Концепции современного естествознания. Во вселенной все повторяется

Основные элементы структуры Вселенной: галактики, звёзды, планеты

Галактики (от греч. Молочный, млечный) - системы из миллиардов звёзд, обращающихся вокруг центра галактики и связанных взаимным тяготением и общим происхождением,

Планеты – тела, не испускающие энергию, со сложной внутренней структурой.

Самым распространенным небесным телом в наблюдаемой Вселенной являются звезды.

По современным представлениям звезда – это газоплазменный объект, в котором происходит термоядерный синтез при температурах свыше 10 млн град. К.

Высокая светимость звезд, поддерживаемая в течение длительного времени, свидетельствует о выделении в них огромных количеств энергии.

Основные причины высокой светимости звезд

1. гравитационное сжатие , приводящее к выделению гравитационной энергии (характерно для молодых звезд)
2. термоядерные реакции , в результате которых из ядер легких элементов синтезируются ядра более тяжелых элементов и выделяется большое количество энергии.

Наше Солнце является медленно горящей водородной бомбой.

Атомы элементов легче железа образуются в результате термоядерных реакций внутри звезд. Тяжелее железа при взрыве сверхновых звезд.

Эволюция звезд - это изменение физических характеристик, внутреннего строения и химического состава звезд со временем .

Процесс формирования космических тел из разряженной газовой и газово-пылевой среды под действием гравитационных сил называется гравитационная конденсация

Протозвезда - плотный фрагмент молекулярного облака, в котором еще не достигнуты температуры, необходимые для начала термоядерных реакций, т.е. превращения облака в звезду.

Конец эволюции звезды определяется ее массой.

Конечным этапом эволюции звезды средней и малой массы (меньше 3-4 масс Солнца) является белый карлик.

Эволюция звезд большей массы приводит к образованию нейтронных звезд или черных дыр.

В результате гравитационного коллапса происходит мощнейший взрыв звезды, сопровождающийся выделением колоссальной энергии в виде электромагнитного излучения и выбросом в окружающее пространство веществ, представляющих химические элементы всей таблицы Менделеева (первые наблюдения взрыва сверхновой были сделаны китайскими и японскими астрономами в 1054 году).

Звезды выступают как своеобразные кузницы атомов.

Согласно космологическим моделям, распространение химических элементов по Вселенной происходит в результате взрывов Сверхновых звезд.

Солнечная система – часть Вселенной.

Геоцентрическая система мира - существовавшее в древности (Аристотель и Птолемей) представление, согласно которому Земля неподвижно покоится в центре мира, а все небесные светила движутся вокруг неё.

В первой половине 16 в.- 17 учеными Н.Коперником, Г. Галилеем, Дж.Бруно была разработана гелиоцентрическая система мира - учение, согласно которому Земля, как и другие планеты, обращается вокруг Солнца и, кроме того, вращается вокруг своей оси.

Солнечная система - планетная система в составе Млечного пути, в которую входят: Солнце, восемь классических планет (Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун), несколько планет карликов (Плутон, Зена и пр.,) спутники планет, кометы, метеорные тела, космическая пыль.

Центральным телом Солнечной системы, в котором сосредоточена подавляющая часть всей её массы (около 99,9 %), является Солнце.

Согласно современным представлениям, Солнечная система сформировалась в результате сжатия газопылевого облака приблизительно 5 миллиардов лет назад.

Считается, что эволюция протопланетного диска происходила за 1 млн. лет. Шло слипание частичек в центральной части этого диска, которое в дальнейшем привело к образованию сгущений частиц, вначале небольших, потом – более крупных.

В 40-х годах 20 в. академик О.Ю.Шмидт выдвинул ставшую общепринятой гипотезу об образовании Земли и других планет из холодных твердых допланетных тел. Эти тела называются планетезимали.

Эта концепция подтверждается результатами компьютерного моделирования.

Однако существуют и другие модели.

Достаточно точные данные о возрасте Земли получают при анализе радиоактивных превращений элементов Земли и метеоритов

КОНЦЕПТУАЛЬНОЕ СОДЕРЖАНИЕ НАУК О ЗЕМЛЕ.

Строение Земли.

Земля - третья планета Солнечной системы.

Земля представляет собой твердое тело, окруженное водной и газовой оболочками - гидросферой и атмосферой.

Земля не идеальный шар. Она сплюснута у полюсов и расширена к экватору. Форма Земли - сфероид или эллипсоид вращения. С большой точностью форму Земли удалось определить лишь в XX в. с помощью приборов, установленных на искусственных спутниках.

Средний радиус Земли - 6370 км.

Площадь поверхности Земли 510 млн. кв.км. Около 71 % поверхности Земли занимает Мировой океан (361 млн. км 2), 29 % занимает Суша (149 млн. км 2)

Различают внутренние (земная кора, мантия, ядро ) и внешние (гидросфера, атмосфера )

оболочки Земли. Недра Земли так же недоступны для непосредственного изучения, как галактики. Материалы, слагающие твердую Землю непрозрачны и плотны. Прямые исследования их возможны лишь до глубин, составляющих ничтожную часть радиуса Земли (самая глубокая скважина около 12 км на Кольском полуострове).

Проблема строения Земли решается, в основном лишь косвенными методами.

Наиболее надежные сведения о внутренней структуре Земли нам дает сейсмография -регистрация сейсмических колебаний при землетрясениях.

Земная кора - внешняя твёрдая оболочка Земли.

Толщина ее неравномерна: на материках 30-40 км, под горами (Памир, Анды) - до 70 км, под океанами - 5-10 км.

Половина всей массы коры приходится на кислород (в связанном состоянии).

Геологические особенности земной коры определяются совместными действиями на нее атмосферы, гидросферы и биосферы. Состав коры и внешних оболочек непрерывно обновляется.

Мантия (в переводе с греческого «покрывало, плащ)

Под земной корой, ближе к центру Земли располагается слой толщиной почти 2900 км, называемый мантией. Мантия - наиболее мощная оболочка Земли.

Ученые предполагают, что мантия состоит в основном из соединений кремния.

Мантия существует в виде двух шаровых слоев - нижней и верхней мантии. Толщина нижней части мантии - 2000 км, верхней - 900 км.

Литосфера - образована земной корой вместе с самой верхней твердой частью мантии, (толщина около 100 км).

Астеносфера - нижняя часть верхней мантии находится в расплавленном состоянии. Литосфера как бы «плавает» в ней. В астеносфере находятся очаги вулканов. Происходящие в мантии процессы обусловливают тектоническое движение, образование магмы и вулканическую деятельность.

Земное ядро. Под мантией находится земное ядро с радиусом примерно 3500 км. Ядро состоит из внешней оболочки в жидком состоянии (толщиной 2200 км) и внутреннего твердого субъядра (1250 км).

С жидким состоянием внешнего ядра связывают представления о природе земного магнетизма.

При переходе от мантии к ядру резко изменяются физические свойства вещества, по-видимому, в результате высокого давления. Ядро Земли – пока загадка для науки. С определенной достоверностью можно говорить лишь о его радиусе и температуре ~ 4000-5000 0 С.

Химический состав ядра - железо и никель.

Теория литосферных плит.

Влияние внутренних процессов на эволюцию геологических структур Земли в настоящее время объясняет теория литосферных плит.

Согласно этой теории вся литосфера разделена узкими активными зонами – глубинными разломами - на отдельные жесткие блоки, плавающие в пластичном слое верхней мантии (астеносфере).

Все изменения, происходящие на поверхности планеты, связаны с движением по ней этих плит. Самые крупные из плит – Антарктическая, Австралийская, Южноамериканская, Тихоокеанская, Североамериканская и Евразийская. Число и положение плит менялось от эпохи к эпохе. Плиты могут двигаться поступательно, разворачиваться, сталкиваться и расходиться. Рождение плит и их уход обратно в мантию происходит в океанах.

Вдоль границ литосферных плит расположены зоны повышенной тектонической активности (напр. Курило-Камчатская островная дуга).

Что является движущей силой «плавающих материков»? Как показывают данные термодинамических и сейсмических измерений, внутри мантии существуют вариации температуры и плотности, в результате чего происходит циркуляция вещества: горячий и менее плотный материал поднимается вверх, охлаждается и, с увеличением плотности, опускается в глубину. Достаточно малого перепада температур, чтобы пластичная мантия пришла в медленное движение и заставила перемещаться блоки литосферы.

Почти все эти движения плит сейчас подтверждены непосредственными измерениями, с использованием методов высокоточной астрономической и спутниковой геодезии. Сейчас измерены их скорости, которые составляют от нескольких мм до 10-18 см в год.

Теория тектонических литосферных плит существенно изменила мировоззрение и представления об эволюции нашей планеты. Она имеет также и практические аспекты. Мы стали лучше понимать природу землетрясений и получили возможность улучшить их прогнозирование. Зная линии разломов земной коры, вдоль которых происходит смещение плит, можно наблюдать за этим смещением. Если оно замедляется или останавливается, это указывает на вероятность приближения сейсмического толчка или серии таких толчков. Теория литосферных плит сделала более понятным распределение полезных ископаемых.

В целом размеры Земли являются постоянными, благодаря действующим на Земле геофизическим полям (гравитационному, магнитному, электрическому и тепловому.)

Гидросфера

Под гидросферой понимают совокупность всех вод Земли, находящихся в твердом, жидком и газообразном состояниях.

Это - Мировой океан, пресные воды рек и озер, ледниковые и подземные воды.

Функции гидросферы Земли:

• регулирует температуру планеты,
• обеспечивает кругооборот веществ,
• является составной частью биосферы.

Атмосфера - газовая оболочка, окружающая Землю и вращающаяся с ней как единое целое.

По химическому составу атмосфера Земли представляет собой смесь газов, состоящую преимущественно из азота (78 % об.) и кислорода (21% об.).

В атмосфере Земли выделяют слои: тропосферу, стратосферу, мезосферу, термосферу и экзосферу.

Тропосфера - это нижний слой атмосферы, определяющий погоду на нашей планете. Его толщина - 10 (в полярных широтах) -18 км (в тропиках). С высотой падает давление и температура, опускаясь до - 55°С.

В тропосфере заключено свыше 80 % массы атмосферы и практически весь водяной пар.

Стратосфера - до 50 -55 км в высоту.

Нижняя часть стратосферы имеет постоянную температуру, в верхней части наблюдается повышение температуры. В стратосфере находится озоновый слой, поглощающий жесткое ультрафиолетовое излучение.

Стратосфера характеризуется исключительной сухостью воздуха. Процессы в стратосфере практически не влияют на погоду.

Мезосфера - слой, лежащий над стратосферой на высотах 55-85 км.

Термосфера (ионосфера) находится над мезосферой на высотах примерно 85-800 км от поверхности Земли. В ней происходят основные процессы поглощения и преобразования солнечного ультрафиолетового и рентгеновского излучений.

Ионосфера состоит преимущественно из ионизированных частиц (плазмы), обладающих способностью отражать короткие радиоволны. В термосфере тормозятся и сгорают метеориты. Таким образом, термосфера выполняет функцию защитного слоя Земли, а также позволяет осуществлять дальнюю радиосвязь.

Экзосфе́ра - самая внешняя часть верхней атмосферы Земли с низкой концентрацией нейтральных атомов.

ХИМИЧЕСКИЕ КОНЦЕПЦИИ

Естествознание как наука о явлениях и законах природы включает одну из важнейших отраслей - химию.

Химия - наука о составе, внутреннем строении и превращении веществ, а также о механизмах этих превращений.

Явления, которые сопровождаются превращением одних веществ в другие, называются химическими.

Главной практической задачей химии является получение веществ с заданными свойствами (прикладная наука).

Фундаментальная наука ищет способы управления свойствами вещества, создавая теоретические основы химического знания.

В развитии химии выделяют четыре основных этапа:

1. Учение о составе вещества (с XVII века).
2. Структурная химия (с XIX века).
3. Учение о химических процессах (с середины XX века).
4. Эволюционная химия (с 70 г.г. XX века).

При этом каждый новый этап возникал на основе предыдущего и включал его в себя в преобразованном виде

Роберт Бойль в 1660 дал определение химического элемента: химический элемент – это простое тело, предел химического разложения вещества, переходящее без изменения из состава одного сложного тела в состав другого.

К середине 19 в. ученые владели знаниями уже о 63 химических элементах. Сравнительный анализ показал, что многие элементы обладают похожими физическими и химическими свойствами и их можно объединять в группы, создавая тем самым классификацию химических элементов.

Д.И. Менделеев в 1869 году открыл периодический закон химических элементов. Это один из фундаментальных законов естествознания.

Менделеев считал, что основой классификации химических элементов являются их атомные веса. Периодический закон в его интерпретации был сформулирован следующим образом: «Свойства простых тел, а также формы и свойства соединений элементов находятся в периодической зависимости от величины атомных весов элементов ».

Физический смысл периодического закона Д.И. Менделеева был вскрыт при создании современной теории строения атома и состоит в периодическом изменении свойств химических элементов в зависимости от заряда ядра .
Атом - наименьшая структурная единица элемента, сохраняющая его химические свойства.

Диаметр атома равен нескольким ангстремам (А =10 -8 см или 10 -10 м)

Атом состоит из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженной электронной оболочки .

Ядро атома состоит из частиц двух типов: положительно заряженных протонов и не имеющих заряда нейтронов .

Химический элемент - вид атомов с одинаковым зарядом ядра. В химических превращениях атом сохраняет заряд ядра, а, следовательно, свою индивидуальность. Атомы новых элементов в химических реакциях образовываться не могут.

