Академія
Контрольна робота
з дисципліни "КСЕ"
на тему: "Фундаментальні взаємодії та різноманіття структур у мікро-, макро-і мегамире"
2007
Глава I. Матерія. 5
Глава II. Структурні рівні організації матерії. 7
Мікро, макро, мега світи .. 7
2.1 Мікросвіт. 8
2.2 Макросвіт. 10
2.3 мегасвіт. 13
Висновок. 21
Список використаної літератури .. 22
У науці виділяються три рівні будови матерії:
Мікросвіт (елементарні частинки, ядра, атоми, молекули) - світ гранично малих, безпосередньо не спостерігаються мікрооб'єктів, просторова разномерность яких обчислюється від десяти в мінус восьмому ступені до десяти в мінус шістнадцятої ступеня см, а час життя - від нескінченності до десяти в мінус двадцять четвертого ступеня сек.
Макросвіт (макромолекули, живі організми, людина, об'єкти техніки і т.д.) - світ макрооб'єктів, розмірність яких співвідносна з масштабами людського досвіду: просторові величини виражаються в міліметрах, сантиметрах і кілометрах, а час - у секундах, хвилинах, годинах, роках .
Мегасвіт (планети, зірки, галактика) - світ величезних космічних масштабів і швидкостей, відстань в якому вимірюється світловими роками, а час існування космічних об'єктів - мільйонами і мільярдами років.
І хоча на цих рівнях діють свої специфічні закономірності, мікро-, макро-і мегасвіті найтіснішим чином взаємопов'язані.
Фундаментальні світові константи визначають масштаби ієрархічної структури матерії нашого світу. Очевидно, що порівняно невелика їх зміна і повинно приводити до формування якісно іншого світу, в якому стало б неможливим освіта нині існуючих мікро-, макро - і мегаструктура і в цілому високо-організованих форм живої матерії. Певні їх значення та взаємовідносини між ними, по суті, і забезпечує структурну стійкість нашого Всесвіту. Тому проблема, здавалося б, абстрактних світових констант має глобальне світоглядне значення.
В основі уявлень про будову матеріального світу лежить системний підхід, згідно з яким будь-який об'єкт матеріального світу, будь то атом, планета, організм або галактика, може бути розглянуто як складне утворення, що включає в себе складові частини, організовані в цілісність. Для позначення цілісності об'єктів у науці було вироблено поняття системи.
Матерія як об'єктивна реальність включає в себе не тільки речовина в чотирьох його агрегатних станах (твердому, рідкому, газоподібному, плазмовому), але і фізичні поля (електромагнітне, гравітаційне, ядерне і т.д.), а також їх властивості, відносини, продукти взаємодії. Входить до неї і антиречовину (сукупність античастинок: позитрон, або антиелектрони, антипротон, Антинейтрон), нещодавно відкрите наукою. Антиречовина ні в якому разі не антиматерія. Антиматерії взагалі бути не може.
Рух і матерія органічно і невід'ємно пов'язані один з одним: немає руху без матерії, як немає і матерії без руху. Інакше кажучи, немає в світі незмінних речей, властивостей і відносин. Одні форми або види змінюються іншими, переходять в інші - рух постійно. Спокій - діалектично зникаючий момент в безперервній процесі зміни, становлення. Абсолютний спокій рівнозначний смерті, а вірніше - неіснування. І рух, і спокій з певністю фіксуються лише по відношенню до якоїсь системі відліку.
Рухома матерія існує в двох основних формах - в просторі і в часі. Поняття простору служить для вираження властивості протяжності та порядку співіснування матеріальних систем і їх станів. Воно об'єктивно, універсально й необхідно. У понятті часу фіксується тривалість і послідовність зміни станів матеріальних систем. Час об'єктивно, невідворотно і необоротно
Основоположником погляду на матерію, як що складається з дискретних частинок був Демокріт.
Демокріт заперечував нескінченну подільність матерії. Атоми різняться між собою тільки формою, порядком взаємного прямування, і положенням в порожньому просторі, а також величиною і залежить від величини вагою. Вони мають нескінченно різноманітні форми з западинами або опуклостями. У сучасній науці багато сперечалися про те, чи є атоми Демокріта фізичними або геометричними тілами, однак сам Демокріт ще не дійшов до розрізнення фізики та геометрії. З цих атомів, що рухаються в різних напрямках, з їх "вихору" з природної необхідності шляхом зближення взаімноподобних атомів утворюються як окремі цілі тіла, так і весь світ, рух атомів вічно, а число виникають світів нескінченно.
Світ доступною людині об'єктивної реальності постійно розширюється. Концептуальні форми вираження ідеї структурних рівнів матерії різноманітні.
Сучасна наука виділяє в світі три структурних рівня.
Макросвіт - світ стійких форм і пропорційних людині величин, а також кристалічні комплекси молекул, організми, співтовариства організмів; світ макрооб'єктів, розмірність яких співвідносна з масштабами людського досвіду: просторові величини виражаються в міліметрах, сантиметрах і кілометрах, а час - у секундах, хвилинах, годинах, роках.
Мегасвіт - це планети, зоряні комплекси, галактики, метагалактики - світ величезних космічних масштабів і швидкостей, відстань в якому вимірюється світловими роками, а час існування космічних об'єктів - мільйонами і мільярдами років.
І хоча на цих рівнях діють свої специфічні закономірності, мікро-, макро-і мегасвіті найтіснішим чином взаємопов'язані.
Зрозуміло, що межі мікро - і макросвіту рухливі, і не існує окремого мікросвіту і окремого макросвіту. Природно, що макрооб'єкти і мегаоб'екти, побудовані з мікрооб'єктів і в основі макро - і мегаявленій лежать мікроявленій. Це наочно видно на прикладі побудови Всесвіту з взаємодіючих елементарних частинок в рамках Космомікрофізика. Насправді ми повинні розуміти, що мова йде лише про різних рівнях розгляду речовини. Мікро-, макро - і мегаразмери об'єктів співвідносяться один з одним як макро / мікро ~ мега / макро.
У класичній фізиці відсутній об'єктивний критерій відмінності макро - від мікрооб'єктів. Ця відмінність ввів М. Планк: якщо для даного об'єкта мінімальним впливом на нього можна знехтувати, то це макрооб'єкти, якщо не можна - це мікрооб'єкти. З протонів і нейтронів утворюються ядра атомів. Атоми об'єднуються в молекули. Якщо рухатися далі за шкалою розмірів тіл, то далі йде звичайні макротела, планети та їх системи, зірки скупчення галактик і метагалактик, тобто можна уявити перехід від мікро-, макро - і мега - як у розмірах, так і моделях фізичних процесів.
Історія дослідження будови атома почалася в 1895 р. завдяки відкриттю Дж. Томсоном електрона - негативно зарядженої частинки, що входить до складу всіх атомів. Оскільки електрони мають негативний заряд, а атом у цілому електрично нейтральний, то було зроблено припущення про наявність крім електрона і позитивно зарядженої частинки. Маса електрона склала за розрахунками 1 / тисячі вісімсот тридцять шість маси позитивно зарядженої частинки.
