким починається робота, тобто . послідовність всіх "букв" довгого тексту - генів, але і їх конкретні функції. Враховуючи, що молекула ДНК - це практично найбільша молекула в організмі (та й в природі взагалі), навіть при наявності дуже продуктивної техніки аналізу потрібні багато років, щоб виконати секвенування (від латинського - «послідовність», тобто встановлення послідовності генів в конкретній молекулі ДНК) навіть для найпростіших організмів.
Немає сумніву, що всі складні наукові проблеми будуть вирішені в найближчі роки, але вже зараз виникли небувалі юридичні й морально-етичні питання. Чи вправі ми так сильно втручатися в природу живого, тим більше людини? Чи можемо ми уявити і потім управляти всіма наслідками, випускаючи цього джина з пляшки? Де проходить межа між правами індивідуума на таємницю особистого життя і інтересами суспільства? Перелік подібних питань дуже великий. Вони становлять предмет виникли зовсім недавно дисциплін - біоетика та біоправо, які намагаються намагаються виробити моральні та юридичні норми поведінки людини, вирішення конфліктів, обмежень у нових умовах. Важливо, щоб їх розробка і прийняття суспільством не відставали від науково-технічних можливостей.
Самоорганізація. Можливо, одна з найбільш захоплюючих і масштабних доктрин, оформились в науці кінця 20-го століття - це концепція самоорганізації, під якою розуміють мимовільне встановлення порядку (без участі зовнішніх організують впливів) у нерівноважних дисипативних системах. Перші систематичні дослідження в цій області провів виходець з Росії І. Пригожин в 60-і роки (Нобелівська премія 1977 р.). Згодом напрям у науці, яка вивчає просторово-тимчасове упорядкування, стали називати за пропозицією Г. Хакена синергетикою (від грецького слова спільний, згідно діє). На перший погляд, сама можливість самоорганізації (а, отже, підвищення порядку в системі з відповідним пониженням ентропії) нібито суперечить другому початку термодинаміки. Однак класична термодинаміка була створена (і до цих пір справедлива) для опису рівноважних або близьких до рівноваги систем. Крім того, другий початок справедливо тільки для замкнутих систем (тобто не обмінюються нічим з навколишнім середовищем). Безліч об'єктів і систем в природі не є ні рівноважними, ні замкнутими (інакше кажучи - все до однієї!), Так що класичну термодинаміку слід розглядати як перше наближення, має обмежену область застосування.
Дійсно, еволюційні процеси в біології (як на рівні окремого організму від моменту його зародження - філогенез, так і на рівні біосфери в цілому - онтогенез) йдуть у напрямку від простого - до складного, від безладу - до більшого порядку, тобто в видимому протиріччі з законом зростання ентропії. Але з іншого боку, жоден живий організм і не є замкнутою системою за визначенням. Навпаки, поки він живий, він бере участь в обміні речовиною, енергією, інформацією з навколишнім середовищем. Таким чином, для опису живого потрібна нерівноважна термодинаміка відкритих систем, що виключає необхідність міфічних вітальних сил.
Вона була створена в останній третині 20-го століття зусиллями багатьох вчених. Якщо провести межі досить далеко від нашої відкритої системи, то усередині цієї великої області безлад все одно буде наростати, і другий початок термодинаміки залишається в повному здоров'ї. При значному падінні ентропії в системі в ній можуть спонтанно (мимовільно) утворюватися впорядковані структури, що і називається самоорганізацією.
Теорія самоорганізації, яка народилася спочатку з розгляду проблем нерівноважної термодинаміки і конкретних завдань гідродинаміки, нелінійної оптики, кібернетики і т. д. згодом зробила величезний вплив на розвиток сучасної фізики, хімії, біології, наук про Землю, економіки, соціальних і політичних наук. Так, наприклад, впровадження ідей самоорганізації в теорію біологічної еволюції знімає багато труднощів, які існували в дарвінізм: відсутність проміжних форм між видами, вкрай низьку швидкість еволюції шляхом випадкових мутацій і подальшого природного відбору і т. д.