Для соблюдения правила электронейтральности атомов необходимо, чтобы количество нейтронов и протонов в атоме были одинаковыми. А вот количество нейтронов в ядре атома может изменяться.

Изотопы – атомы одного и того же элемента, имеющие в ядре разное количество нейтронов и соответственно разную массу.

При изучении изотопов установлено, что они не различаются по химическим свойствам, которые, как известно, определяются зарядом ядер и не зависят от массы ядра.

Примеры изотопов : изотопы урана - 235 U и 238 U (радиоактивный - превращается в стабильный изотоп свинца 206 Pb.)

изотопы водорода - 1 H – протий (ядро состоит из одного протона)

2 D- дейтерий, (ядро состоит из одного протона и одного нейтрона)

3 T - тритий, (ядро состоит из одного протона и двух нейтронов).

Хлор-35 и хлор-37 являются изотопами хлора

Многообразие объектов, изучаемых в рамках химии, вовсе не исчерпывается только изотопами и атомами. Химические элементы объединяются в более сложные системы, называемые химическими соединениями.

Химическое соединение - это вещество, состоящее из атомов одного или нескольких элементов, которые объединены в частицы - молекулы, комплексы, кристаллы или иные агрегаты.
Химическая связь – связь между атомами в молекуле или молекулярном соединении, возникающая в результате либо переноса электрона с одного атома на другой (ионная ), либо обобществления электронов парой (или группой) атомов (ковалентная ).

Развитие знания о химических явлениях позволило установить, что большое влияние на свойства вещества оказывает не только его химический состав, но и структура молекул.

В 1861 г. выдающийся российский химик А.М. Бутлеров создал и обосновал теорию химического строения органических соединений . Практическое значение этой теории состояло в том, что она дала начало развитию органического синтеза . Появилась возможность для целенаправленного качественного преобразования веществ, создания схемы синтеза любых химических соединений, в том числе и ранее неизвестных.

Для получения новых материалов знаний о составе и структуре соединений было явно недостаточно. Необходимо было учитывать и условия протекания химических реакций, что вывело химию на качественно новый уровень ее развития.

Наука об условиях, механизмах и скоростях протекания химических реакций называется химическая кинетика .

В 60-70-е гг. XX в. появилась эволюционная химия как высший уровень развития химического знания. Это наука о самоорганизации и саморазвитии химических систем. В ее основе представлений о всеобщем эволюционном процессе во Вселенной и отборе химических элементов.

Под эволюционными процессами в химии понимают процессы самопроизвольного синтеза новых химических соединений, являющихся более сложными и высокоорганизованными продуктами по сравнению с исходными веществами.

Начало эволюционной химии было положено при разработке теории биохимической эволюции, объясняющей происхождение жизни на земле в результате процессов, подчиняющихся физическим и химическим законам.

Эволюционную химию заслуженно считают предбиологией.

В результате биохимической эволюции из минимума химических элементов и химических соединений образовался сложнейший высокоорганизованный комплекс - биосистема.

Основу живых систем составляют шесть элементов - органогенов : (С, Н, О, N, Р, S), углерод, водород, кислород, азот, фосфор и сера. Общая весовая доля этих элементов в организмах составляет около 97,4%.

За ними следуют еще 12 элементов, которые принимают участие в построении многих физиологически важных компонентов биосистем: натрий, калий, кальций, магний, алюминий, железо, кремний, хлор, медь, цинк, кобальт, никель. Их весовая доля в организмах примерно 1,6%.

Новая эволюционная химия - подражание живой природе. Химический реактор предстает как некое подобие живой системы, для которой характерны саморазвитие и определенные черты поведения.

БИОЛОГИЧЕСКАЯ КАРТИНА МИРА

В настоящее время наиболее динамично развивающейся наукой является биология - наука о жизни и живой природе.

В структуре биологического знания сегодня насчитывается более 50 частных наук, что объясняется, главным образом, сложностью основного объекта биологических исследований - живой материи.

Основные задачи биологии - дать научное определение жизни, указать на принципиальное отличие живого от неживого, выяснить специфику биологической формы существования материи.

Жизнь очень сложна, многообразна, многокомпонентна и многофункциональна. На сегодняшний день наука не имеет достаточно точного определения жизни.

Жизнь представляет собой высшую форму существования и движения материи с двумя характерными признаками: самовоспроизведением и регулируемым обменом веществ с окружающей средой.

Фундаментальные отличия живого от неживого:

В вещественном плане : в состав живого обязательно входят биополимеры – белки и нуклеиновые кислоты (ДНК и РНК).

В структурном плане: живое отличается от неживого клеточным строением.

В функциональном плане: для живых тел характерно воспроизводство самих себя на основе генетического кода.

К важнейшим свойствам живых систем, отличающих их от неживой (косной) природы относятся:

• обмен веществом, энергией и информацией с окружающей средой (открытые системы);
• самовоспроизведение (размножение);
• сложное строение и системная организация;
• активная регуляция своего состава и функций (гомеостаз);
• поддержание собственной упорядоченности за счет энергии внешней среды;
• подвижность;
• раздражимость;
• приспособляемость;
• способность к росту и развитию;
• молекулярная хиральность (зеркальная асимметрия).

Однако строго научное разграничение живого и неживого встречает определенные трудности. Вирусы - переходная форма от неживого к живому. Это мельчайшие бесклеточные организмы, на 2 порядка мельче, чем бактерии. Вне клеток другого организма не обладают ни одним из атрибутов живого. У них есть наследственный аппарат, но нет ферментов, необходимых для обмена веществ. Поэтому они могут расти и размножаться, лишь проникая в клетки организма-хозяина.

Клетка обладает всеми основными свойствами живой системы: обменом веществ и энергии (метаболизм), размножением и ростом, реактивностью и движением. Она является наименьшей структурной и функциональной единицей живого.

Клеточное строение всех организмов живой природы, сходство строения клеток и их химического состава служит доказательством единства органического мира.

Многообразие живых организмов можно расположить по уровням их сложности и специфики функционирования.

Классическими уровнями современной биологии являются:

• Молекулярно- генетический (на котором решаются проблемы генетики, генной инженерии и биотехнологий).
• Клеточный (отражающий особенности функционирования и специализацию клеток, внутриклеточных особенностей).
• Онтогенетический (организменный) (все об отдельных особях: строение; физиология, поведение).
• Популяционно-видовой (образуемый свободно скрещивающимися между собой особями одного и того же вида).
• Биосферный (биогеоценотический) (рассматривающий целостность всех живых организмов и окружающей среды, порождающий глобальную экологию планеты).

Каждый предыдущий уровень входит в последующий, образуя единое целое живой системы.

Человека всегда интересовало, как на Земле возникла жизнь и все существующее разнообразие животного и растительного мира.

Поэтому в биологии, как ни в какой другой науке, важнейшую роль играли и играют методы анализа, систематизации и классификации эмпирического материала

Как и всякая естественная наука, биология начала развиваться как описательная (феноменологическая) наука о многообразных формах, видах и взаимосвязях живого мира.

Систематика - биологическая наука о разнообразии всех существующих и вымерших организмов, о взаимоотношениях и родственных связях между их различными группами (таксонами).

Основы систематики были заложены в конце 17- первой половине 18 века в трудах Дж. Рея (1693) и К.Линнея (1735).
Эволюция в биологии представляет развитие сложных организмов из предшествующих более простых. Эволюция - исторические изменения наследственных признаков организмов, необратимое историческое развитие живой природы.

Победа эволюционной идеи в 19 в. покончила в науке с верой в божественное сотворение живых существ и человека.

Первые эволюционные теории были созданы двумя великими учеными 19 века – Ж.. Б. Ламарком и Ч. Дарвином.

Подлинная революция в биологии связана с появлением в 1859 г . теории эволюции Ч. Дарвина, изложенной им в книге «Происхождение видов путем естественного отбора ».

Эволюционная теория Дарвина построена на трех постулатах: изменчивости, наследственности и естественном отборе.

Именно изменчивость является первым и главным звеном эволюции.

Изменчивость - это способность организмов приобретать новые свойства и признаки.

Дарвин выделил две формы изменчивости:

– определенную (адаптивная модификация ). Это способность всех особей одного и того же вида в определенных условиях внешней среды одинаковым образом реагировать на эти условия (климат, почву); не передается по наследству

– неопределенную (мутация) . Ее характер опосредованно связан с изменениями внешних условий, передается по наследству.

Наследственность - это свойство организмов повторять в ряду поколений сходные типы обмена веществ и индивидуального развития в целом.

Естественный отбор - является результатом борьбы за существование и означает выживание и успешное размножение наиболее приспособленных организмов.

Сущность эволюционного процесса состоит в непрерывном приспособлении живых организмов к разнообразным условиям окружающей среды и в появлении все более сложно устроенных организмов.

Возникновение генетики.

Ген – единица наследственного материала, ответственная за формирование какого-либо элементарного признака, представляет собой участок молекулы ДНК.

Хромосомы – это структурные элементы ядра клетки, которые состоят из молекулы ДНК и белков, содержат набор генов с заключенной в них наследственной информацией.

В 1944 году американскими биохимиками (О. Эвери и др.) было установлено, что носителем свойства наследственности является ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота)

С этого времени началось быстрое развитие молекулярной биологии

Молекулярная биология - наука, исследующая основные проявления жизни на молекулярном уровне.

Молекулярная биология исследует, каким образом и в какой мере рост и развитие организмов, хранение и передача наследственной информации, превращение энергии в живых клетках и другие явления обусловлены структурой и свойствами биологически важных молекул (главным образом белков и нуклеиновых кислот).

В 1953 году была расшифрована структура ДНК (Ф. Крик, Д. Уотсон).

Рис. Двойная спираль ДНК

Биологическая роль ДНК заключается в хранении и воспроизведении генетической информации, а РНК (рибонуклеиновая кислота) в ее реализации.

ДНК и РНК снабжают новый организм информацией о том, как он должен быть устроен и как ему функционировать.

Свойство удвоения (репликации) ДНК обеспечивает явление наследственности.

Генетический код – это свойственная живым организмам единая система «записи» наследственной информации в виде последовательности нуклеотидов. Единицей генетического кода является триплет нуклеотидов.

Универсальность генетического кода - у всех организмов на Земле одни и те же триплеты нуклеотидов кодируют одни и те же аминокислоты

Геном - совокупность генов, содержащихся в одинарном наборе хромосом данной животной или растительной клетки.

Генотип - совокупность всех генов, которые содержатся в молекулах ДНК данного организма. Он представляет собой систему, контролирующую развитие, строение и жизнедеятельность организма.

Фенотип - совокупность всех признаков организма. Фенотип представляет собой результат взаимодействия генотипа и окружающей среды.

Генофонд - совокупность генов данной популяции, группы особей или вида.

Число генов в организме человека составляет 20000-25000, а весь геном - это более 3 млрд. нуклеотидных пар (по результатам проекта «Геном человека»).

Мутации - это изменения последовательности нуклеотидов в молекулах ДНК. Мутации – это чрезвычайно редкое явление неточной передачи генетической информации, когда хромосомы новой клетки или гены оказываются не вполне подобными старым.

Современная (синтетическая) теория эволюции представляет собой синтез генетики и дарвинизма. Она появилась к концу 20-х гг. XX в и рассматривает популяцию как элементарную структуру эволюции.

Популяция – совокупность особей одного вида, длительно занимающая определенное пространство и воспроизводящая себя в течение большого числа поколений.

Наследственное изменение популяции в каком-либо определенном направлении осуществляется под воздействием таких эволюционных факторов, как мутационный процесс, популяционные волны, изоляция, естественный отбор.

Онтогенез – совокупность преобразований, происходящих в организме от зарождения до конца жизни, т. е. индивидуальное развитие организма.

Таким образом, в синтетической теории эволюции на первый план выступает не онтогенез, а развитие популяций.

Биоценоз - совокупность совместно обитающих популяций разных видов живых организмов.

Автотрофы - организмы, способные самостоятельно синтезировать органическое вещество из неорганических соединений.

Гетеротрофы - организмы, использующие для питания органические вещества, произведенные другими организмами.

Автотрофные растения и микроорганизмы представляют жизненную среду для гетеротрофов. Складывается биогеоценотический комплекс, который может существовать веками.

Биосфера - пространство, включающее околоземную атмосферу и наружную оболочку Земли, освоенное живыми организмами и находящееся под влиянием их жизнедеятельности. Живая природа и среда ее обитания.

Концепции происхождения жизни

Возникновение жизни на Земле и её биосферы одна из основных проблем современного естествознания.

Основные концепции происхождения жизни на земле:
1) креационизм (лат. creation "сотворение") жизнь была создана Творцом в определенное время;

2) концепция стационарного состояния (жизнь существовала всегда);

3) панспермия (жизнь была занесена на Землю из Космоса);

4) абиогенез - самопроизвольное зарождение. Согласно этой теории жизнь возникала и возникает неоднократно из неживого вещества. Эта теория была распространена в Древнем Китае, Вавилоне, Египте. Аристотель, которого часто называют основателем биологии, развивая более ранние высказывания Эмпедокла об эволюции живого, придерживался теории самопроизвольного зарождения жизни.

5) биогенез - все живое происходит только от живого. Принцип «Живое возникает только из живого» получил в науке название Принципа Реди. Так складывалась концепция биогенеза, согласно которой жизнь может возникнуть только из предшествующей жизни. В середине 19-го века Л. Пастер окончательно опроверг теорию самопроизвольного зарождения и доказал справедливость теории биогенеза.