Ядро має позитивний заряд, а електрони - негативний. Замість сил тяжіння, що діють в Сонячній системі, в атомі діють електричні сили. Електричний заряд ядра атома, чисельно рівний порядковому номеру в періодичній системі Менделєєва, врівноважується сумою зарядів електронів - атом електрично нейтральний.
Обидві ці моделі виявилися суперечливі.
У 1913 р. великий датський фізик Н. Бор застосував принцип квантування при вирішенні питання про будову атома і характеристиці атомних спектрів.
Модель атома Н. Бора базувалася на планетарній моделі Е. Резерфорда і на розробленій ним самим квантової теорії будови атома. Н. Бор висунув гіпотезу будови атома, засновану на двох постулатах, абсолютно несумісних з класичною фізикою:
1) у кожному атомі існує кілька стаціонарних станів (кажучи мовою планетарної моделі, кілька стаціонарних орбіт) електронів, рухаючись по яких електрон може існувати, не випромінюючи;
2) при переході електрона з одного стаціонарного стану в інший атом випромінює або поглинає порцію енергії.
У кінцевому підсумку точно описати структуру атома на підставі подання про орбітах точкових електронів принципово неможливо, оскільки таких орбіт в дійсності не існує.
Теорія Н. Бора є хіба прикордонну смугу першого етапу розвитку сучасної фізики. Це останнє зусилля описати структуру атома на основі класичної фізики, доповнюючи її лише невеликим числом нових припущень.
Складалося враження, що постулати Н. Бора відбивають якісь нові, невідомі властивості матерії, але лише частково. Відповіді на ці питання були отримані в результаті розвитку квантової механіки. З'ясувалося, що атомну модель Н. Бора не слід розуміти буквально, як це було спочатку. Процеси в атомі в принципі не можна наочно представити у вигляді механічних моделей за аналогією з подіями в макросвіті. Навіть поняття простору і часу в існуючій в макросвіті формі виявилися невідповідними для опису мікрофізичних явищ. Атом фізиків-теоретиків все більше і більше ставав абстрактно-неспостережний сумою рівнянь.
Донаучний, або натурфілософський, охоплює період від античності до становлення експериментального природознавства в XVI-XVII ст. Спостережувані природні явища пояснювалися на основі умоглядних філософських принципів.
Найбільш значущою для подальшого розвитку природних наук була концепція дискретного будови матерії атомізм, згідно з яким всі тіла складаються з атомів - найдрібніших у світі частинок.
Зі становлення класичної механіки починається науковий етап вивчення природи.
Оскільки сучасні наукові уявлення про структурні рівнях організації матерії були вироблені в ході критичного переосмислення уявлень класичної науки, застосовних лише до об'єктів макрорівня, то починати потрібно з концепцій класичної фізики.
Формування наукових поглядів на будову матерії відноситься до XVI ст., Коли Г. Галілеєм була закладена основа першою в історії науки фізичної картини світу - механічної. Він відкрив закон інерції, і розробив методологію нового способу опису природи - науково-теоретичного. Суть його полягала в тому, що виділялися тільки деякі фізичні та геометричні характеристики, які ставали предметом наукового дослідження.
І. Ньютон, спираючись на праці Галілея, розробив строгу наукову теорію механіки, яка описує і рух небесних тіл, і рух земних об'єктів одними і тими ж законами. Природа розглядалася як складна механічна система.
У рамках механічної картини світу, розробленої І. Ньютоном і його послідовниками, склалася дискретна (корпускулярна) 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.
Суттєвою характеристикою ньютонівського світу було тривимірний простір евклідової геометрії, яке абсолютно постійно і завжди перебуває у спокої. Час уявлялося як величина, яка не залежить ні від простору, ні від матерії.
Рух розглядалося як переміщення в просторі за безперервним траєкторіях у відповідності з законами механіки.
Підсумком ньютонівської картини світу з'явився образ Всесвіту як гігантського і повністю детермінованого механізму, де події та процеси являють собою ланцюг взаємозалежних причин і наслідків.
Механістичний підхід до опису природи виявився надзвичайно плідним. Слідом за ньютонівської механікою були створені гідродинаміка, теорія пружності, механічна теорія тепла, молекулярно-кінетична теорія і цілий ряд інших, в руслі яких фізика досягла величезних успіхів. Проте були дві області - оптичних та електромагнітних явищ, які не могли бути повністю пояснені в рамках механістичної картини світу.
Поряд з механічною корпускулярної теорією, здійснювалися спроби пояснити оптичні явища принципово іншим шляхом, а саме - на основі хвильової теорії. Хвильова теорія встановлювала аналогію між розповсюдженням світла і рухом хвиль на поверхні води або звукових хвиль у повітрі. У ній передбачалася наявність пружного середовища, що заповнює весь простір, - світлоносного ефіру. Виходячи з хвильової теорії X. Гюйгенс успішно пояснив відображення і заломлення світла.
Інший областю фізики, де механічні моделі виявилися неадекватними, була область електромагнітних явищ. Експерименти англійського натураліста М. Фарадея і теоретичні роботи англійського фізика Дж. К. Максвелла остаточно зруйнували уявлення ньютонівської фізики про дискретному речовині як єдиному вигляді матерії і поклали початок електромагнітної картині світу.
Явище електромагнетизму відкрив данський натураліст X.К. Ерстед, який вперше зауважив магнітне дію електричних струмів. Продовжуючи дослідження в цьому напрямку, М. Фарадей виявив, що тимчасова зміна в магнітних полях створює електричний струм.
М. Фарадей прийшов до висновку, що вчення про електрику і оптика взаємопов'язані і утворюють єдину область. Максвелл "перевів" модель силових ліній Фарадея в математичну формулу. Поняття "поле сил" спочатку складалося як допоміжне математичне поняття. Дж. К. Максвелл додав йому фізичний зміст 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"
Виходячи зі своїх досліджень, Максвелл зміг укласти, що світлові хвилі є електромагнітні хвилі. Єдина сутність світла та електрики, яку М. Фарадей припустив в 1845 р., а Дж.К. Максвелл теоретично обгрунтував у 1862 р., була експериментально підтверджена німецьким фізиком Г. Герцем в 1888 р.
Після експериментів Г. Герца у фізиці остаточно утвердилося поняття поля не в якості допоміжної математичної конструкції, а як об'єктивно існуючої фізичної реальності. Був відкритий якісно новий, своєрідний вид матерії.
Отже, до кінця XIX ст. фізика прийшла до висновку, що матерія існує у двох видах: дискретного речовини і безперервного поля.
У результаті ж наступних революційних відкриттів у фізиці в кінці минулого і початку нинішнього століть виявилися зруйнованими подання класичної фізики про речовину і поле як двох якісно своєрідних видах матерії.
Всі існуючі галактики входять в систему самого високого порядку - Метагалактика. Розміри Метагалактики дуже великі: радіус космологічного горизонту становить 15 - 20 млрд. світлових років.