З точки зору математичної, залучення до наукового обігу концепції самоорганізації означає перехід від лінійних моделей (і рівнянь) до нелінійних. Сучасна, дуже розвинена математика, вміє вирішувати, головним чином, тільки лінійні задачі. Вони є основою детерміністичного підходу в науці, закладеного Галілеєм і Ньютоном. Однак у світлі досягнень науки 20-го століття слід визнати, що мислення в лінійному наближенні не є адекватним по відношенню до природних процесів. Безліч явищ не можуть бути описані в рамках лінійних моделей (біфуркації, катастрофи, динамічний хаос і т. д.) Нелінійні ж системи можуть мати вкрай високою чутливістю до завжди наявним флуктуацій у природі (або нікчемним варіацій даних в математичній моделі). У результаті стає неможливим передбачити стан таких систем через деякий час навіть при наявності всіх вихідних даних. Таким чином, концепція детермінізму в природі за сто років після створення статистичної фізики зазнала великих деформацій і ревізіям втретє (з урахуванням що з'явилися на початку 20-го століття квантовомеханічний уявлень про причинність). Синергетику в її нинішньому стані можна розглядати, на думку одного з її творців Хакена, як спробу узагальнення дарвінізму, дія якого поширюється не тільки на органічний, але і на неорганічний світ.
Творчість у будь-якій сфері, будь то наука, мистецтво, виробництво, можна розглядати як «антиентропійну акцію», що знижує хаос в духовному чи матеріальному оточенні людини. Маючи це на увазі, один з творців кібернетики Н. Вінер якось сказав: «У цьому світі наша новітня обов'язок полягає в тому, щоб влаштовувати довільні острівці порядку і системи».
Проникнення ідей самоорганізації в усі сфери культури фактично призвело до зміни стилю мислення. Механістичний, лапласовскій стиль 18-19 століття змінився на початку 20-го століття на статистично - імовірнісний, а в кінці його - на синергетичний.
3. Мегасвіт. Центральної дисципліною, що вивчає мегасвіт як єдине ціле, є космологія (Від грецького kosmos - Всесвіт і logos - знання). Сучасна космологія - це астрофізична теорія походження і еволюцію Всесвіту, заснована на експериментальних фактах, спостереженнях і фундаментальних фізичних теоріях (загальної теорії відносності, фізики елементарних частинок, фундаментальних взаємодій та ін.)
Далекі світи хвилювали людину з незапам'ятних часів. Це знайшло відображення в стародавніх міфах, уявленнях про будову Всесвіту. Жодна релігія не обходить своєю увагою ці питання. Після того як на зміну міфології і релігійних вірувань прийшла наука, космологія стала однією з улюблених природничо-наукових дисциплін для філософії і філософів різних напрямів. У модулях 4, 5 і 6 ми простежили коротко еволюцію уявлень про Всесвіт від Античності до початку 20-го століття. До чого ж прийшла сучасна космологія, розвиваючи ідеї Ейнштейна, Фрідмана, Гамова і ін? Що продовжує залишатися непізнаним або важко зрозумілою?
Зародження Всесвіту в результаті Великого Вибуху і подальше її розширення більшістю вчених вважається надійно встановленим фактом. Зрозумілі багато деталей процесів, що супроводжували еволюцію Всесвіту, починаючи приблизно з віку 10 ^-4 с від моменту її розширення. Але стан речовини, простору і часу до цього моменту поки є таємницею. Справа в тому, що, прокручуючи подумки кінофільм про розвиток Всесвіту тому, ми повинні будемо прийти до необмеженого росту всіх її фізичних характеристик (щільності речовини, температури, напруженості всіх фізичних полів і т.д.) по мірі наближення до нуля часу, т. е. суворому моменту її народження. Такий стан називається сингулярність (особливістю) і не може влаштувати фізиків, оскільки призводить до нескінченних значень найважливіших фізичних параметрів Всесвіту. Сучасна наука знає безліч способів боротьби з цими «дурної нескінченності», які вже не раз виникали у фізиці. Одним з таких способів є припущення дискретності простору при відстанях ~ 10 ^-33 см і часу при Δt ~ 10 ^-43 с. Однак перевірити настільки сміливі гіпотези, що призводять до чергового перегляду властивостей простору - часу (будь вони доведені) поки зовсім нічим. Для цього необхідна зовсім нова фізика, яка може пролити світло і на природу властивостей елементарних частинок, оскільки (як це не парадоксально) багато проблем мікро-і мегасвіту зводяться до одних і тих самих питань.
Інша невирішена проблема - подальша доля Всесвіту. Чи буде вона продовжувати розширюватися безмежно (відкриті сценарії) або цей процес через деякий час зміниться зворотнім і піде стадія стиснення (закритий сценарій)? Легко уявити тоді подив астрофізиків майбутнього, які будуть спостерігати не «червоне» зсув в спектрах зірок, а «фіолетове» і міркувати: з яких глибин космосу летить до центру речовини Всесвіту і що буде, коли воно все буде в цьому центрі? Вибір між закритими і відкритими сценаріями можна зробити лише за наявності даних про повну масі речовини у Всесвіті (або середній його щільності, що практично одне й те саме), яких поки що недостатньо.