6) биохимической эволюции (преобладающая в наше время модель). Жизнь возникла самопроизвольно из неживого вещества в специфических условиях древней Земли в результате процессов, подчиняющимся физическим и химическим законам.

Следует подчеркнуть одно из важнейших отличий теории биохимической эволюции от теории самопроизвольного (спонтанного) зарождения, является то, что согласно теории эволюции жизнь возникла в условиях, которые для современной биоты непригодны!

• высокая температура, порядка 400 °С;
• атмосфера, состоящая из водяных паров, СО 2 , СН 4 , NH 3 ;
• присутствие сернистых соединений (вулканическая активность);
• высокая электрическая активность атмосферы;
• ультрафиолетовое излучение Солнца, которое беспрепятственно достигало нижних слоев атмосферы и поверхности Земли, поскольку озоновый слой еще не сформировался.

Большинство ученых придерживается мнения, что на Земле химическая эволюция привела к спонтанному зарождению жизни в интервале времени между 4,5 и 3,8 млрд лет назад. Последнюю гипотезу в 20-е годы XX века высказали русский ученый А.И. Опарин и англичанин Дж. Холдейн. Она и легла в основу современных представлений о возникновении жизни на Земле.

Гипотеза академика А. И. Опарина о возникновении жизни на Земле (1924 г.) опирается на представление о постепенном усложнении химической структуры и морфологического облика предшественников жизни (пробионтов) на пути к живым организмам.

В процессе возникновения жизни на Земле различают несколько основных этапов:

Химическая эволюция:

• абиогенный синтез низкомолекулярных органических соединений из неорганических
• синтез биополимеров, близких к нуклеиновым кислотам и белкам;
• образование коацерватов (фазово-обособленных систем органических соединений, отделенных от внешней среды мембранами), способных обмениваться веществом и энергией с окружающей средой. Поглощение коацерватами металлов привело к образованию ферментов, ускоряющих биохимические процессы;
• образование пробионтов (предшественников жизни). Выработка в ходе эволюции у коацерватов процессов саморегуляции, самовоспроизведения и способности осуществлять важнейшие жизненные функции - расти и подвергаться естественному отбору.

Биологическая эволюция

• Возникновение прокариотных организмов из пробионтов
• совершенствование строения и функций клетки (эукариоты, многоклеточные организмы и т.д.)

Наиболее трудная часть проблемы возникновения жизни – переход от биополимеров к первым живым существам. В результате взаимодействия нуклеиновых кислот и белков, возникновения мембран с избирательной проницаемостью, образуются пробионты, способные к самовоспроизведению. В эволюционном отношении пробионты были предшественниками прокариот (безъядерных одноклеточных организмов).

Собственно биологическая эволюция начинается с образования клеточной организации и в дальнейшем идет по пути совершенствования строения и функций клетки, образования многоклеточной организации, разделения живого на царства растений, животных, грибов с последующей их дифференциацией на виды.

Развитие жизни на земле

Катархей - геологическая эра Земли от ее образования до зарождения жизни (4,6 -3,5 млрд лет назад).

Архей – самая древняя геологическая эра, выделяемая в геохронологии Земли (3,5–2,6 млрд. лет назад).

Ко времени архея относится возникновение первых прокариот (бактерий и сине-зеленых водорослей) – организмов, которые в отличие от эукариот не обладают оформленным клеточным ядром и типичным хромосомным аппаратом (наследственная информация реализуется и передается через ДНК).

Первый период развития органического мира на Земле (архей) характеризуется тем, что первичные живые организмы были анаэробными (жили без кислорода) и гетеротрофными, т.е. питались и воспроизводились за счет "органического бульона", возникшего из неорганических систем.

Переход к фотосинтезу и автотрофному питанию был великим революционным переворотом в эволюции живого (около 3 млрд. лет назад).

Он завершился примерно 1,8 млрд. лет назад (протерозой ) и привел к важным преобразованиям на Земле. Образуется почва. В атмосфере снижается содержание метана, аммиака, водорода, начинается накопление углекислого газа и кислорода. Первичная атмосфера Земли сменилась вторичной, кислородной; возник озоновый слой, который сократил воздействие ультрафиолетовых лучей, а значит и прекратил производство нового "органического бульона"; изменился состав морской воды, он стал менее кислотным. Таким образом, современные условия на Земле в значительной мере были созданы жизнедеятельностью организмов.

Протерозой - огромный по продолжительности этап исторического развития Земли (2,6 млрд. – 570 млн. лет назад).

В древнейшей протерозойской эре истории Земли реализуется начальный этап возникновения биосферы. Достоверных сведений о биосфере этой эры практически нет. Представляется, что в те времена могли существовать лишь самые примитивные формы жизни.

Протерозой (с греч. «первичная жизнь») – геологическая эра, в которой на смену одноклеточным и колониальным формам пришли многоклеточные. Конец протерозоя иногда называют «веком медуз» – очень распространенных в это время представителей кишечнополостных.

Палеозой (от греч. «древняя жизнь») – геологическая эра (570–230 млн. лет). В палеозое произошло завоевание суши многоклеточными растениями и животными.

Мезозой (с греч. «средняя жизнь») – это геологическая эра (230 – 67 млн. лет)

Мезозойская эра характеризуется появлением многочисленных видов крупных и гигантских животных, особенно рептилий и пресмыкающихся.

Мезозой справедливо называют эрой пресмыкающихся.

Геологическая эра, в которую мы живем, называется кайнозой.

Кайнозой (от греч. «новая жизнь») – это эра (67 млн. лет – наше время) расцвета цветковых растений, насекомых, птиц и млекопитающих.

Происхождение человека

Homo Sapiens – человек разумный относится к отряду приматов, подотряду человекообразных обезьян, семейству – людей.

Первые приматы появились около 70 млн. лет назад, первые человекообразные обезьяны – 34 млн. лет назад.

Сравнение ДНК человека и животных позволяет установить степень родства их организмов. Оказалось, что ДНК гориллы и шимпанзе отличается от человеческого меньше, чем на 3%, тогда как отличия от низших обезьян превышают 10%.

В настоящее время большинство специалистов считает, что ближайшим предшественником человека являются австралопитеки – прямоходящие млекопитающие. Костные остатки австралопитеков, возраст которых составляет от 5 до 2,5 млн. лет, впервые были обнаружены в 1924 г. в Южной Африке. Австралопитеки изготавливали каменные орудия труда, возможно, даже пользовались огнем, но ни речи, ни социальной структуры у них не было – это тупиковая ветвь эволюции.

В Африке найдены останки «человека умелого » - зинджантропа, жившего 2 млн лет назад. Он обладал уже такими человеческими признаками, как прямохождение и заметная развитость кисти руки. При этом название «умелый» ему дано за умение изготовить и применить первобытные каменные орудия труда. Далее развитие современного человека прослеживается более определенно: питекантроп (1,9-0,65 млн лет назад); синантроп (400 тыс. лет назад), неандерталец , появившийся по разным данным от 200 до 150 тыс. лет назад, и, наконец, кроманьонец , наш непосредственный предок, возникший от 200 до 40 тысяч лет назад.

Таким образом, последовательность наших предков:

человек умелый (Номо habilis»)

человек прямоходящий (Номо erectus)

• питекантроп
• синантроп

человек разумный (Номо sapiens)

• неандерталец (тупиковая ветвь),
• кроманьонец,

Необходимо отметить, что антропогенез не следует представлять в виде линейного процесса. Следует иметь в виду, что эволюция осуществляется в процессе постоянного возникновения новых ответвлений (бифуркаций), большая часть которых очень быстро исчезает. В каждый период времени существует множество параллельных эволюционных линий, происходящих от общего предка.

ПОСТНЕКЛАССИЧЕСКОЕ (ИНТЕГРАЛЬНОЕ) ЕСТЕСТВОЗНАНИЕ.

В конце 20- начале 21 века естествознание вступило в новую историческую фазу своего развития - на уровень постнеклассической науки (интегральное естествознание).

В основе современной науки лежит эволюционно- синергетическая концепция: основным механизмом происхождения и развития Вселенной является универсальный эволюционизм и самоорганизация.

Современная естественнонаучная картина мира является эволюционной.

Понятие и принципы синергетики.

Классическое и неклассическое естествознание объединяет одна общая черта: предмет познания у них - это простые, закрытые, изолированные, обратимые во времени) системы.

Различают простые и сложные системы.

Простые системы состоят из небольшого числа независимых переменных, взаимоотношения между которыми описываются линейными уравнениями, поддаются математической обработке и подчиняются универсальным законам.

Сложные системы состоят из большого числа независимых переменных и большого количества связей между ними. Чем оно больше, тем труднее исследование объекта, выведение закономерностей его функционирования. Сложные системы описываются нелинейными уравнениями, которые могут иметь несколько решений. Кроме того, чем сложнее система, тем больше у нее так называемых эмерджентных свойств , т. е. свойств, которых нет у ее частей, и которые являются следствием эффекта целостности системы.

По типу взаимодействия с окружающей средой все системы делятся на:

• открытые
• закрытые.

Открытые системы - это системы реального мира, которые обмениваются веществом, энергией или информацией с окружающей средой. К ним относятся напр. биологические и социальные системы.

Закрытые системы не обмениваются с окружающей средой ни веществом, ни энергией, ни информацией. Понятие «Закрытой системы» является абстракцией высокого уровня. В действительности никакая система не может быть полностью изолирована от воздействия других систем.

Однако, именно по отношению к закрытым системам и были сформулированы два начала (закона) термодинамики:

1. В закрытой системе энергия сохраняется, хотя и может приобретать различные формы (закон сохранения энергии).
2. Процессы, протекающие в замкнутых системах, развиваются в направлении возрастания энтропии и приводят к установлению равновесного состояния.

Иначе говоря, согласно второму началу термодинамики запас энергии во Вселенной иссякает, а вся Вселенная неизбежно приближается к «тепловой смерти».

Вместе с тем, уже во второй половине ХIХ века, и особенно в ХХ веке, биология (и прежде всего теория эволюции Дарвина) убедительно показала, что эволюция Вселенной не приводит к понижению уровня организации и обеднению разнообразия форм материи.

Скорее, наоборот: история и эволюция Вселенной развивают ее в противоположном направлении - от простого к сложному, от низших форм организации к высшим, от менее организованного к более организованному.

В 70 г. 20 века появилась новая наука «Синергетика », пытающаяся ответить на вопрос, за счет чего происходит эволюция в природе. Развитие понимается в синергетике как процесс становления качественно нового, того, что еще не существовало в природе и предсказать которое невозможно.

Синергетик а – наука, изучающая общие принципы, лежащие в основе всех явлений самоорганизации в сложных системах (в физике, химии, биологии, в технике и теории вычислительных машин, в социологии и экономике).

Главная идея синергетики - это идея о принципиальной возможности спонтанного возникновения порядка и организации из беспорядка и хаоса в результате процесса самоорганизации.

Основные положения теории синергетики разработаны в трудах Г. Хакена, Г. Николиса, И. Пригожина.

Основные понятия синергетики

Самоорганизация - процесс упорядочивания системы, происходящий в силу внутренних факторов самой системы.

Флуктуации - случайные отклонения системы от некоторого среднего положения, от ее закономерного состояния.

Бифуркация - приобретение нового качества в движениях динамической системы при малом изменении ее параметров.

Точки бифуркации – переломные моменты самоорганизации, критические точки выбора пути развития системы.

В настоящее время концепция самоорганизации получает все большее распространение не только в естествознании, но и в социально гуманитарных разделах наук. Большинство наук изучает процессы эволюции систем и они вынуждены анализировать механизмы их самоорганизации.

К саморазвивающимся и саморегулирующимся системам относятся, напр.:

• в технике - автоматические системы и регуляторы.
• в экономике - механизм рынка свободной конкуренции.
• в физиологии -механизмы гомеостаза, которые регулируют жизненно важные функции организма: температуру тела, частоту дыхания, кровяное давление и др.

Вся система живых организмов основана на синергетике, т.е. из исходной системы хаоса в процессе эволюции была основана организованная система жизни.

Синергетика присутствует также и в неживых системах. По этой теории космические тела были образованы из физического вакуума в результате флуктуации – временного отклонения от среднего. Таким образом, из хаоса была создана организованная система Вселенной

В раскрытии механизмов самоорганизации помимо неравновесной термодинамики были использованы также новые идеи и результаты, появившиеся в разных областях физики и химии – в гидродинамике, физике лазеров, при исследовании автокаталитических реакций и некоторых других явлений.

Процесс самоорганизации становится возможным при наличии ряда условий: система должна быть открытой, неравновесной, нелинейной, состоять из большого числа элементов.

Самоорганизация систем протекает следующим образом:

• период плавного эволюционного развития, накопления флуктуаций, точка бифуркации (критическое состояние);
• выход из критического состояния одномоментно скачком за счет быстрой перестройки системы и переход в новое устойчивое состояние (диссипативную структуру) с большей степенью сложности и упорядоченности.
• по завершении процесса самоорганизации система снова переходит в эволюционное состояние.

Принцип глобального эволюционизма - признание невозможности существования всех рождаемых во вселенной структур вне развития, вне общей эволюции.

Это выявление общих законов природы, связывающих в единое целое происхождение Вселенной (космогенез), возникновение Солнечной системы и нашей планеты Земля (геогенез), возникновение жизни (биогенез) и, наконец, возникновение человека и общества (антропосоциогенез).

С точки зрения глобального эволюционизма, вся познанная история Вселенной как самоорганизующейся системы – от Большого взрыва до возникновения человечества – представляется в виде единого процесса с генетической и структурной преемственностью 4-х типов эволюции – космической, химической, биологической и социальной.