Поняття "Всесвіт" і "Метагалактика" - дуже близькі поняття: вони характеризують один і той самий об'єкт, але в різних аспектах. Поняття "Всесвіт" позначає весь існуючий матеріальний світ; поняття "Метагалактика" - той же світ, але з точки зору його структури - як упорядковану систему галактик.
Будова та еволюція Всесвіту вивчаються космологією. Космологія як розділ природознавства, знаходиться на своєрідному стику науки, релігії та філософії. В основі космологічних моделей Всесвіту лежать певні світоглядні передумови, а самі ці моделі мають велике світоглядне значення.
У класичній науці існувала так звана теорія стаціонарного стану Всесвіту, згідно з якою Всесвіт завжди була майже такою ж, як зараз. Астрономія була статичною: вивчалися руху планет і комет, описувалися зірки, створювалися їх класифікації, що було, звичайно, дуже важливо. Але питання про еволюцію Всесвіту не ставилося.
Сучасні космологічні моделі Всесвіту грунтуються на загальній теорії відносності А. Ейнштейна, згідно з якою метрика простору і часу визначається розподілом гравітаційних мас у Всесвіті. Її властивості як цілого обумовлені середньою густиною матерії та іншими конкретно-фізичними факторами.
Рівняння тяжіння Ейнштейна має не одне, а безліч рішень, чим і зумовлена наявність багатьох космологічних моделей Всесвіту.
Перша модель була розроблена самим А. Ейнштейном у 1917 р. Він відкинув постулати ньютонівської космології про абсолютність і нескінченності простору і часу. Відповідно до космологічної моделлю Всесвіту А. Ейнштейна світовий простір однорідний і изотропно, матерія в середньому розподілена в ній рівномірно, гравітаційне тяжіння мас компенсується універсальним космологічним відштовхуванням.
Час існування Всесвіту нескінченно, тобто не має ні початку, ні кінця, а простір безмежно, але звичайно.
Всесвіт у космологічної моделі А. Ейнштейна стаціонарне, нескінченна в часі і безмежна у просторі.
У 1922р. російський математик і геофізик А. А Фрідман відкинув постулат класичної космології про стаціонарності Всесвіту і отримав рішення рівняння Ейнштейна, що описує Всесвіт з "розширюється" простором.
Оскільки середня щільність 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 пов'язав "розширення" простору з даними астрономічних спостережень. Леметр ввів поняття початку Всесвіту як сингулярності (тобто надщільного стану) і народження Всесвіту як Великого вибуху.
Розширення Всесвіту вважається науково встановленим фактом. Згідно з теоретичними розрахунками Ж. Леметра, радіус Всесвіту в первісному стані був 10-12 см, що близько за розмірами до радіусу електрона, а її щільність становила 1096 г/см3. У сингулярному стані Всесвіт представляв собою мікрооб'єкт мізерно малих розмірів. Від початкового сингулярного стану Всесвіт перейшла до розширення в результаті Великого вибуху.
Ретроспективні розрахунки визначають вік Всесвіту в 13-20 млрд. років. У сучасній космології для наочності початкову стадію еволюцію Всесвіту ділять на "ери"
Ера адронів. Важкі частки, що вступають в сильні взаємодії.
Ера лептонів. Легкі частинки, що вступають у електромагнітну взаємодію.
Фотонна ера. Тривалість 1 млн. років. Основна частка маси - енергії Всесвіту - припадає на фотони.
Зоряна ера. Настає через 1 млн. років після зародження Всесвіту. У зоряну еру починається процес утворення протозвезд і протогалактик. Потім розгортається грандіозна картина утворення структури Метагалактики.
У сучасній космології поряд з гіпотезою Великого вибуху вельми популярна інфляційна модель Всесвіту, в якій розглядається творіння Всесвіту.
Прихильники інфляційної моделі бачать відповідність між етапами космічної еволюції та етапами творення світу, описаними в книзі Буття в Біблії.
Відповідно до інфляційної гіпотезою космічна еволюція в ранньому Всесвіті проходить ряд етапів.
Стадія інфляції. У результаті квантового стрибка Всесвіт перейшла в стан порушеної вакууму і під час відсутності в ній речовини і випромінювання інтенсивно розширювалася за експоненціальним законом. У цей період створювалося саме простір і час Всесвіту. Всесвіт роздулася від неймовірно малих квантових розмірів 10-33 до неймовірно великих 101000000см, що на багато порядків перевершує розмір спостережуваного Всесвіту - 1028 см. Весь цей початковий період у Всесвіті не було ні речовини, ні випромінювання.
Перехід від інфляційної стадії до фотонів. Стан помилкового вакууму розпалося, вивільнена енергія пішла на народження важких частинок і античастинок, які, проаннігіліровав, дали могутній спалах випромінювання (світла), осветившего космос.
Надалі розвиток Всесвіту йшов у напрямку від максимально простого однорідного стану до створення все більш складних структур - атомів (спочатку атомів водню), галактик, зірок, планет, синтезу важких елементів в надрах зірок, в тому числі і необхідних для створення життя, виникненню життя і як вінця творіння - людини.
Різниця між етапами еволюції Всесвіту в інфляційної моделі і моделі Великого вибуху стосується тільки початкового етапу порядку 10-30 с, далі між цими моделями принципових розбіжностей в розумінні етапів космічної еволюції немає.
Всесвіту на самих різних рівнях, від умовно елементарних частинок і до гігантських сверхскоплений галактик, притаманна структурність. Сучасна структура Всесвіту є результатом космічної еволюції, в ході якої з протогалактик утворилися галактики, з протозвезд - зірки, з протопланетного хмари - планети.
Метагалактика - представляє собою сукупність зоряних систем - галактик, а її структура визначається їх розподіл у просторі, заповненому надзвичайно розрідженим міжгалактичним газом і пронизує міжгалактичними променями.
Згідно сучасним уявленням, для метагалактики характерно чарункова (сітчаста, пориста) структура. Існують величезні обсяги простору (близько мільйона кубічних мегапарсек), в яких галактик поки не виявлено.
Вік Метагалактики близький до віку Всесвіту, оскільки освіта структури припадати на період, наступний за роз'єднанням речовини і випромінювання. За сучасними даними, вік Метагалактики оцінюється в 15 млрд. років.
Галактика - гігантська система, що складається з скупчень зірок і туманностей, що утворять у просторі досить складну конфігурацію.
За формою галактики умовно розподіляються на три типи: еліптичні, спіральні, неправильні.
Еліптичні галактики - володіють просторовою формою еліпсоїда з різним ступенем стиснення вони є найбільш простими за структурою: розподіл зірок рівномірно убуває від центру.
Спіральні галактики - представлені у формі спіралі, включаючи спіральні гілки. Це найчисленніший вид галактик, до якого належить і наша Галактика - чумацький шлях.
Неправильні галактики - не володіють вираженою формою, в них відсутній центральне ядро.
У ядрі галактики зосереджені 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 чином разом з галактикою вони беруть участь у розширенні Всесвіту, крім того, вони беруть участь в обертанні галактики навколо осі.