Існують досить обгрунтовані підозри, що крім видимих ​​нами об'єктів у Всесвіті існують ще більшу кількість прихованих, але теж володіють масою, причому ця «темна маса» може в 10 або більше разів перевищувати видиму. Теорія передбачає, що якщо середня щільність речовини у Всесвіті (зрозуміло, з урахуванням і темної маси) перевищує деяку критичну величину, тоді за стадією розширення неминуче піде стадія стиснення під дією сил гравітації. В іншому випадку, гравітаційних сил не буде вистачати, щоб зупинити розліт, і він буде тривати нескінченно довго.
Аналогічні проблеми виникають також при аналізі таких гіпотетичних, але досить широко відомих публіці об'єктів як чорні діри. З точки зору теорії ними можуть бути важкі об'єкти, наприклад отгоревшіе зірки з масою в багато разів перевищують сонячну. Сила тяжіння біля таких об'єктів так велика, що вони стягують вся речовина на «точку». У неї як у бездонну бочку провалюється і випромінювання і частинки, що оточують цю зірку, і нічого вже не вирветься (звідси й назва - чорна діра). Як же її можна тоді виявити? Лише за останній «зойк» - характерному рентгенівського випромінювання, засмоктуваного і падає в неї речовини. Зараз серед відомих астрофізичних об'єктів є близько десяти претендентів на роль чорної діри. Але це вимагає ще більш жорстких доказів. Якщо вони насправді існують (а в цьому мало хто сумнівається), то можливо чорні діри є зародком нових Всесвітів або вікнами в абсолютно інші світи.
Існують і більш складні проблеми в космології, які лежать поки поза досяжності науки (а може бути і зовсім за межами її можливостей):
Чим відрізнялася точка, з якої зародилася Всесвіт, від всіх інших?
Чому саме в «цей» момент стався Великий Вибух, не раніше і не пізніше?
Що було за секунду (година, рік) до Великого Вибуху?
Що знаходиться за межами видимого Всесвіту?
Чому Всесвіт така, яка вона є, хоча теоретично існує не одна рівноцінна можливість?
Чому світові константи (гравітаційна постійна, стала Планка і т.д.) такі, що саме в такому поєднанні значень і можлива в принципі життя, і при щонайменших їх зміни вона стає абсолютно неможливою?
Гуманітарна культура грунтується головним чином на творчому, ідеологічному сприйнятті процесів і явищ навколишнього світу. Гуманітарій не використовує досвідченого експерименту в своєму шляху дослідження. Швидше йде сприйняття духовний, історико-культурних почав і через "дух" епохи йде пояснення закономірностей світу. Проте не кожна гуманітарна культура може претендувати на роль наукової картини світу. Навіть у сучасному науковому співтоваристві йде постійний пошук критеріїв науковості того чи іншого винаходу чи відкриття. Виникає питання - чим же можна відрізнити науку від не наукового знання. Умовно кажучи відзначимо критерії науковості:
- Наявність об'єкта і предмета дослідження;
-Наявність кордонів і рамок, в якому полі йде дослідження;
-Наявність методики і методології у дослідженні;
-Наявність спеціального наукового апарату дослідження;
-Спеціальні кафедри та наукові інститути, де працюють фахівці, що займаються даним питанням.
Настільки умовне позначення критеріїв науковості гуманітарної культури можна звичайно видозмінити, але з повною підставою можна відмести від науки, всякий напрямок, типу "магії, астрології, ворожіння, хіромантії і.п." Гуманітарна культура довгі роки існувала в єдиному контексті з природничих напрямок, приблизно до ХVІІІ століття. Проте вже в ХІХ столітті виник феномен як діалог двох культур.
Бували такі випадки, коли виникав спір, що пріоритетнішою - природничо або гуманітарний напрям, свого роду суперечка "ліриків" і "фізиків". У сучасному світі роль гуманітарної культури величезна, головним чином, у поширенні загальнокультурних, гуманних цінностей і творчих ідей у ​​перетворенні світового співтовариства.
4. Теорія електромагнітного поля. Речовина і поле.
На практиці при характеристиці електромагнітної обстановки використовують терміни "електричне поле", "магнітне поле", "електромагнітне поле". Коротко пояснимо, що це означає і який зв'язок існує між ними.
Електричне поле створюється зарядами. Наприклад, в усім відомих шкільних дослідах з електризації ебоніту присутня як раз електричне поле.