В глобальном эволюционизме отображается универсальная связь между неживой, живой и социальной материей, фундаментальное единство материального мира.

Глобальный эволюционизм подтверждается моделью Большого взрыва и неравновесной термодинамикой в физике, гипотезами предбиологической эволюции в химии, теорией литосферных плит в геологии, эволюционной генетикой и биологией, а также другими теоретическими построениями. По существу это одна из форм реализации диалектического принципа развития.

Современные представления о глобальном эволюционизме и синергетике (эволюционно-синергетическая парадигма) позволяют описать развитие природы как последовательную смену рождающихся из хаоса структур, временно обретающих стабильность, а затем вновь стремящихся к хаотическим состояниям.

Что мы знаем о мироздании, каков космос? Вселенная – это трудно постижимый человеческим разумом безграничный мир, который кажется нереальным и нематериальным. На самом деле нас окружает материя, безграничная в пространстве и во времени, способная принимать различные формы. Чтобы попытаться понять истинные масштабы космического пространства, как устроена Вселенная, строение мироздания и процессы эволюции, нам потребуется переступить порог собственного мироощущения, взглянуть на окружающий нас мир под другим ракурсом, изнутри.

Образование Вселенной: первые шаги

Космос, который мы наблюдаем в телескопы, является только частью звездной Вселенной, так называемой Мегагалактикой. Параметры космологического горизонта Хаббла колоссальные – 15-20 млрд. световых лет. Эти данные приблизительны, так как в процессе эволюции Вселенная постоянно расширяется. Расширение Вселенной происходит путем распространения химических элементов и реликтового излучения. Структура Вселенной постоянно меняется. В пространстве возникают скопления галактик, объекты и тела Вселенной — это миллиарды звезд, формирующие элементы ближнего космоса — звездные системы с планетами и со спутниками.

А где начало? Как появилась Вселенная? Предположительно возраст Вселенной составляет 20 млрд. лет. Возможно, источником космической материи стало горячее и плотное протовещество, скопление которого в определенный момент взорвалось. Образовавшиеся в результате взрыва мельчайшие частицы разлетелись во все стороны, и продолжают удаляться от эпицентра в наше время. Теория Большого взрыва, которая сейчас доминирует в научных кругах, наиболее точно подходит под описания процесса образования Вселенной. Возникшее в результате космического катаклизма вещество представляло собой разнородную массу, состоящую из мельчайших неустойчивых частиц, которые сталкиваясь и разлетаясь, стали взаимодействовать друг с другом.

Большой взрыв – теория возникновения Вселенной, объясняющая ее образование. Согласно этой теории изначально существовало некоторое количество вещества, которое в результате определенных процессов взорвалось с колоссальной силой, разбросав в окружающее пространство массу матери.

Спустя некоторое время, по космическим меркам — мгновение, по земному летоисчислению — миллионы лет, наступил этап материализации пространства. Из чего состоит Вселенная? Рассеянное вещество стало концентрироваться в сгустки, большие и малые, на месте которых впоследствии стали возникать первые элементы Вселенной, огромные газовые массивы — ясли будущих звезд. В большинстве случаев процесс формирования материальных объектов во Вселенной объясняется законами физики и термодинамики, однако существует ряд моментов, которые пока не поддаются объяснению. К примеру, почему в одной части пространства расширяющееся вещество концентрируется больше, тогда как в другой части мироздания материя сильно разрежена. Ответы на эти вопросы можно будет получить только тогда, когда станет понятен механизм образования космических объектов, больших и малых.

Сейчас же процесс образования Вселенной объясняется действием законов Вселенной. Гравитационная нестабильность и энергия в разных участках запустили процессы формирования протозвезд, которые в свою очередь под воздействием центробежных сил и гравитации образовали галактики. Другими словами, в то время как материя продолжала и продолжает расширяться, под воздействием сил тяготения начались процессы сжатия. Частицы газовых облаков стали концентрироваться вокруг мнимого центра, образуя в итоге новое уплотнение. Строительным материалом в этой гигантской стройке является молекулярный водород и гелий.

Химические элементы Вселенной — первичный строительный материал, из которого шло впоследствии формирование объектов Вселенной

Дальше начинает действовать закон термодинамики, приводятся в действие процессы распада и ионизации. Молекулы водорода и гелия распадаются на атомы, из которых под действием сил гравитации формируется ядро протозвезды. Эти процессы являются законами Вселенной и приняли форму цепной реакции, происходят во всех далеких уголках Вселенной, заполнив мироздание миллиардами, сотнями миллиардов звезд.

Эволюция Вселенной: основные моменты

На сегодняшний день в научных кругах бытует гипотеза о цикличности состояний, из которых соткана история Вселенной. Возникнув в результате взрыва протовещества скопления газа, стали яслями для звезд, которые в свою очередь сформировали многочисленные галактики. Однако достигнув определенной фазы, материя во Вселенной начинает стремиться к своему изначальному, концентрированному состоянию, т.е. за взрывом и последующим расширением вещества в пространстве следует сжатие и возврат к сверхплотному состоянию, к исходной точке. Впоследствии все повторяется, за рождением следует финал и так на протяжении многих миллиардов лет, до бесконечности.

Начало и конец мироздания в соответствии с цикличностью эволюции Вселенной

Однако опустив тему образования Вселенной, которая остается открытым вопросом, следует перейти к строению мироздания. Еще в 30-е годы XX века стало ясно, что космическое пространство поделено на районы – галактики, которые являются огромными образованиями, каждое со своим звездным населением. При этом галактики не являются статическими объектами. Скорость разлета галактик от мнимого центра Вселенной постоянно меняется, о чем свидетельствует сближение одних и удаление других друг от друга.

Все перечисленные процессы с точки зрения продолжительности земной жизни длятся очень медленно. С точки зрения науки и этих гипотез — все эволюционные процессы происходят стремительно. Условно эволюцию Вселенной можно разделить на четыре этапа – эры:

• адронная эра;
• лептонная эра;
• фотонная эра;
• звездная эра.

Космическая шкала времени и эволюции Вселенной, в соответствии с которой можно объяснить появление космических объектов

На первом этапе все вещество было сконцентрировано в одной большой ядерной капле, состоящей из частиц и античастиц, объединенных в группы – адроны (протоны и нейтроны). Соотношение частиц и античастиц составляет примерно 1:1,1. Далее наступает процесс аннигиляции частиц и античастиц. Оставшиеся протоны и нейтроны являются тем строительным материалом, из которого формируется Вселенная. Продолжительность адронной эры ничтожна, всего 0,0001 секунды — период взрывной реакции.

Далее, спустя 100 секунд, начинается процесс синтеза элементов. При температуре миллиард градусов в процессе ядерного синтеза образуются молекулы водорода и гелия. Все это время вещество продолжает расширяться в пространстве.

С этого момента начинается длительный, от 300 тыс. до 700 тыс. лет, этап рекомбинации ядер и электронов, формирующих атомы водорода и гелия. При этом наблюдается снижение температуры вещества, падает интенсивность излучения. Вселенная становится прозрачной. Образовавшийся в колоссальных количествах водород и гелий под действием сил гравитации превращает первичную Вселенную в гигантскую строительную площадку. Через миллионы лет начинается звездная эра – представляющая собой процесс образования протозвезд и первых протогалактик.

Такое деление эволюции на этапы вписывается в модель горячей Вселенной, которая объясняет многие процессы. Истинные причины Большого взрыва, механизм расширения материи остаются необъяснимыми.

Строение и структура Вселенной

С образования водородного газа начинается звездная эра эволюции Вселенной. Водород под действием гравитации скапливается в огромные скопления, сгустки. Масса и плотность таких скоплений колоссальны, в сотни тысяч раз превышают массу самой сформировавшейся галактики. Неравномерное распределение водорода, наблюдавшееся на начальной стадии формирования мироздания, объясняет различия в размерах образовавшихся галактик. Там, где должно было существовать максимальное скопление водородного газа, образовались мегагалактики. Где концентрация водорода была незначительной, появились галактики меньших размеров, подобные нашему звездному дому — Млечному Пути.

Версия, в соответствии с которой Вселенная представляет собой точку начала-конца, вокруг которой вращаются галактики на разных этапах развития

С этого момента Вселенная получает первые образования с четкими границами и физическими параметрами. Это уже не туманности, скопления звездного газа и космической пыли (продукты взрыва), протоскопления звездной материи. Это звездные страны, площадь которых огромна с точки зрения человеческого разума. Вселенная становится полна интересных космических феноменов.

С точки зрения научных обоснований и современной модели Вселенной, сначала формировались галактики в результате действия гравитационных сил. Происходило превращение материи в колоссальный вселенский водоворот. Центростремительные процессы обеспечили последующую фрагментацию газовых облаков в скопления, которые стали местом рождения первых звезд. Протогалактики с быстрым периодом вращения превратились со временем в спиральные галактики. Там, где вращение было медленным, и в основном наблюдался процесс сжатия вещества, образовались неправильные галактик, чаще эллиптические. На этом фоне во Вселенной происходили более грандиозные процессы — формирование сверхскоплений галактик, которые тесно соприкасаются своими краями друг с другом.

Сверхскопления — это многочисленные группы галактик и скоплений галактик в составе крупномасштабной структуры Вселенной. В пределах 1 млрд св. лет находится около 100 сверхскоплений

С этого момента стало ясно, что Вселенная представляет собой огромную карту, где континентами являются скопления галактик, а странами — мегагалактики и галактики, образовавшиеся миллиарды лет назад. Каждое из образований состоит из скопления звезд, туманностей, скоплений межзвездного газа и пыли. Однако все это население составляет лишь 1% от общего объема вселенских образований. Основную массу и объем галактик занимает темная материя, природу которой выяснить не представляется возможным.

Разнообразие Вселенной: классы галактик

Стараниями американского ученого астрофизика Эдвина Хаббла мы теперь имеем границы Вселенной и четкую классификацию галактик, населяющих ее. В основу классификации легли особенности структуры этих гигантских образований. Почему галактики имеют разную форму? Ответ на этот и многие другие вопросы дает классификация Хаббла, в соответствии с которой Вселенная состоит из галактик следующих классов:

• спиральные;
• эллиптические;
• иррегулярные галактики.

К первым относятся наиболее распространенные образования, которыми заполнено мироздание. Характерными чертами спиральных галактик является наличие четко выраженной спирали, которая вращается вокруг яркого ядра либо стремится к галактической перемычке. Спиральные галактики с ядром обозначаются символами S, тогда как у объектов с центральной перемычкой обозначение уже SB. К этому классу относится и наша галактика Млечный Путь , в центре которой ядро разделено светящейся перемычкой.

Типичная спиральная галактика. В центре отчетливо видны ядро с перемычкой от концов которой исходят спиральные рукава.

Подобные образования разбросаны по Вселенной. Ближайшая к нам спиральная галактика Андромеда — гигант, который стремительно сближается с Млечным Путем. Наибольшей из известных нам представительниц этого класса является гигантская галактика NGC 6872. Диаметр галактического диска этого монстра составляет примерно 522 тысячи световых лет. Находится этот объект на расстоянии от нашей галактики в 212 млн. световых лет.

Следующим, распространенным классом галактических образований являются эллиптические галактики. Их обозначение в соответствии с классификацией Хаббла буква Е (elliptical). По форме эти образования эллипсоиды. Несмотря на то, что подобных объектов во Вселенной достаточно много, эллиптические галактики не отличатся выразительностью. Состоят они в основном из гладких эллипсов, которые наполнены звездными скоплениями. В отличие от галактических спиралей, эллипсы не содержат скоплений межзвездного газа и космической пыли, которые являются основными оптическими эффектами визуализации подобных объектов.

Типичный представитель этого класса, известный на сегодняшний день — эллиптическая кольцевая туманность в созвездии Лиры. Этот объект расположен от Земли на расстоянии 2100 световых лет.

Вид эллиптической галактики Центавр А в телескоп CFHT

Последний класс галактических объектов, которыми населена Вселенная — иррегулярные или неправильные галактики. Обозначение по классификации Хаббла – латинский символ I. Основная черта – это неправильная форма. Другими словами у подобных объектов нет четких симметричных форм и характерного рисунка. По своей форме такая галактика напоминает картину вселенского хаоса, где звездные скопления чередуются с облаками газа и космической пыли. В масштабах Вселенной иррегулярные галактики — явление частое.

В свою очередь неправильные галактики делятся на два подтипа:

• иррегулярные галактики I подтипа имеют сложную неправильной формы структуру, высокую плотную поверхность, отличающуюся яркостью. Нередко такая хаотическая форма неправильных галактик является следствием разрушившихся спиралей. Типичный пример подобной галактики — Большое и Малое Магелланово Облако;
• иррегулярные, неправильные галактики II подтипа имеют низкую поверхность, хаотическую форму и не отличаются высокой яркостью. Вследствие снижения яркости, подобные образования трудно обнаружить на просторах Вселенной.

Большое Магелланово Облако является самой ближайшей к нам неправильной галактикой. Оба образования в свою очередь являются спутниками Млечного Пути и могут быть в скором времени(через 1-2 млрд. лет) поглощены более крупным объектом.

Неправильная галактика Большое Магелланово облако — спутник нашей галактики Млечный Путь

Несмотря на то, что Эдвин Хаббл достаточно точно расставил галактики по классам, данная классификация не является идеальной. Больше результатов мы могли бы достичь, включи в процесс познания Вселенной теорию относительности Эйнштейна. Вселенная представлена богатством разнообразных форм и структур, каждая из которых имеет свои характерные свойства и особенности. Недавно астрономы сумели обнаружить новые галактические образования, которые по описанию являются промежуточными объектами, между спиральными и эллиптическими галактиками.