Зірки. На сучасному етапі еволюції Всесвіту речовина в ній знаходиться переважно в зоряному состояніі.97% речовини в нашій Галактиці зосереджена в зірках, що представляють собою гігантські плазмові утворення різної величини, температури, з різною характеристикою руху. У багатьох інших галактик, якщо не в більшості, "зоряна субстанція" складає більше ніж 99,9% їх маси.
Вік зірочок змінюється в досить великому діапазоні значень: від 15 млрд. років, відповідних віку Всесвіту, до сотень тисяч - наймолодших.
Народження зірок відбувається в газово-пилових туманностях під дією гравітаційних, магнітних та інших сил, завдяки яким йде формування нестійких однорідності і дифузна матерія розпадається на ряд згущень. Якщо такі згущення зберігаються досить довго, то з плином часу вони перетворюються на зірки.
На завершальному етапі еволюції зірки перетворюються в інертні ("мертві") зірки.
Зірки не існують ізольовано, а утворюють системи. Найпростіші зоряні системи - так звані кратні системи складаються з двох, трьох, чотирьох, п'яти і більше зірок, що обертаються навколо загального центру тяжіння.
Зірки об'єднані також в ще більші групи - зоряні скупчення, які можуть мати "розсіяну" або "кульову" структуру. Розсіяні зоряні скупчення налічують кілька сотень окремих зірок, кульові скупчення - багато сотень тисяч.
Сонячна система являє собою групу небесних тіл, дуже різних за розмірами і фізичною будовою. У цю групу входять: Сонце, дев'ять великих планет, десятки супутників планет, тисячі малих планет (астероїдів), сотні комет і незліченну безліч метеоритних тіл, що рухаються як роями, так і у вигляді окремих частинок.
До 1979 р. було відомо 34 супутника 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 проявляється в тому, що всі планети обертаються навколо Сонця в одному і тому ж напрямку і майже в одній і тій же площині. Більшість супутників планет обертається в тому ж напрямку і в більшості випадків в екваторіальній площині своєї планети. Сонце, планети, супутники планет обертаються навколо своїх осей в тому ж напрямку, в якому вони роблять рух за своїми траєкторіями. Закономірно і будова Сонячної системи: кожна наступна планета віддалена від Сонця приблизно в два рази далі, ніж попередня.
Сонячна система утворилася приблизно 5 млрд. років тому, причому Сонце - зірка другого покоління. Таким чином, Сонячна система виникла на продуктах життєдіяльності зірок попередніх поколінь, які накопичуються в газово-пилових хмарах. Ця обставина дає підставу назвати Сонячну систему малою частиною зоряного пилу. Про походження Сонячної системи та її історичної еволюції наука знає менше, ніж необхідно для побудови теорії планетоутворення.
Сучасні концепції походження планет Сонячної системи грунтуються на тому, що потрібно враховувати не тільки механічні сили, але й інші, зокрема електромагнітні. Ця ідея була висунута шведським фізиком і астрофізиком X. Альфвеном та англійською астрофізиком Ф. Хойлом. Відповідно до сучасних уявлень, початкове газова хмара, з якого утворилися і Сонце і планети, складалося з іонізованого газу, схильної до впливу електромагнітних сил. Після того як з величезної газової хмари за допомогою концентрації утворилося Сонце, на дуже великій відстані від нього залишилися невеликі частини цієї хмари. Гравітаційна сила стала притягувати залишки газу до утворилася зірку - Сонцю, але його магнітне поле зупинило падаючий газ а різних відстанях - якраз там, де знаходяться планети. Гравітаційна і магнітні сили вплинули на концентрацію і згущення падаючого газу, і в результаті утворилися планети. Коли виникли найбільші планети, той же процес повторився в менших масштабах, створивши, таким чином, системи супутників.
Теорії походження Сонячної системи носять гіпотетичний характер, і однозначно вирішити питання про їх достовірності на сучасному етапі розвитку науки неможливо. У всіх існуючих теоріях є суперечності і неясні місця.
В даний час в області фундаментальної теоретичної фізики розробляються концепції, згідно з якими об'єктивно існуючий світ не вичерпується матеріальним світом, який сприймається нашими органами чуття або фізичними приладами. Автори даних концепцій прийшли до наступного висновку: поряд з матеріальним світом існує реальність вищого порядку, що володіє принципово інший природою в порівнянні з реальністю матеріального світу.
Вивчення матерії та її структурних рівнів є необхідною умовою формування світогляду, незалежно від того, чи виявиться воно в кінцевому рахунку матеріалістичним або ідеалістичним.
Досить очевидно, що дуже важлива роль визначення поняття матерії, розуміння останньої як невичерпної для побудови наукової картини світу, вирішення проблеми реальності і пізнаваності об'єктів і явищ мікро, макро і мега світів.
Всі вищевикладені революційні відкриття у фізиці перевернули раніше існуючі погляди на світ. Зникла переконаність в універсальності законів класичної механіки, бо зруйнувалися колишні уявлення про неподільність атома, про сталість маси, про незмінність хімічних елементів і т.д. Тепер вже навряд чи можна знайти фізика, який вважав би, що всі проблеми його науки можна вирішити за допомогою механічних понять і рівнянь.
Народження та розвиток атомної фізики, таким чином, остаточно розтрощило колишню механистическую картину світу. Але класична механіка Ньютона при цьому не зникла. До цього дня вона займає почесне місце серед інших природничих наук. З її допомогою, наприклад, розраховується рух штучних супутників Землі, інших космічних об'єктів і т.д. Але трактується вона тепер як приватний, випадок квантової механіки, який можна застосовувати для повільних рухів і великих мас об'єктів макросвіту.
2. Горбачов В.В. Концепції сучасного природознавства: Учеб. посіб. для студентів вузів. - М., 2005. - 672 с.
3. Карпенків С.Х. Концепції сучасного природознавства - М.: 1997.
4. Квасова І.І. Навчальний посібник з курсу "Вступ до філософії". М., 1990.
5. Лавріенко В.М. Концепції сучасного природознавства - М.: ЮНИТИ. 1997
Контрольна робота
з дисципліни "КСЕ"
на тему: "Фундаментальні взаємодії та різноманіття структур у мікро-, макро-і мегамире"
2007
Зміст
Введення. 3Глава I. Матерія. 5
Глава II. Структурні рівні організації матерії. 7
Мікро, макро, мега світи .. 7
2.1 Мікросвіт. 8
2.2 Макросвіт. 10
2.3 мегасвіт. 13
Висновок. 21
Список використаної літератури .. 22
Введення
Природничі науки, почавши вивчення матеріального світу з найбільш простих безпосередньо сприймаються людиною матеріальних об'єктів, переходять далі до вивчення складних об'єктів глибинних структур матерії, що виходять за межі людського сприйняття і несумірних з об'єктами повсякденного досвіду. Застосовуючи системний підхід, природознавство не просто виділяє типи матеріальних систем, а розкриває їх зв'язок і співвідношення.У науці виділяються три рівні будови матерії:
Мікросвіт (елементарні частинки, ядра, атоми, молекули) - світ гранично малих, безпосередньо не спостерігаються мікрооб'єктів, просторова разномерность яких обчислюється від десяти в мінус восьмому ступені до десяти в мінус шістнадцятої ступеня см, а час життя - від нескінченності до десяти в мінус двадцять четвертого ступеня сек.