Млечный Путь — самая известная нам часть Вселенной

Две спиральные ветви, симметрично расположенные вокруг центра, составляют основное тело галактики. Спирали в свою очередь состоят из рукавов, которые плавно перетекают друг в друга. На стыке рукавов Стрельца и Лебедя расположилось наше Солнце, находящееся от центра галактики Млечный Путь на расстоянии 2,62·10¹⁷км. Спирали и рукава спиральных галактик – это скопления звезд, плотность которых увеличивается по мере приближения к галактическому центру. Остальную массу и объем галактических спиралей составляет темная материя, и только малая часть приходится на межзвездный газ и космическую пыль.

Положение Солнца в рукавах Млечного Пути, место нашей галактики во Вселенной

Толщина спиралей составляет примерно 2 тыс. световых лет. Весь это слоеный пирог находится в постоянном движении, вращаясь с огромной скоростью 200-300 км/с. Чем ближе к центру галактики, тем выше скорость вращения. Солнцу и нашей Солнечной системе потребуется 250 млн. лет, чтобы совершить полный оборот вокруг центра Млечного Пути.

Наша галактика состоит из триллиона звезд, больших и малых, сверхтяжелых и средней величины. Самое плотное скопление звезд Млечного Пути — рукав Стрельца. Именно в этой области наблюдается максимальная яркость нашей галактики. Противоположная часть галактического круга наоборот, менее яркая и плохо различима при визуальном наблюдении.

Центральная часть Млечного Пути представлена ядром, размеры которого предположительно составляют 1000-2000 парсек. В этой самой яркой области галактики сосредоточено максимальное количество звезд, которые имеют различные классы, свои пути развития и эволюции. В основном это старые сверхтяжелые звезды, находящиеся на финальной стадии Главной последовательности. Подтверждением наличия стареющего центра галактики Млечный Путь является наличие в этой области большого числа нейтронных звезд и черные дыры. Действительно – центр спирального диска любой спиральной галактики — сверхмассивная черная дыра, которая словно гигантский пылесос всасывает в себя небесные объекты и реальную материю.

Сверхмассивная черная дыра, находящаяся в центральной части Млечного Пути – место гибели всех галактических объектов

Что касается звездных скоплений, то ученым сегодня удалось классифицировать два вида скоплений: шарообразные и рассеянные. Помимо звездных скоплений спирали и рукава Млечного Пути, как и любой другой спиральной галактики, состоят из рассеянной материи и темной энергии. Являясь последствием Большого взрыва, материя пребывает в сильно разреженном состоянии, которое представлено разреженным межзвездным газом и частицами пыли. Видимая часть материи представляет собой туманности, которые в свою очередь делятся на два типа: планетарные и диффузные туманности. Видимая часть спектра туманностей объясняется преломлением света звезд, которые излучают свет внутри спирали по всем направлениями.

В этом космическом супе и существует наша Солнечная система. Нет, мы не единственные в этом огромном мире. Как и у Солнца , многие звезды имеют свои планетарные системы. Весь вопрос в том, как обнаружить далекие планеты, если расстояния даже в пределах нашей галактики превышают продолжительность существования любой разумной цивилизации. Время во Вселенной измеряется другими критериями. Планеты со своими спутниками, самые мелкие объекты во Вселенной. Количество подобных объектов не поддается исчислению. Каждая из тех звезд, которые находятся в видимом диапазоне, могут иметь собственные звездные системы. В наших силах увидеть только самые ближайшие к нам существующие планеты. Что происходит по соседству, какие миры существуют в других рукавах Млечного Пути и какие планеты существуют в других галактиках, остается загадкой.

Kepler-16 b - экзопланета у двойной звезды Kepler-16 в созвездии Лебедь

Заключение

Имея только поверхностное представление о том, как появилась и как эволюционирует Вселенная, человек сделал лишь маленький шаг на пути постижения и осмысливания масштабов мироздания. Грандиозные размеры и масштабы, с которыми ученым приходится сегодня иметь дело, говорят о том, что человеческая цивилизация — лишь мгновение в этом пучке материи, пространства и времени.

Модель Вселенной в соответствии с понятием присутствия материи в пространстве с учетом времени

Изучение Вселенной идет от Коперника и до наших дней. Сначала ученые отталкивались от гелиоцентрической модели. На деле оказалось, что космос не имеет реального центра и все вращение, движение и перемещение происходит по законам Вселенной. Несмотря на то, что существует научное объяснение происходящим процессам, вселенские объекты распределены на классы, виды и типы, ни одно тело в космосе не похоже на другое. Размеры небесных тел примерны, так же как и их масса. Расположение галактик, звезд и планет условно. Все дело в том, что во Вселенной нет системы координат. Наблюдая за космосом, мы делаем проекцию на весь видимый горизонт, считая нашу Землю нулевой точкой отсчета. На самом деле мы только микроскопическая частичка, затерявшаяся в бесконечных просторах Вселенной.

Вселенная – это субстанция, в которой все объекты существуют в тесной привязке к пространству и времени

Аналогично привязки к размерам, следует рассматривать время во Вселенной, как главную составляющую. Зарождение и возраст космических объектов позволяет составить картину рождения мира, выделить этапы эволюции мироздания. Система, с которой мы имеем дело, тесно связана временными рамками. Все процессы, протекающие в космосе, имеют циклы — начало, формирование, трансформацию и финал, сопровождающийся гибелью материального объекта и перехода материи в другое состояние.

Как это можно видеть в результатах исследований процессов на Земле, все процессы кругообразные: появляются, увеличиваются и разлагаются.
Разложение материи очень частое явление во Вселенной. Самый радикальный пример – случаи взрывов звёзд разных величин, называемых новыми и сверхновыми, в зависимости от величины взорванной звезды. Другие способы разложения материи происходят при столкновениях объектов во Вселенной или радиации с видимой материей.
Первые доказательства об исчезновении (разложении) материи обнаружены в лабораториях везде в мире, в которых регистрированы краткоживущие частицы (одна из 2.2 х 106 частей одной секунды). Частицу назвали мюон. Исследования тогда пошли в двух направлениях: одно направление хотело доказать, что материя в общем смысле разлагается. С такой целью его сторонники начали строить бассейны с жидкостью (ряд величины свыше 1033протонов) с очень большим числом детекторов глубоко под почвой, чтобы космическая радиация не влияла на процесс.
Доказательство, полученное такими экспериментами: материя не разлагается сама по себе.
Другая возможность была столкновение долгоживущих частиц (протонов, нейтронов и электронов) в акселераторах, которые становятся всё больше и сильнее. Самый большой – всё ещё активный коллайдер в Швейцарии. В начале, задача была сломить атом (протон), и определить, что его сочиняет, т.е. соответствен ли он уже существующему определению атома, которое взглад атома описывает системой, похожей к Солнечной системе.
Все тем способом формированные структуры существовали кратко, одну миллиардную часть секунды. Очень интересным было обнаружение мюона, на основе которого сразу можно было сделать вывод, что такие же столкновения происходят при столкновениях радиации и Земной атмосферы. Так как мюон на ~ 8 раз меньше протона, можно поставить вопрос: почему из Вселенной при разложении частицы мы регистрируем только мюоны, но не и другие частицы, появившиеся вследствие разложения протона? Причина простая – из-за разницы в заряде мюона и Земли. У Земли позитивный заряд и она притягивает ту часть протона, у которой негативный заряд. Самая большая часть протона имеет позитивный заряд, и поэтому не могла появиться и быть регистрированной в лабораториях.
Даже в сегодняшнее время для официальной науки неприемлемое сущетвование протона как частицы с три полюса. Два из них заряжены: один главным образом позитивный; второй негативный; и третий, в котором заряд аннулирован, и поэтому он без него. Существование три полюса обменилось тремя кварками, которые стали видимыми при бомбардировке протона с помощью электрона. Одна и та же проблема осталась, потому что при разложении протона не формируются кварки. Случайные события они приписывают кварками, а если бы они действительно существовали, то они стали бы долгоживущими частицами, а на самом деле, они не то.
Большое достоинство тех экспериментов заключается в обнаружении самой маленькой и долгоживущей частицы, называемой нейтрино. В буквально каждом эксперименте разложения протон, наконец, после несколько интерфаз, разложился в электроны и нейтрино. Раньше, тоже как и ныне, мир науки был очарован краткоживущими творениями или интерфазами разложения протона, и поэтому тому доказательству не посвятили ни меньшего внимания, потому что не совпадал с существующими восприятиями атома и предпосылками о том, какой он должен быть.
Проблемы с нейтрино наверно появились оттого, что они слишком мелкие для наших инструментов. Даже и в это время трудно определить их массу (новые данные: 0.320 ± 0.081 эВ / c2; сумма трёх ароматов, wikipedia.org/wiki). В недостатке данных, как и всегда, начинаются фантастические и сенсационные утверждения, которые ничем не связаны с наукой. Основная проблема с нейтрино в том, что его наблюдают вне закона о материи, а он появился из материи. В формировании нейтронов тоже участвуют нейтрино и электроны, поэтому масса нейтрона больше массы протона с присоединённой массой электрона. Я часто подчёркиваю, что людям легче продавать фантастические выдумки, как например: нейтрино ведут себя похоже к привидениям; они проходят через всякую материю, якобы её не было; десятки тысяч в каждую секунду проходят через ваши глаза (как же вы это не видите?); и т.д., чем сказать правду. Её здесь немного, да ну что ж.

(Рост материи вместо Биг Банг I. )
В формировании Вселенной участвуют только долгоживущие частицы: протон, с вариантом: нейтрон, электрон, нейтрино и энергия (фотон). Поворачивая поступок разложения атома наоборот, т.е. желая составить атом из разложенных частей, соблюдая правило, что в формировании атомов участвуют только долгоживущие частицы, получается то, что он состоит из очень большого количества нейтрино, электронов и энергии. Все интерфазы наконец разлагаются на электроны, нейтрино и энергию. Поэтому не стоит предположить, что какая-то фаза, существующая менее одной миллиардной части секунды, может отдельно существовать или думать, что так краткое время достаточно, чтобы из тех интерфаз появились частицы. Кроме того, такие интерфазы в природе не существуют самостоятельно. Электрон меньше протона в ~1836 раз; поэтому можно предположить, что он тоже состоит из большого, приблизительного тому же, количества нейтрино.
Теперь нужно объяснить два полюса атома. Химия определяет водород одновалентным, но допускает и существование слабой водородовой связи, которая появляется в химических процессах C-H…O. Сила такой связи оценивается на приблизительно 5% силы нормальной связи (отклонения от этой цифры зависят от кислотности химического соединения).
Связывание частиц материи только возможно при наличии разных зарядов частиц. Самый очевидный пример того – протон (H), который не появляется один или с электроном (электронами), а в паре (H2). Почему бы частица связывалась с такой же частицей одинакового заряда, а не с вездесущими и различными по заряду электронами?
Единственная возможная причина то, что частица двуполюсная, причём один полюс подчинён другом, однако он на много больше от несколько электронов, которые не могут преодолеть другой полюс (в этом случае, негативный полюс) протона. Одно связывание двух протонов есть ясное доказательство, что, на самом деле, два полюса. Не только у электронов негативный заряд; если бы так было, то связывание атомов не происходило бы, потому что они были бы насыщенные электронами, и поэтому материи и не было бы. Уже в акселераторах мы обнаружили существование позитивных электронов, а тоже и позитивных нейтрино. Это ясный намёк, что и те две частицы двуполюсного ведения. Используя слабую водородовую связь, можно оценить число от больше 90 электронов на негативном полюсе. Это большой барьер, которого электроны и нейтрино не могут пополнить. Из состава нейтрона видно, что в связь вступают только два электрона и два нейтрино, и что такая связь отнюдь не устойчива (её устойчивость длится в течение приблизительно 17 минут или 1.01 x 103 секунд), а связь H2 устойчива полностью или до вступления в какой-то химический процесс.
Большое количество нейтрино и электронов с энергией формируют нить, у которой на её концах различные заряды. Они связываются и нить превращается в шарик. При ударе электрона в коллайдере можно регистрировать три вершины: нейтральная на месте соединения, а сбоку позитивный и негативный заряды. Сразу из этого можно заметить наличие геометрии атома. Она будет меняться с увеличением атома, с помощью присоединения.
Присоединение – это не то, что простое расположение шариков или блоков. Это видно из радиуса Ван-дер-Ваальса: у атомов, у которых 200 протонов и нейтронов, радиус меньше радиуса кислорода (16 тех частиц) или азота (14 частиц). Когда на протон действует достаточное количество заряда (количество, которое сильнее его слабого связывания), нить открывается и присоединяется с пришельцем. Только так можно объяснить, например, большие разницы между аргоном, калием и кальцием, у которых одинаковое или близкое количество протонов и нейтронов. Их разницы последствие разных структур, появившихся в связывании протонов и нейтронов.
Когда атом присоединением увеличится за пределы природных границ существования, он начинает разлагаться. Связывание и увеличение атома – постоянные процессы, из-за постоянного потока новых частиц. Поэтому атом должен отбросить избыточное, будь то протон, нейтрон или гелий. При таком отбрасывании избыточного материала появляется радиация. Радиация и отбрасывание избыточного – только последствие балансировки атома из неблагоприятного в благоприятное положение.
Увеличение не останавливается на атомах; наоборот, связывание продолжается дальше (присоединением, химическими реакциями и в их комбинациях). Так формируются газ, пыль, песок, горные породы, называемые астероидами и кометами,…, планеты. Когда масса планеты увеличится до 10% массы Солнца, планета становится звездой; некоторые из них могут быть огромными (звёзды супер-гиганты).
Что увеличение объектов действительно и существует, доказывают миллионы кратеров, разброшенных по объектам нашей системы, а что те процессы непрерывно существуют и в это время, тоже так, как это было в любом периоде прошлого времени, доказательством могут быть постоянные удары астероидов в нашу атмосферу и Землю. Некоторые оценки утверждают, что на Землю ежегодно падает 4.000 - 100.000 тонн внеземного материала. Мы свидетельствовали и столковениям объектов с Юпитером, Луной, и т.д. Отнюдь не стоит говорить о каком-то пра-формировании, особенно не об одновременном формировании. У каждого объекта своя история, своя масса, своя старость; они не такие же ни у одного другого объекта. Как правило, чем объект больше, тем и старше. Хотя, есть некоторые коррективные факторы, из-за условий, в которых объекты существуют.
Внутри этого процесса происходит процесс увеличения и разложения элементов; тот процесс в связи с температурой и вращением. На маленьких объектах: астероидах, кометах, и на большем числе спутников и маленьких планет, как правило, участвуют атомы более низкого ряда. Когда масса объектов достаточно увеличится, те объекты, при помощи и других сил, становятся геологически активными. Их температура увеличивается на и внутри коры, из-за формирования горячего ядра. В таких условиях появляются атомы более высокого ряда. Чем планета теплее и более активна, тем больше высших элементов. Однако, в определённом моменте, температура начинает уничтожать (разлагать) высшие элементы.
С дальним увеличением температуры, разновидность элементов уменьшается, поэтому у горячих звёзд только водород и гелий, а остальные элементы составляют менее 1%. Оба процесса можно наблюдать на Земле, а второй из них видим в составе магмы. Магма состоит из более низких атомов; то подтверждают и её остывшие горные породы. В магме нет золота, серебра ни других высших элементов. Для их появления нужны ещё некоторые условия.
Температура звёзд в прямой связи со скоростью вращения звезды. Те, у которых маленькие скорости, красные, а с увеличением скорости вращения, увеличивается их блеск и температура, а звёзды становятся белыми и синими. Вдиаграмме Герцшпрунга-Рассела видно, что одинаковый блеск может быть и у звёзд очень маленькой массы и у супер-гигантов. Они могут быть белыми, красными или синими. Подходящим ответом, очевидно, нельзя считать их массу и количество так называемого топлива, потому что есть звёзды одинаковых масс, т.е. величин, однако, совсем различного блеска. Если бы пытались это объяснить присутствием различных элементов, то не имело бы смысла. Ведь различие элементов именно и зависит о температуре: чем температуры выше, тем и разновидность элементов ниже, а и более низкий ряд элементов. Чем температуры ниже, тем выше разновидность и присутствие.
Если бы звёзды сгорали топливо, они бы теряли массу, а это не так. Наоборот, они постоянно увеличивают массу с притоком внешней массы системы (кометы, астероиды, планеты). Противоположно доказательствам тоже и утверждения, что внутри звёзд радиоактивные процессы, которые излучают свет. Доказательства несомненно указывают на то, что звёзды не радиоактивные. В поддержку того выступает и магма на Земле, у которой полное отсутствие радиоактивности. Не стоит утверждать, что те процессы происходят глубоко во внутренности звезды, потому что, вследствие высоких температур, материя перемещается из внутренности к наружному слою. Тоже и наоборот, потому что это один объект, а не отдалённые миры. Всё, что нам о звёздах непонятно, можно узнать на Земле. Она тоже горячая, кроме коры, толщина которой составляет менее одного промилле, относительно расплавленной части Земли. Если радиоактивности нет на Земле, её нет ни на звёздах, потому что принцип один и тот же. Поэтому есть данное, что объекты с массой, которая выше 10% массы Солнца, светят. Корректор этому проценту – мощность силы тяжести. Если объект в орбите ближе звезды, тогда масса светящих объектов на много ниже 10%. Это доказывают экзопланеты, т.е. огромное большинство тех, которые до сих пор обнаружены - „горячие юпитеры“.
Никак нельзя забывать Землю. Хотя она не потеряла кору, она горячая. Причина тому более точное определение границы, когда давление вызывает плавление объекта, вследствие увеличения массы. Опять же можно видеть, что силы давления единые ответственные для тех событий, потому что температура объектов выше в центре, чем на поверхности или ближе к ней. События начинают именно там, где силы давления сильнейшие. Ещё недавно считалось, что у планет: Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна – замороженные ядра жидкого водорода. Конечно, это не может быть правда, потому что Юпитер и Нептун излучают в два раза больше теплоты, чем они получают от Солнца. Это ясное доказательство о расплавленном ядре.
Ещё осталось разрушение материи путём взрывов звёзд. Наблюдения доказали, что во время взрыва звезды большинство материи исчезает. Так как старые законы не допускают потерю материи, из-за сохранения совокупной материи (для которой утверждается, что появилась однажды и что никаких перемен тут не может быть), эту пустоту пополнилось с помощью чёрной дыры, которая не принадлежит физике, потому что её законы вне физики. Астрономы открыли, что материя исчезает, а не видели или измерили формирование чёрной дыры, масса которой должна быть реально измеримой. Однако, её не мерят, только предполагают и догадаются, конечно, без доказательств. Не имеет смысла утверждать, что, где-то обнаружены объекты, вращающиеся вокруг чего-то, чего не можно регистрировать как чёрную дыру. Нигде в исследовании не появилось что-либо, не соблюдающее законы физики; ничего, указывающее на то, что плотность может быть вне закона о материи. Ещё хуже такую теорию безо всяких доказательств сделать частью официальной науки и школьных учебников, якобы она была несомненно доказана. У всех систем звёзд и галактик, с исключением шарообразных групп звёзд и галактик, центральная часть, которая сочиняет больше 90% совокупной массы (чаще всего, больше 99%). Диаметр центральной части тоже в тех размерах. У чёрных дыр получается наоборот: большие объекты вращаются вокруг меньших объектов. Это противоположно всем существующим доказательствам, полученным с помощью наблюдения, с времён начала таких деятельностей до сих пор.
Циклон – уже доказанное явление во Вселенной. Он последствие вращения объектов, систем и одной Вселенной. У каждой звезды на её полюсах циклоны, а также и у газообразных планет. Ничего другого нет ни в центрах галактик, а совсем возможно, что это единственное объяснение пустоты, в которой не можно регистрировать наличие объектов, однако, вокруг её вращаются звёзды. Причина невозможности регистрирования в том, что у объекта или системы, находящихся в центре, более медленное вращение, и поэтому свет не проходит через газообразную оболочку, а циклон может формироваться и из тёмной материи, которая с трудом регистрируется. В экспериментах с акселераторами мы увидели, что в столкновениях частица разлагается и из видимой переходит в невидимую материю. Во взрыве звезды есть такие же силы и бесконечное количество таких же столкновений. Это несомненно доказывает, что большинство материи звезды при взрыве разлагается из видимой в невидимую материю и энергию.
В 80-е гг. эксперты по субатомной физике открыли, что частицы выскакивают из поля, с примечанием, что сохраняются только те, которые закончили своё формирование, а большинство из них сразу возвращается в поле. Этот процесс полностью противоположен разложению атома: невидимая материя увеличением становится видимой для наших инструментов. Так как это не соответствует большинству законов и теорий, дальние исследования тут и закончились, а также и предложение Сэр Фреда Хойла о формировании частиц, чтобы объяснить расширение Вселенной.
Формированием частиц заканчивает колоссальный круг процесса кругообращения материи во Вселенной. В галактике взрывает не менее одной звезды в 100 лет. Некоторые утверждают, что этот период 1000 лет. Во Вселенной 100-200 миллиардов галактик. Только в миллион лет, при частотности новых одной в тысячу лет, есть тысяча взрывов, разлагающих большинство материи. Для целой Вселенной, в которой 100-200 миллиардов галактик, нужно умножить тысячу взрывов в миллион лет с числом галактик. Обратим сейчас внимание на некоторые правила ведения материи во Вселенной. Хотя во Вселенной 100 миллиардов галактик, а у галактики в среднем 200 миллиардов звёзд, в пространстве между объектами полная темнота. Все охотно говорят, что Вселенная огромное пространство и что звёзд недостаточно, однако, хватит ночью посмотреть небо и видеть очень много звёзд и тем способом убедиться, что такие утверждения не удаляют сомнение в их точность.
Только километров 20 от поверхности Земли полная темнота. Когда смотрим на фотографии Земли, сделанные с Луны, или с ещё большего расстояния, мы видим, что она светит. Очевиднее всего то, что, когда светит Земля, светит тоже и Луна, однако, между ними полная темнота. Как это возможно? Если свет состоит из фотонов и у него неограниченная досягаемость, почему темно?
Сейчас приведу два примера, которые это “объясняют“. Первый, это официальная точка зрения, что пространство пустое, поэтому свету от нечего отразиться, чтобы его регистрировать. Непонятно, почему светящему объекту нужно отражение, чтобы начал светить? Почему этот свет не можно видеть во Вселенной? Если свет приходит на Землю с отражением или без него, почему километров 20 в направлении источника света темно? Что, на самом деле, приходит?
Следующий пример, это объяснение Айзека Азимова, который сказал, что мы, смотря во Вселенную, смотрим в прошлое. Поэтому Вселенная смещена в красное и из-за этого фазного смещения, мы видим тёмную Вселенную.
Это звучит убедительно. Итак, смотреть галактики значит возвращаться в прошлое, но мы видим галактики, отдалённые (извините: старые) 13 миллиардов световых лет. Очевидно, у нас два типа света: светящий и не светящий. Тем не менее, это не объяснает, почему километров 20 от нас темнота; там не прошлое, а настоящее время.
Так как это совсем что-то новое, я использую самые очевидные доказательства. Солнце излучает радиацию (не свет), которая сама по себе не фотоны и не светит. Между Солнцем и Землёй тёмный простор, без видимой материи. Свет появляется, когда радиация столкнётся с видимой материей. На Земле, это атмосфера, на Луне, это её поверхность. Радиация не светит, материя тоже не светит, кроме объектов, излучающих радиацию. При столкновении радиации и материи появляется свет.
Свет и темнота узко связаны с простором между объектами. Давайте проверим, есть ли что-нибудь в том, официально пустом, просторе.
Пустой простор не может ни увеличить ни уменьшить скорость в нём находящегося объекта. Он тоже никаким способом не должен участвовать в формировании соотношений с объектами и радиацией. Нам известно, что, если бы космонавту в космосе щёлкнула верёвка, связывающая его с Международной космической станцией, он навсегда бы продолжил двигаться через Вселенную. Тем не менее, это не совсем так. Радиация со Солнца теряет мощность/интенсивность с увеличением пройденного пути. На Плутоне темнота, а на Луне жаркий день. Это доказательство, что радиация как-нибудь теряет мощность. Если бы посмотреть ночное небо, мы увидели бы приходящую со звёзд, но очень слабую радиацию. Ослабление интенсивности видно и при помощи температуры объектов: Меркурий, от – 173 до + 427°C; Марс, от – 143 до +35°C; Плутон, от – 235 до - 210°C, и т.д. Объекты ближе Солнца теплее на солнечной стороне и менее холодны на ночной стороне.
Давайте сравним это с видимой материей. Возьмём воду, например. Ближе к поверхности интенсивность света очень выражена, а чем глубже, тем всё больше она слабеет и темнота преодолевает. На поверхности высшая температура, которая уменьшается с увеличением глубины.
Очевидно, что видимая материя, в этом случае вода, ведёт себя соответственно тем же законам, как и простор вне нашей атмосферы. Этот простор не ведёт себя согласно пустому простору; наоборот, он показывает большое сходство с видимой материей. Итак, простор заполнен и интенсивно участвует в процессах внутри Вселенной. Это только может быть так называемая тёмная материя и энергия.
Кроме сходств, есть и разницы: вследствие столкновения с радиацией, видимая материя даёт свет, а невидимая нет. Более высокие температуры характеристика только видимой материи, в то же время как низкие температуры характеристика тёмной материи, а и видимой материи, которая вне интенсивной радиации - хотя незначительно, она немножко теплее тёмной материи, из-за слабой радиации.
Есть ещё одна важная разница: у видимой материи значительный и легко регистрируемый заряд, а у невидимой материи нет заряда, регистрируемого нашими инструментами. Всё-таки, если она частично состоит из нейтрино, некоторое количество заряда должно быть регистрируемое, однако, это невозможно в это время. Будущие инструменты будут больше замечающими. Только когда простор во и вне Вселенной пополним основной материей (тёмной материей и энергией), станет возможным Вселенную наблюдать в реальных цифрах.