Макросвіт (макромолекули, живі організми, людина, об'єкти техніки і т.д.) - світ макрооб'єктів, розмірність яких співвідносна з масштабами людського досвіду: просторові величини виражаються в міліметрах, сантиметрах і кілометрах, а час - у секундах, хвилинах, годинах, роках .
Мегасвіт (планети, зірки, галактика) - світ величезних космічних масштабів і швидкостей, відстань в якому вимірюється світловими роками, а час існування космічних об'єктів - мільйонами і мільярдами років.
І хоча на цих рівнях діють свої специфічні закономірності, мікро-, макро-і мегасвіті найтіснішим чином взаємопов'язані.
Фундаментальні світові константи визначають масштаби ієрархічної структури матерії нашого світу. Очевидно, що порівняно невелика їх зміна і повинно приводити до формування якісно іншого світу, в якому стало б неможливим освіта нині існуючих мікро-, макро - і мегаструктура і в цілому високо-організованих форм живої матерії. Певні їх значення та взаємовідносини між ними, по суті, і забезпечує структурну стійкість нашого Всесвіту. Тому проблема, здавалося б, абстрактних світових констант має глобальне світоглядне значення.
Глава I. Матерія
Матерія - це нескінченна безліч всіх існуючих у світі об'єктів і систем, субстрат будь-яких властивостей, зв'язків, відносин і форм руху. Матерія включає в себе не тільки всі безпосередньо спостережувані об'єкти й тіла природи, але і всі ті, які в принципі можуть бути пізнані в майбутньому на основі вдосконалення засобів спостереження й експерименту.В основі уявлень про будову матеріального світу лежить системний підхід, згідно з яким будь-який об'єкт матеріального світу, будь то атом, планета, організм або галактика, може бути розглянуто як складне утворення, що включає в себе складові частини, організовані в цілісність. Для позначення цілісності об'єктів у науці було вироблено поняття системи.
Матерія як об'єктивна реальність включає в себе не тільки речовина в чотирьох його агрегатних станах (твердому, рідкому, газоподібному, плазмовому), але і фізичні поля (електромагнітне, гравітаційне, ядерне і т.д.), а також їх властивості, відносини, продукти взаємодії. Входить до неї і антиречовину (сукупність античастинок: позитрон, або антиелектрони, антипротон, Антинейтрон), нещодавно відкрите наукою. Антиречовина ні в якому разі не антиматерія. Антиматерії взагалі бути не може.
Рух і матерія органічно і невід'ємно пов'язані один з одним: немає руху без матерії, як немає і матерії без руху. Інакше кажучи, немає в світі незмінних речей, властивостей і відносин. Одні форми або види змінюються іншими, переходять в інші - рух постійно. Спокій - діалектично зникаючий момент в безперервній процесі зміни, становлення. Абсолютний спокій рівнозначний смерті, а вірніше - неіснування. І рух, і спокій з певністю фіксуються лише по відношенню до якоїсь системі відліку.
Рухома матерія існує в двох основних формах - в просторі і в часі. Поняття простору служить для вираження властивості протяжності та порядку співіснування матеріальних систем і їх станів. Воно об'єктивно, універсально й необхідно. У понятті часу фіксується тривалість і послідовність зміни станів матеріальних систем. Час об'єктивно, невідворотно і необоротно
Основоположником погляду на матерію, як що складається з дискретних частинок був Демокріт.
Демокріт заперечував нескінченну подільність матерії. Атоми різняться між собою тільки формою, порядком взаємного прямування, і положенням в порожньому просторі, а також величиною і залежить від величини вагою. Вони мають нескінченно різноманітні форми з западинами або опуклостями. У сучасній науці багато сперечалися про те, чи є атоми Демокріта фізичними або геометричними тілами, однак сам Демокріт ще не дійшов до розрізнення фізики та геометрії. З цих атомів, що рухаються в різних напрямках, з їх "вихору" з природної необхідності шляхом зближення взаімноподобних атомів утворюються як окремі цілі тіла, так і весь світ, рух атомів вічно, а число виникають світів нескінченно.
Світ доступною людині об'єктивної реальності постійно розширюється. Концептуальні форми вираження ідеї структурних рівнів матерії різноманітні.
Сучасна наука виділяє в світі три структурних рівня.
Глава II. Структурні рівні організації матерії.
Мікро, макро, мега світи
Мікросвіт - це молекули, атоми, елементарні частинки - світ гранично малих, безпосередньо не спостерігаються мікрооб'єктів, просторова разномерность яких обчислюється від 10-8 до 10-16 см, а час життя - від нескінченності до 10-24 с.Макросвіт - світ стійких форм і пропорційних людині величин, а також кристалічні комплекси молекул, організми, співтовариства організмів; світ макрооб'єктів, розмірність яких співвідносна з масштабами людського досвіду: просторові величини виражаються в міліметрах, сантиметрах і кілометрах, а час - у секундах, хвилинах, годинах, роках.
Мегасвіт - це планети, зоряні комплекси, галактики, метагалактики - світ величезних космічних масштабів і швидкостей, відстань в якому вимірюється світловими роками, а час існування космічних об'єктів - мільйонами і мільярдами років.
І хоча на цих рівнях діють свої специфічні закономірності, мікро-, макро-і мегасвіті найтіснішим чином взаємопов'язані.
Зрозуміло, що межі мікро - і макросвіту рухливі, і не існує окремого мікросвіту і окремого макросвіту. Природно, що макрооб'єкти і мегаоб'екти, побудовані з мікрооб'єктів і в основі макро - і мегаявленій лежать мікроявленій. Це наочно видно на прикладі побудови Всесвіту з взаємодіючих елементарних частинок в рамках Космомікрофізика. Насправді ми повинні розуміти, що мова йде лише про різних рівнях розгляду речовини. Мікро-, макро - і мегаразмери об'єктів співвідносяться один з одним як макро / мікро ~ мега / макро.
У класичній фізиці відсутній об'єктивний критерій відмінності макро - від мікрооб'єктів. Ця відмінність ввів М. Планк: якщо для даного об'єкта мінімальним впливом на нього можна знехтувати, то це макрооб'єкти, якщо не можна - це мікрооб'єкти. З протонів і нейтронів утворюються ядра атомів. Атоми об'єднуються в молекули. Якщо рухатися далі за шкалою розмірів тіл, то далі йде звичайні макротела, планети та їх системи, зірки скупчення галактик і метагалактик, тобто можна уявити перехід від мікро-, макро - і мега - як у розмірах, так і моделях фізичних процесів.
2.1 Мікросвіт
Демокрітом в античності була висунута Атомістична гіпотеза будови матерії, пізніше, у XVIII ст. була відроджена хіміком Дж. Дальтон, який прийняв атомна вага водню за одиницю і зіставив з ним атомні ваги інших газів. Завдяки працям Дж. Дальтона стали вивчатися фізико-хімічні властивості атома. У XIX в.Д.І. Менделєєв побудував систему хімічних елементів, засновану на їхній атомній вазі.Історія дослідження будови атома почалася в 1895 р. завдяки відкриттю Дж. Томсоном електрона - негативно зарядженої частинки, що входить до складу всіх атомів. Оскільки електрони мають негативний заряд, а атом у цілому електрично нейтральний, то було зроблено припущення про наявність крім електрона і позитивно зарядженої частинки. Маса електрона склала за розрахунками 1 / тисячі вісімсот тридцять шість маси позитивно зарядженої частинки.
Ядро має позитивний заряд, а електрони - негативний. Замість сил тяжіння, що діють в Сонячній системі, в атомі діють електричні сили. Електричний заряд ядра атома, чисельно рівний порядковому номеру в періодичній системі Менделєєва, врівноважується сумою зарядів електронів - атом електрично нейтральний.
Обидві ці моделі виявилися суперечливі.
У 1913 р. великий датський фізик Н. Бор застосував принцип квантування при вирішенні питання про будову атома і характеристиці атомних спектрів.
Модель атома Н. Бора базувалася на планетарній моделі Е. Резерфорда і на розробленій ним самим квантової теорії будови атома. Н. Бор висунув гіпотезу будови атома, засновану на двох постулатах, абсолютно несумісних з класичною фізикою:
1) у кожному атомі існує кілька стаціонарних станів (кажучи мовою планетарної моделі, кілька стаціонарних орбіт) електронів, рухаючись по яких електрон може існувати, не випромінюючи;
2) при переході електрона з одного стаціонарного стану в інший атом випромінює або поглинає порцію енергії.
У кінцевому підсумку точно описати структуру атома на підставі подання про орбітах точкових електронів принципово неможливо, оскільки таких орбіт в дійсності не існує.
Теорія Н. Бора є хіба прикордонну смугу першого етапу розвитку сучасної фізики. Це останнє зусилля описати структуру атома на основі класичної фізики, доповнюючи її лише невеликим числом нових припущень.
Складалося враження, що постулати Н. Бора відбивають якісь нові, невідомі властивості матерії, але лише частково. Відповіді на ці питання були отримані в результаті розвитку квантової механіки. З'ясувалося, що атомну модель Н. Бора не слід розуміти буквально, як це було спочатку. Процеси в атомі в принципі не можна наочно представити у вигляді механічних моделей за аналогією з подіями в макросвіті. Навіть поняття простору і часу в існуючій в макросвіті формі виявилися невідповідними для опису мікрофізичних явищ. Атом фізиків-теоретиків все більше і більше ставав абстрактно-неспостережний сумою рівнянь.
2.2 Макросвіт
В історії вивчення природи можна виділити два етапи: донаукових і науковий.Донаучний, або натурфілософський, охоплює період від античності до становлення експериментального природознавства в XVI-XVII ст. Спостережувані природні явища пояснювалися на основі умоглядних філософських принципів.
Найбільш значущою для подальшого розвитку природних наук була концепція дискретного будови матерії атомізм, згідно з яким всі тіла складаються з атомів - найдрібніших у світі частинок.
Зі становлення класичної механіки починається науковий етап вивчення природи.
Оскільки сучасні наукові уявлення про структурні рівнях організації матерії були вироблені в ході критичного переосмислення уявлень класичної науки, застосовних лише до об'єктів макрорівня, то починати потрібно з концепцій класичної фізики.
Формування наукових поглядів на будову матерії відноситься до XVI ст., Коли Г. Галілеєм була закладена основа першою в історії науки фізичної картини світу - механічної. Він відкрив закон інерції, і розробив методологію нового способу опису природи - науково-теоретичного. Суть його полягала в тому, що виділялися тільки деякі фізичні та геометричні характеристики, які ставали предметом наукового дослідження.
І. Ньютон, спираючись на праці Галілея, розробив строгу наукову теорію механіки, яка описує і рух небесних тіл, і рух земних об'єктів одними і тими ж законами. Природа розглядалася як складна механічна система.
У рамках механічної картини світу, розробленої І. Ньютоном і його послідовниками, склалася дискретна (корпускулярна) 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.
Суттєвою характеристикою ньютонівського світу було тривимірний простір евклідової геометрії, яке абсолютно постійно і завжди перебуває у спокої. Час уявлялося як величина, яка не залежить ні від простору, ні від матерії.
Рух розглядалося як переміщення в просторі за безперервним траєкторіях у відповідності з законами механіки.
Підсумком ньютонівської картини світу з'явився образ Всесвіту як гігантського і повністю детермінованого механізму, де події та процеси являють собою ланцюг взаємозалежних причин і наслідків.
Механістичний підхід до опису природи виявився надзвичайно плідним. Слідом за ньютонівської механікою були створені гідродинаміка, теорія пружності, механічна теорія тепла, молекулярно-кінетична теорія і цілий ряд інших, в руслі яких фізика досягла величезних успіхів. Проте були дві області - оптичних та електромагнітних явищ, які не могли бути повністю пояснені в рамках механістичної картини світу.
Поряд з механічною корпускулярної теорією, здійснювалися спроби пояснити оптичні явища принципово іншим шляхом, а саме - на основі хвильової теорії. Хвильова теорія встановлювала аналогію між розповсюдженням світла і рухом хвиль на поверхні води або звукових хвиль у повітрі. У ній передбачалася наявність пружного середовища, що заповнює весь простір, - світлоносного ефіру. Виходячи з хвильової теорії X. Гюйгенс успішно пояснив відображення і заломлення світла.
Інший областю фізики, де механічні моделі виявилися неадекватними, була область електромагнітних явищ. Експерименти англійського натураліста М. Фарадея і теоретичні роботи англійського фізика Дж. К. Максвелла остаточно зруйнували уявлення ньютонівської фізики про дискретному речовині як єдиному вигляді матерії і поклали початок електромагнітної картині світу.
Явище електромагнетизму відкрив данський натураліст X.К. Ерстед, який вперше зауважив магнітне дію електричних струмів. Продовжуючи дослідження в цьому напрямку, М. Фарадей виявив, що тимчасова зміна в магнітних полях створює електричний струм.
М. Фарадей прийшов до висновку, що вчення про електрику і оптика взаємопов'язані і утворюють єдину область. Максвелл "перевів" модель силових ліній Фарадея в математичну формулу. Поняття "поле сил" спочатку складалося як допоміжне математичне поняття. Дж. К. Максвелл додав йому фізичний зміст 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"
Виходячи зі своїх досліджень, Максвелл зміг укласти, що світлові хвилі є електромагнітні хвилі. Єдина сутність світла та електрики, яку М. Фарадей припустив в 1845 р., а Дж.К. Максвелл теоретично обгрунтував у 1862 р., була експериментально підтверджена німецьким фізиком Г. Герцем в 1888 р.
Після експериментів Г. Герца у фізиці остаточно утвердилося поняття поля не в якості допоміжної математичної конструкції, а як об'єктивно існуючої фізичної реальності. Був відкритий якісно новий, своєрідний вид матерії.