(Черные дыры замените циклоны )
Температура ответствена для некоторых необычных законов во Вселенной. Вследствие гравитационных эффектов (гравитация – это сумма сил тяжести и вращения объекта), объекты, которые ближе центральному телу (звезды или галактики), из-за более интенсивной гравитации быстрее вращаются вокруг центрального тела, чем более далёкие объекты. Но, на краю системы звезды и галактики, это правило выключает низкая температура. Когда температура упадёт ниже критической точки, это даёт возможность объектам получить большие скорости по орбитам, из-за действия слабой гравитации. Для галактик это доказалось при помощи наблюдений, а для нашей системы это можно доказать на основе комет, приходящих из облака Орта. Их скорость больше скорости Плутона (в среднем, 2.5 раза, но нередко и больше 10 раз), а некоторые быстрее и Меркурия. Перемена правил ведения происходит, когда температура упадёт ниже точки плавления водорода, -259.14°С. Температура облака Орта приблизительно 12 - 4°К; это достаточно для ускорения объектов.
Вращение объекта вызывает одну специфичность, которая существует везде во Вселенной - это циклоны. Они находятся на полюсах Сатурна, Юпитера, Солнца, звёзд и галактик. Жидкие объекты (звёзды) и газообразные (газообразные планеты), вследствие вращения и магнитных сил, формируют циклоны на полюсах. Звёзды, у которых вращение вокруг своей оси быстрее, имеют значительные циклоны больших скоростей, чем объекты более медленного вращения. У тех объектов больше других объектов, захваченных в их орбите, а они тоже быстрее увеличивают свою массу - более быстрое вращение значит и более сильную гравитацию (сумму сил тяжести и вращения). Поэтому они, как правило, на много больше объектов с более медленным вращением. Нельзя забыть время или течение времени, которое сильный коррективный фактор (объект, старость которого больше десятков квадриллионов лет, доминирует своей массой над младшим объектом).
Есть два способа формирования галактик, у которых известные вертящиеся центры. Первый из них тот, что звезда большой скорости вращения должна выжить все опасности динамической Вселенной и достаточно увеличить свою массу, чтобы количество объектов в её орбите можно было считать постоянно увеличивающейся галактикой.
Второй способ тот, что в неправильной галактике, вследствие вращения объекта, из газа или невидимой материи сформируется циклон, который бы уже существующую неправильную галактику превратил в правильную.
Сходство тех способов очевидно, потому что, тоже как и у всех остальных звёзд, и в центре быстро вращающейся звезды - циклон, растягивающийся от полюса до полюса. У более медленных циклонов звёзд появляются перестановки полюсов, потому что циклоны друг друга не достигают. Вследствие того, материя на полюсах вращается быстрее материи в центре, в поясе экватора. Более быстрое вращение уравновешивает объект и тогда трудно ожидать перемежающиеся смени полюсов. Смену полюсов на Земле запрещает компактность коры (поверхностного слоя).
И у галактик есть максимум величины, удержимой во Вселенной; поэтому и они, как и атомы, должны отбрасывать избыточную материю. Есть некоторые сведения об этом, но так как я тщательно не обсудил полученные доказательства, об этом, пожалуй, буду говорить на следующий раз.
Хотя они ответствены для сохранения её целостности, циклоны на полюсах звёзд тоже и их Ахиллесова пята и, двумя способами, могут привести к её распаду.
Первый такой, что циклон, вследствие внешнего действия, остановится или значительно замедлится. Это вызывает кольцеобразный распад объекта, потому что масса объекта, управляема силой инерции после замедления циклона и исчезновения большей части гравитации (вращения), начинает отходить от центра. Если циклон остановился, центр остаётся пустым, а если циклон только замедлился, часть масы остаётся там, в качестве нового объекта: планеты, звезды или какого-то объекта, формирующегося вокруг циклона. Второй способ распада такой, который вызывает взрывы звёзд. Об этом способе большей частью говорят из-за ясной причины (выглядят колоссально и возбуждают мечту) и из-за объективной причины (производят излучение сильной радиации, которую легко обнаружить, в отличие от кольцеобразной туманности, в которой радиации нет).
На самом деле, это одно и то же событие, которое происходит когда некоторый объект придёт снаружи вертикально к одному полюсу звезды, попадёт в центр циклона и вторгнется глубоко во внутренность звезды. Если объект небольшой, его взрыв повлияет на скорость и ритм циклона, а если большой, его взрыв вызовет взрыв звезды.
В таких обстоятельствах можно дать ясное определение законности, вызывающей распад звезды, напротив так называемому сгоранию и расходу топлива. Звёзды взрывают, несмотря на их величину и факт, бывают ли они центральным объектом или объектом, вращающимся вокруг другой звезды. Это непреодолимое препятствие толкованию о сгорании топлива, котором придётся ответить: почему масса объекта не условие расхода топлива.
Теперь можно видеть, почему не происходит цепная реакция; почему объект, взорвавшийся в орбите вокруг звезды, не уничтожает и главную звезду. Причина простая: боковые столкновения не вызывают взрыв. Материя, т.е. её часть, захваченная силой тяжести, слияется с центральным объектом. О математической модели, которая объяснила бы такие события, буду говорить, может быть, на другой раз.

(Рост материи вместо Биг Банг II. )
Из угла нашей системы можно ближе познакомиться с процессами увеличения объектов и их взаимоотношений. Какой объект ни посмотрим внутри Солнечной системы, все они покрыты кратерами, вызванными ударами больших или меньших астероидов и комет. Довольно удачное обстоятельство, что мы были в возможности вблизи посмотреть все планеты, много спутников, астероидов, комет. Вскоре Новые Горизонты подойдёт к Плутону - который то планета, то не планета - и даст нам более-менее известные факты, которые мы даже могли и вычислитъ. Однако, может быть, хоть бы маленький сюрприз появится.
Особенно интересно наблюдать кратеры на Луне, Меркурии, Каллисто,... потому что они твёрдые объекты без значительных геологических активностей, которые бы могли их разъесть или опустошить.
Это отнюдь не значит, что кратеры там от так называемого начала системы. Наоборот, фотографии совершенно ясно показывают наличие старших кратеров, разъеденных приходом новых объектов, вследствие которых появляются новые кратеры. Из исследования Земли мы узнали, что кратеры относительно новые явления и их старость не стоит мерить в миллиардах лет, потому что Земля геологически активна и относительно быстро разъедает кратеры. Обский метеорит произошёл чуть больше 100 лет назад; в течение тех 100 лет мы видели большое число ударов метеоритов в Землю. Многие из них с успехом прошли через атмосферу и ударили в почву. Мы видели удар комет в Юпитер, Солнце, даже есть фотография удара в Луну; это свидетельствует о постоянной активности, которая постоянно увеличивает массу планет и иных объектов. Без всякого сомнения можно сказать, что формирование не моментальное событие, а процесс, который длится одинаковой интенсивностью, увеличивая объекты пока они не станут звёздами. Они потом во взрыве и разложении материи заканчивают свой путь в начале, в основной материи (тёмной материи и энергии).
Это познание нам даёт новые вопросы или намекает новые ответы, которые по-другому определяют старость космических объектов, а также и одной Вселенной. Больше нельзя старость Земли связывать со старостью её коры; и раньше было ясно, что это неудачное решение
. Кроме того, на основе кругообразных процессов во Вселенной (формирование видимой материи, увеличение, разложение и возвращение к началу) не можно даже ни приблизительно определить старость Вселенной. Особенно смешно о старости говорить, используя в таком контексте отдалённость регистрированных нашими инструментами объектов. Когда двинется радиация с формировавшейся звезды, она продолжается пока звезда не станет новой, если она относительно меньше и моложе, или сверхновой, если она относительно больше и старше.
Одну старость Земли очень трудно и приблизительно определить. Вычисление её старости нужно начать со старостью маленького астероида, старость которого оценивается в 4.5 миллиардов лет. Эту цифру мы постарались задать тоже и как старость коры, хотя нет ни одного доказательства, ни одной связи относительно сходства тех отдельных миров. Земля постоянно возобновляет кору, как змея кожу, либо тектоникой плит, либо вулканической активностью и постоянным приходом новой внеземной материи; оценивается, что ежегодно придёт 4 000 - 100 000 тонн внеземной материи.
Это данное следующий фактор определения старости. Его проблема в том, что его количество уменьшается чем объект меньше или увеличивается чем он больше. Интенсивность прихода или увеличения подобна той же через очень долгий период времени. Есть данное для Земли, что её количество массы, с помощью гравитационных эффектов близости Солнца, формировало расплавленное ядро. На самом деле, только кора тверда, а её толщину можно мерить в промилле. Расплавленная Земля значительно старше твёрдых объектов, например: Меркурия, Марса, Луны, и т.д. Их старость менее одного промилле старости Земли.
Когда я оцениваю старость Земли в квадриллион лет, это данное только оценка нижней границы старости, полученной из, очень сомнительной, старости астероида и ежегодного увеличения массы от 4 000 - 100 000 тонн пришедшего материала. Это количество достаточное, чтобы уничтожить иллюзию о 4.5 - 4.8 миллиардов лет, вычисленных для коры, а крайне небрежно применённых на целую Землю.
Чем объект больше, тем, как правило, и старше. Когда он достигнет 10% массы Солнца, теряет кору и становится солнечным объектом или звездой. Однако, нельзя забывать, что эта давно утверждённая граница очень сомнительна, потому что новые наблюдения с помощью более аккуратных инструментов значительно понизили ту границу. Существуют ещё и объекты, которые становятся солнечными даже и при массе, похожей массы Юпитера или меньше, из-за сил тяжести и вращения центрального объекта.
Старость Вселенной можно оценить только из её дискообразной формы. Она указывает на то, что для достижения той формы нужна большая внешная скорость, долгий период времени и большое число вращений. Учитывая отдалённость самой отдалённой галактики, чьё расстояние оцениваем в 13.7 - 13.8 миллиардов световых лет и считая, что это расстояние Вселенной от приблизительного центра - тут, где мы - до её внешней части можно назвать её радиусом, а что внешняя скорость вращения 270 000 км/сек., т.е. 9/10 скорости света, получается результат окружности Вселенной: она полный круг совершает приблизительно через 94.5 миллиардов лет.
Это число нужно умножить с большим числом вращений, нужных, чтобы вызвать формирование диска. Сейчас понятно, что старость Вселенной неважна, потому что это огромное число, у которого, именно из-за этой причины, нет никаких практических или теоретических достоинств.

По данным программы по обзору неба Sky Survey Sloan Digital около половины процессов звездообразования в локальной Вселенной возникает от незначительных слияний между галактиками. Для получения высококачественных изображений спиральных галактик астрономы не раз изучали целый пласт небосклона, известный как Stripe 82 Выяснилось, что нарушения форм этих галактик, вызванные взаимодействием с их небольшими соседями, вызывает увеличение скорости процессов формирования звезд. Данное исследование было представлено на Национальном собрании астрономии в университете Ноттингема.

25, Февраль 2016 г. | Рубрики: |

14 сентября 2015 г. при помощи обсерватории Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory (LIGO) были обнаружены гравитационные волны, идущие от столкновения двух черных дыр массами 29 и 36 масс Солнца соответственно. Ожидалось, что это событие не будет сопровождаться заметным испусканием электромагнитного излучения, однако космическая гамма-обсерватория НАСА «Ферми» зарегистрировала гамма-всплеск спустя всего лишь долю секунды после обнаружения сигнала обсерваторией LIGO. В новом исследовании предполагается, что эти две черные дыры могли находиться внутри одной массивной звезды, гибель которой сопровождалась испусканием гамма-лучей.

18, Февраль 2016 г. | Рубрики: |

Как мы уже знаем, первые звезды родились через сто миллионов лет после , если таковой вообще имел место быть. С тех пор прошли миллиарды лет и Вселенная загорелась бесчисленным количеством звезд. И по сей день в безграничном космическом пространстве продолжают зарождаться новые звезды. Практически сражу же после Большого взрыва, скорость зарождения звезд превышала текущую в десять раз. О причинах такой высокой скорости зарождения новых звезд ученые рассуждают по сей день.

16, Февраль 2016 г. | Рубрики: , |

На днях, а именно 13 февраля 2016 года в США собралось ежегодное собрание Американской ассоциации содействия развитию науки, на котором были продемонстрированы снимки далекой двойной звезды, вокруг которой образуется планетная система. Подобные события космических масштабов удается заметить с большим трудом, поэтому для ученых это представляет большой интерес.

9, Июль 2015 г. | Рубрики: , |

Несмотря на то, что уже очень много времени было потрачено на изучение нашей планеты, мы все еще очень мало знаем о ней. По поверхности Земли практически нет никакой возможности узнать о далеком прошлом нашей планеты. Прежде всего мы не можем это сделать в связи с тем, что на нашей планете постоянно проходят тектонические процессы, постоянно выпадает большое количество осадков и дуют сильные ветра, а все в целом это очень сильно влияет на постоянное изменение структуры Земли. Даже самые глубокие кратеры, образованные от столкновения метеоритов, комет с нашей планетой, бесследно исчезли с лица Земли.

20, Апрель 2015 г. | Рубрики: , |

Ученым удалось запечатлеть уникальное космическое явление, которое вполне может стать сюжетом для научно-фантастического фильма. В результате проводимого исследования выяснилось, что звезда типа разорвала на части проходящую рядом звезду . Это грандиозное событие происходило на краю нашей галактики в древнем звездном скоплении NGC 6388. В своей работе ученые использовали несколько телескопов, в том числе и рентгеновскую обсерваторию Чандра.

9, Июль 2014 г. | Рубрики: , |

Ученые провели множество исследований за последние годы, в области эволюции вселенной. Новое исследование ученых Университета Шеффилда, пролило свет на то, как эволюционируют галактики, тем самым ученым удалось заглянуть в будущее и узнать, какое будущее ждет нашу . В центре каждой галактики расположена , в некоторых сразу несколько, а есть и такие, в которых расположены сверхмассивные черные дыры. Эти сверх гравитационные объекты являются двигателями гигантских массивных потоков молекулярного газа, состоящего преимущественно из водорода.