Отже, до кінця XIX ст. фізика прийшла до висновку, що матерія існує у двох видах: дискретного речовини і безперервного поля.
У результаті ж наступних революційних відкриттів у фізиці в кінці минулого і початку нинішнього століть виявилися зруйнованими подання класичної фізики про речовину і поле як двох якісно своєрідних видах матерії.
2.3 мегасвіт
Мегасвіт або космос, сучасна наука розглядає як взаємодіє і розвивається систему всіх небесних тіл.Всі існуючі галактики входять в систему самого високого порядку - Метагалактика. Розміри Метагалактики дуже великі: радіус космологічного горизонту становить 15 - 20 млрд. світлових років.
Поняття "Всесвіт" і "Метагалактика" - дуже близькі поняття: вони характеризують один і той самий об'єкт, але в різних аспектах. Поняття "Всесвіт" позначає весь існуючий матеріальний світ; поняття "Метагалактика" - той же світ, але з точки зору його структури - як упорядковану систему галактик.
Будова та еволюція Всесвіту вивчаються космологією. Космологія як розділ природознавства, знаходиться на своєрідному стику науки, релігії та філософії. В основі космологічних моделей Всесвіту лежать певні світоглядні передумови, а самі ці моделі мають велике світоглядне значення.
У класичній науці існувала так звана теорія стаціонарного стану Всесвіту, згідно з якою Всесвіт завжди була майже такою ж, як зараз. Астрономія була статичною: вивчалися руху планет і комет, описувалися зірки, створювалися їх класифікації, що було, звичайно, дуже важливо. Але питання про еволюцію Всесвіту не ставилося.
Сучасні космологічні моделі Всесвіту грунтуються на загальній теорії відносності А. Ейнштейна, згідно з якою метрика простору і часу визначається розподілом гравітаційних мас у Всесвіті. Її властивості як цілого обумовлені середньою густиною матерії та іншими конкретно-фізичними факторами.
Рівняння тяжіння Ейнштейна має не одне, а безліч рішень, чим і зумовлена наявність багатьох космологічних моделей Всесвіту.
Перша модель була розроблена самим А. Ейнштейном у 1917 р. Він відкинув постулати ньютонівської космології про абсолютність і нескінченності простору і часу. Відповідно до космологічної моделлю Всесвіту А. Ейнштейна світовий простір однорідний і изотропно, матерія в середньому розподілена в ній рівномірно, гравітаційне тяжіння мас компенсується універсальним космологічним відштовхуванням.
Час існування Всесвіту нескінченно, тобто не має ні початку, ні кінця, а простір безмежно, але звичайно.
Всесвіт у космологічної моделі А. Ейнштейна стаціонарне, нескінченна в часі і безмежна у просторі.
У 1922р. російський математик і геофізик А. А Фрідман відкинув постулат класичної космології про стаціонарності Всесвіту і отримав рішення рівняння Ейнштейна, що описує Всесвіт з "розширюється" простором.
Оскільки середня щільність 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 пов'язав "розширення" простору з даними астрономічних спостережень. Леметр ввів поняття початку Всесвіту як сингулярності (тобто надщільного стану) і народження Всесвіту як Великого вибуху.
Розширення Всесвіту вважається науково встановленим фактом. Згідно з теоретичними розрахунками Ж. Леметра, радіус Всесвіту в первісному стані був 10-12 см, що близько за розмірами до радіусу електрона, а її щільність становила 1096 г/см3. У сингулярному стані Всесвіт представляв собою мікрооб'єкт мізерно малих розмірів. Від початкового сингулярного стану Всесвіт перейшла до розширення в результаті Великого вибуху.
Ретроспективні розрахунки визначають вік Всесвіту в 13-20 млрд. років. У сучасній космології для наочності початкову стадію еволюцію Всесвіту ділять на "ери"
Ера адронів. Важкі частки, що вступають в сильні взаємодії.
Ера лептонів. Легкі частинки, що вступають у електромагнітну взаємодію.
Фотонна ера. Тривалість 1 млн. років. Основна частка маси - енергії Всесвіту - припадає на фотони.
Зоряна ера. Настає через 1 млн. років після зародження Всесвіту. У зоряну еру починається процес утворення протозвезд і протогалактик. Потім розгортається грандіозна картина утворення структури Метагалактики.
У сучасній космології поряд з гіпотезою Великого вибуху вельми популярна інфляційна модель Всесвіту, в якій розглядається творіння Всесвіту.
Прихильники інфляційної моделі бачать відповідність між етапами космічної еволюції та етапами творення світу, описаними в книзі Буття в Біблії.
Відповідно до інфляційної гіпотезою космічна еволюція в ранньому Всесвіті проходить ряд етапів.
Стадія інфляції. У результаті квантового стрибка Всесвіт перейшла в стан порушеної вакууму і під час відсутності в ній речовини і випромінювання інтенсивно розширювалася за експоненціальним законом. У цей період створювалося саме простір і час Всесвіту. Всесвіт роздулася від неймовірно малих квантових розмірів 10-33 до неймовірно великих 101000000см, що на багато порядків перевершує розмір спостережуваного Всесвіту - 1028 см. Весь цей початковий період у Всесвіті не було ні речовини, ні випромінювання.
Перехід від інфляційної стадії до фотонів. Стан помилкового вакууму розпалося, вивільнена енергія пішла на народження важких частинок і античастинок, які, проаннігіліровав, дали могутній спалах випромінювання (світла), осветившего космос.
Надалі розвиток Всесвіту йшов у напрямку від максимально простого однорідного стану до створення все більш складних структур - атомів (спочатку атомів водню), галактик, зірок, планет, синтезу важких елементів в надрах зірок, в тому числі і необхідних для створення життя, виникненню життя і як вінця творіння - людини.
Різниця між етапами еволюції Всесвіту в інфляційної моделі і моделі Великого вибуху стосується тільки початкового етапу порядку 10-30 с, далі між цими моделями принципових розбіжностей в розумінні етапів космічної еволюції немає.
Всесвіту на самих різних рівнях, від умовно елементарних частинок і до гігантських сверхскоплений галактик, притаманна структурність. Сучасна структура Всесвіту є результатом космічної еволюції, в ході якої з протогалактик утворилися галактики, з протозвезд - зірки, з протопланетного хмари - планети.
Метагалактика - представляє собою сукупність зоряних систем - галактик, а її структура визначається їх розподіл у просторі, заповненому надзвичайно розрідженим міжгалактичним газом і пронизує міжгалактичними променями.
Згідно сучасним уявленням, для метагалактики характерно чарункова (сітчаста, пориста) структура. Існують величезні обсяги простору (близько мільйона кубічних мегапарсек), в яких галактик поки не виявлено.
Вік Метагалактики близький до віку Всесвіту, оскільки освіта структури припадати на період, наступний за роз'єднанням речовини і випромінювання. За сучасними даними, вік Метагалактики оцінюється в 15 млрд. років.
Галактика - гігантська система, що складається з скупчень зірок і туманностей, що утворять у просторі досить складну конфігурацію.
За формою галактики умовно розподіляються на три типи: еліптичні, спіральні, неправильні.
Еліптичні галактики - володіють просторовою формою еліпсоїда з різним ступенем стиснення вони є найбільш простими за структурою: розподіл зірок рівномірно убуває від центру.
Спіральні галактики - представлені у формі спіралі, включаючи спіральні гілки. Це найчисленніший вид галактик, до якого належить і наша Галактика - чумацький шлях.
Неправильні галактики - не володіють вираженою формою, в них відсутній центральне ядро.
У ядрі галактики зосереджені 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 чином разом з галактикою вони беруть участь у розширенні Всесвіту, крім того, вони беруть участь в обертанні галактики навколо осі.
Зірки. На сучасному етапі еволюції Всесвіту речовина в ній знаходиться переважно в зоряному состояніі.97% речовини в нашій Галактиці зосереджена в зірках, що представляють собою гігантські плазмові утворення різної величини, температури, з різною характеристикою руху. У багатьох інших галактик, якщо не в більшості, "зоряна субстанція" складає більше ніж 99,9% їх маси.
Вік зірочок змінюється в досить великому діапазоні значень: від 15 млрд. років, відповідних віку Всесвіту, до сотень тисяч - наймолодших.
Народження зірок відбувається в газово-пилових туманностях під дією гравітаційних, магнітних та інших сил, завдяки яким йде формування нестійких однорідності і дифузна матерія розпадається на ряд згущень. Якщо такі згущення зберігаються досить довго, то з плином часу вони перетворюються на зірки.
На завершальному етапі еволюції зірки перетворюються в інертні ("мертві") зірки.
Зірки не існують ізольовано, а утворюють системи. Найпростіші зоряні системи - так звані кратні системи складаються з двох, трьох, чотирьох, п'яти і більше зірок, що обертаються навколо загального центру тяжіння.
Зірки об'єднані також в ще більші групи - зоряні скупчення, які можуть мати "розсіяну" або "кульову" структуру. Розсіяні зоряні скупчення налічують кілька сотень окремих зірок, кульові скупчення - багато сотень тисяч.
Сонячна система являє собою групу небесних тіл, дуже різних за розмірами і фізичною будовою. У цю групу входять: Сонце, дев'ять великих планет, десятки супутників планет, тисячі малих планет (астероїдів), сотні комет і незліченну безліч метеоритних тіл, що рухаються як роями, так і у вигляді окремих частинок.
До 1979 р. було відомо 34 супутника 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 проявляється в тому, що всі планети обертаються навколо Сонця в одному і тому ж напрямку і майже в одній і тій же площині. Більшість супутників планет обертається в тому ж напрямку і в більшості випадків в екваторіальній площині своєї планети. Сонце, планети, супутники планет обертаються навколо своїх осей в тому ж напрямку, в якому вони роблять рух за своїми траєкторіями. Закономірно і будова Сонячної системи: кожна наступна планета віддалена від Сонця приблизно в два рази далі, ніж попередня.
Сонячна система утворилася приблизно 5 млрд. років тому, причому Сонце - зірка другого покоління. Таким чином, Сонячна система виникла на продуктах життєдіяльності зірок попередніх поколінь, які накопичуються в газово-пилових хмарах. Ця обставина дає підставу назвати Сонячну систему малою частиною зоряного пилу. Про походження Сонячної системи та її історичної еволюції наука знає менше, ніж необхідно для побудови теорії планетоутворення.
Сучасні концепції походження планет Сонячної системи грунтуються на тому, що потрібно враховувати не тільки механічні сили, але й інші, зокрема електромагнітні. Ця ідея була висунута шведським фізиком і астрофізиком X. Альфвеном та англійською астрофізиком Ф. Хойлом. Відповідно до сучасних уявлень, початкове газова хмара, з якого утворилися і Сонце і планети, складалося з іонізованого газу, схильної до впливу електромагнітних сил. Після того як з величезної газової хмари за допомогою концентрації утворилося Сонце, на дуже великій відстані від нього залишилися невеликі частини цієї хмари. Гравітаційна сила стала притягувати залишки газу до утворилася зірку - Сонцю, але його магнітне поле зупинило падаючий газ а різних відстанях - якраз там, де знаходяться планети. Гравітаційна і магнітні сили вплинули на концентрацію і згущення падаючого газу, і в результаті утворилися планети. Коли виникли найбільші планети, той же процес повторився в менших масштабах, створивши, таким чином, системи супутників.
Теорії походження Сонячної системи носять гіпотетичний характер, і однозначно вирішити питання про їх достовірності на сучасному етапі розвитку науки неможливо. У всіх існуючих теоріях є суперечності і неясні місця.
В даний час в області фундаментальної теоретичної фізики розробляються концепції, згідно з якими об'єктивно існуючий світ не вичерпується матеріальним світом, який сприймається нашими органами чуття або фізичними приладами. Автори даних концепцій прийшли до наступного висновку: поряд з матеріальним світом існує реальність вищого порядку, що володіє принципово інший природою в порівнянні з реальністю матеріального світу.
Висновок
Здавна люди намагалися знайти пояснення різноманіттю і примхливість світу.Вивчення матерії та її структурних рівнів є необхідною умовою формування світогляду, незалежно від того, чи виявиться воно в кінцевому рахунку матеріалістичним або ідеалістичним.
Досить очевидно, що дуже важлива роль визначення поняття матерії, розуміння останньої як невичерпної для побудови наукової картини світу, вирішення проблеми реальності і пізнаваності об'єктів і явищ мікро, макро і мега світів.
Всі вищевикладені революційні відкриття у фізиці перевернули раніше існуючі погляди на світ. Зникла переконаність в універсальності законів класичної механіки, бо зруйнувалися колишні уявлення про неподільність атома, про сталість маси, про незмінність хімічних елементів і т.д. Тепер вже навряд чи можна знайти фізика, який вважав би, що всі проблеми його науки можна вирішити за допомогою механічних понять і рівнянь.
Народження та розвиток атомної фізики, таким чином, остаточно розтрощило колишню механистическую картину світу. Але класична механіка Ньютона при цьому не зникла. До цього дня вона займає почесне місце серед інших природничих наук. З її допомогою, наприклад, розраховується рух штучних супутників Землі, інших космічних об'єктів і т.д. Але трактується вона тепер як приватний, випадок квантової механіки, який можна застосовувати для повільних рухів і великих мас об'єктів макросвіту.
Список використаної літератури
1. Горєлов А.А. Концепції сучасного природознавства. - М.: Центр, 1998. - 208с.2. Горбачов В.В. Концепції сучасного природознавства: Учеб. посіб. для студентів вузів. - М., 2005. - 672 с.
3. Карпенків С.Х. Концепції сучасного природознавства - М.: 1997.
4. Квасова І.І. Навчальний посібник з курсу "Вступ до філософії". М., 1990.
5. Лавріенко В.М. Концепції сучасного природознавства - М.: ЮНИТИ. 1997