5, Май 2014 г. | Рубрики: , |

Совсем недавно, группой ученых было обнаружено уникальное явление. Целый звездный кластер выброшен из галактики M87 и теперь он движется по направлению к нашей галактике

Величие и многообразие окружающего мира способно поразить любое воображение. Все объекты и предметы, окружающие человека, другие люди, различные виды растений и животных, частицы, которые можно увидеть только с помощью микроскопа, а также непостижимые звездные скопления: все они объединены понятием «Вселенная».

Теории возникновения Вселенной разрабатывались человеком издавна. Несмотря на отсутствие даже начального понятия о религии или науке, в пытливых умах древних людей возникали вопросы о принципах мироустройства и о том, каково положение человека в том пространстве, которое его окружает. Сколько существует теорий возникновения Вселенной сегодня, сложно и сосчитать, некоторые из них изучаются передовыми учеными с мировыми именами, другие - откровенно фантастические.

Космология и ее предмет

Современная космология - наука о структуре и развитии Вселенной - рассматривает вопрос о ее происхождении как одну из интереснейших и до сих пор недостаточно изученных загадок. Природа процессов, способствовавших возникновению звезд, галактик, солнечных систем и планет, их развитие, источник появления Вселенной, а также ее размеры и границы: все это лишь краткий перечень изучаемых современными учеными вопросов.

Поиски ответов на основополагающую загадку об образовании мира привели к тому, что сегодня существуют различные теории возникновения, существования, развития Вселенной. Волнение специалистов, ищущих ответы, строящих и проверяющих гипотезы, оправдано, ведь достоверная теория рождения Вселенной раскроет для всего человечества вероятность существования жизни в других системах и планетах.

Теории возникновения Вселенной имеют характер научных концепций, отдельных гипотез, религиозных учений, философских представлений и мифов. Их все условно разделяют на две основные категории:

1. Теории, в соответствии с которыми Вселенная создана творцом. Иначе говоря, их суть в том, что процесс создания Вселенной был осознанным и одухотворенным действием, проявлением воли
2. Теории возникновения Вселенной, построенные на основе научных факторов. Их постулаты категорически отвергают как существование творца, так и возможность осознанного создания мира. Такие гипотезы зачастую основаны на том, что называется принципом заурядности. Они предполагают вероятность наличия жизни не только на нашей планете, но и на других.

Креационизм - теория создания мира Творцом

Как следует из названия, креационизм (творение) - это религиозная теория возникновения Вселенной. Это мировоззрение основано на концепции создания Вселенной, планеты и человека Богом или Творцом.

Идея длительное время являлась доминирующей, вплоть до конца XIX века, когда ускорился процесс накопления знаний в самых разных сферах науки (биология, астрономия, физика), а также широко распространилась эволюционная теория. Креационизм стал своеобразной реакцией христиан, придерживающихся консервативных взглядов на совершающиеся открытия. Доминирующая в то время идея только усилила противоречия, существующие между религиозной и другими теориями.

Чем отличаются научные и религиозные теории

Главные отличия между теориями различных категорий заключаются прежде всего в терминах, которые используют их приверженцы. Так, в научных гипотезах вместо творца - природа, а взамен сотворения - происхождение. Наряду с этим существуют вопросы, которые сходным образом освещены разными теориями или даже полностью продублированы.

Теории возникновения Вселенной, относящиеся к противоположным категориям, по-разному датируют само ее появление. Например, по данным самой распространенной гипотезы (теории большого взрыва), Вселенная образовалась около 13 млрд лет назад.

В противовес этому, религиозная теория возникновения Вселенной приводит совершенно другие цифры:

• В соответствии с христианскими источниками, возраст Вселенной, созданной Богом, на момент рождения Иисуса Христа составлял 3483-6984 лет.
• Индуизм предполагает, что нашему миру ориентировочно 155 трлн лет.

Кант и его космологическая модель

Вплоть до XX века большинство ученых придерживались мнения о бесконечности Вселенной. Этим качеством они характеризовали время и пространство. Кроме того, по их мнению, Вселенная обладала статичностью и однородностью.

Идею о безграничности Вселенной в пространстве выдвинул Исаак Ньютон. Развитием этого предположения занимался который разработал теорию об отсутствии также и временных границ. Продвинувшись дальше, в теоретических предположениях, Кант распространил бесконечность Вселенной на число возможных биологических продуктов. Этот постулат значил, что в условиях древнего и огромного мира без конца и начала может существовать неисчислимое количество возможных вариантов, в результате которых реально появление любого биологического вида.

На основании о возможном возникновении жизненных форм была позднее разработана теория Дарвина. Наблюдения за звездным небом и результаты расчетов астрономов подтвердили космологическую модель Канта.

Размышления Эйнштейна

В начале XX века Альбертом Эйнштейном была опубликована собственная модель Вселенной. Согласно его теории относительности, во Вселенной одновременно происходят два противоположных процесса: расширение и сжимание. Однако он соглашался с мнением большинства ученых о стационарности Вселенной, поэтому им было введено понятие космической силы отталкивания. Ее воздействие призвано уравновешивать притяжение звезд и прекращать процесс движения всех небесных тел для сохранения статичности Вселенной.

Модель Вселенной - по Эйнштейну - имеет определенный размер, но границы при этом отсутствуют. Такое сочетание осуществимо только при искривлении пространства таким образом, как это происходит в сфере.

Характеристиками пространства такой модели становятся:

• Трехмерность.
• Замыкание самого себя.
• Однородность (отсутствие центра и края), в которой равномерно располагаются галактики.

А. А. Фридман: Вселенная расширяется

Создатель революционной расширяющейся модели Вселенной, А. А. Фридман (СССР) построил свою теорию на основании уравнений, характеризующих общую теорию относительности. Правда, общепринятым мнением в научном мире того времени была статичность нашего мира, поэтому на его работы не было обращено должного внимания.

Через несколько лет астрономом Эдвином Хабблом было сделано открытие, давшее подтверждение идеям Фридмана. Было обнаружено удаление галактик от находящегося рядом Млечного пути. Вместе с тем неопровержимым стал факт сохранения пропорциональности скорости их движения расстоянию между ними и нашей галактикой.

Это открытие объясняет постоянное «разбегание» звезд и галактик по отношению друг к другу, что приводит к выводу о расширении мироздания.

В конечном счете выводы Фридмана были признаны Эйнштейном, впоследствии он упоминал о заслугах советского ученого как основателя гипотезы о расширении Вселенной.

Нельзя сказать, что существуют противоречия между этой теорией и общей теорией относительности, однако при расширении Вселенной должен был быть изначальный импульс, спровоцировавший разбегание звезд. По аналогии со взрывом, идея получила название «Большой взрыв».

Стивен Хокинг и антропический принцип

Результатом расчетов и открытий Стивена Хокинга стала антропоцентричная теория возникновения Вселенной. Ее создатель утверждает, что существование планеты, настолько хорошо подготовленной для жизни человека, не может быть случайным.

Теория возникновения Вселенной Стивена Хокинга предусматривает также постепенное испарение черных дыр, потерю ими энергии и испускание излучения Хокинга.

В результате поиска доказательств были выделены и проверены более 40 характеристик, соблюдение которых необходимо для развития цивилизации. Американским астрофизиком Хью Россом была произведена оценка вероятности подобного ненамеренного совпадения. Результатом оказалась цифра 10 -53 .

Наша Вселенная включает триллион галактик, по 100 миллиардов звезд в каждой. По произведенным учеными расчетам, общее количество планет должно составлять 10 20 . Эта цифра на 33 порядка меньше рассчитанной ранее. Следовательно, ни одна из планет во всех галактиках не может сочетать условия, которые подошли бы для самопроизвольного возникновения жизни.

Теория большого взрыва: возникновение Вселенной из ничтожно малой частицы

Ученые, поддерживающие теорию большого взрыва, разделяют гипотезу, в соответствии с которой мироздание является последствием грандиозного взрыва. Главным постулатом теории становится утверждение о том, что до этого события все элементы нынешней Вселенной были заключены в частице, имевшей микроскопические размеры. Находясь внутри нее, элементы характеризовались сингулярным состоянием, при котором такие показатели, как температура, плотность и давление не могут быть измерены. Они бесконечны. На материю и энергию в этом состоянии не воздействуют законы физики.

Происшедшего 15 миллиардов лет назад, называют возникшую внутри частицы нестабильность. Разлетевшиеся мельчайшие элементы положили начало тому миру, который мы знаем сегодня.

Вначале Вселенная была туманностью, образованной мельчайшими частицами (мельче атома). Затем, соединяясь, они сформировали атомы, которые послужили основой звездных галактик. Ответ на вопросы о том, что было до взрыва, а также, что стало его причиной, являются важнейшими из задач этой теории возникновения Вселенной.

Таблица схематически изображает этапы формирования мироздания после большого взрыва.

Состояние Вселенной	Временная ось	Предполагаемая температура
Расширение (инфляция)	От 10 -45 до10 -37 секунд	Больше 10 26 К
Появляются кварки и электроны	10 -6 с	Больше 10 13 К
Образованы протоны и нейтроны	10 -5 с	10 12 К
Возникают ядра гелия, дейтерия и лития	От 10 -4 с до 3 мин	От 10 11 до 10 9 К
Образованы атомы	400 тыс. лет	4000 К
Газовое облако продолжает расширяться	15 млн лет	300 К
Зарождаются первые звезды и галактики	1 млрд лет	20 К
Взрывы звезд провоцируют формирование тяжелых ядер	3 млрд лет	10 К
Прекращается процесс рождения звезд	10-15 млрд лет	3 К
Энергия всех звезд истощается	10 14 лет	10 -2 К
Черные дыры истощаются и рождаются элементарные частицы	10 40 лет	-20 К
Завершается испарение всех черных дыр	10 100 лет	От 10 -60 до 10 -40 К

Как следует из приведенных выше данных, Вселенная продолжает расширяться и охлаждаться.

Постоянное увеличение расстояния между галактиками - основной постулат: то, чем отличается теория большого взрыва. Возникновение Вселенной таким способом может быть подтверждено найденными доказательствами. Также существуют и основания для ее опровержения.

Проблематика теории

Учитывая то, что теория большого взрыва не является доказанной на практике, не вызывает удивления то, что существует несколько вопросов, на которые она не в состоянии дать ответ:

1. Сингулярность. Этим словом обозначено состояние Вселенной, сжатой до одной точки. Проблемой теории большого взрыва становится невозможность описания процессов, происходящих в материи и пространстве в таком состоянии. Общий закон относительности здесь неприменим, поэтому составить математическое описание и уравнения для моделирования нельзя.
   Принципиальная невозможность получения ответа на вопрос об изначальном состоянии Вселенной дискредитирует теорию с самого начала. Ее научно-популярные изложения предпочитают замалчивать или упоминать лишь вскользь эту сложность. Однако для ученых, работающих над тем, чтобы подвести математическую базу под теорию большого взрыва, такое затруднение признано главным препятствием.
2. Астрономия. В этой сфере теория большого взрыва сталкивается с тем, что не может описать процесс происхождения галактик. Исходя из современных версий теорий, возможно предсказать то, как появляется однородное облако газа. При этом его плотность к нынешнему времени должна составлять около одного атома на кубический метр. Для получения чего-то большего не обойтись без корректировки исходного состояния Вселенной. Недостаток информации и практического опыта в этой сфере становятся серьезными препятствиями на пути дальнейшего моделирования.

Также существует несоответствие в показателях расчетной массы нашей галактики и теми данными, которые получены при изучении скорости ее притяжения к Судя по всему, вес нашей галактики в десять раз больше, чем предполагали ранее.

Космология и квантовая физика

Сегодня нет космологических теорий, которые не опирались бы на квантовую механику. Ведь она занимается описанием поведения атомных и Отличие квантовой физики от классической (излагаемой Ньютоном) в том, что вторая наблюдает и описывает материальные объекты, а первая предполагает исключительно математическое описание самого наблюдения и измерения. Для квантовой физики материальные ценности не представляют предмета исследований, здесь сам наблюдатель выступает частью исследуемой ситуации.

Исходя из этих особенностей, квантовая механика испытывает затруднения с описанием Вселенной, ведь наблюдатель - это часть Вселенной. Однако, говоря о возникновении мироздания, невозможно представить посторонних наблюдателей. Попытки разработать модель без участия постороннего наблюдателя были увенчаны квантовой теорией возникновения Вселенной Дж. Уилера.

Ее суть в том, что в каждый момент времени происходит расщепление Вселенной и образование бесконечного количества копий. В итоге каждая из параллельных Вселенных может быть наблюдаема, а наблюдатели могут видеть все квантовые альтернативы. При этом изначальный и новые миры реальны.

Инфляционная модель

Основной задачей, которую призвана решить теория инфляции, становится поиск ответа на вопросы, оставшиеся неосвещенными теорией большого взрыва и теорией расширения. А именно:

1. По какой причине Вселенная расширяется?
2. Что представляет собой большой взрыв?

С этой целью инфляционная теория возникновения Вселенной предусматривает экстраполяцию расширения на нулевой момент времени, заключение всей массы Вселенной в одной точке и образование космологической сингулярности, которая часто именуется большим взрывом.

Очевидной становится неактуальность общей теории относительности, которая не может быть применена в этот момент. В результате для разработки более общей теории (или «новой физики») и решения проблемы космологической сингулярности можно применить только теоретические методы, вычисления и выводы.

Новые альтернативные теории

Несмотря на успешность модели космической инфляции, есть ученые, которые выступают против, называя ее несостоятельной. Их основным аргументом становится критика предлагаемых теорией решений. Противники утверждают, что полученные решения оставляют некоторые детали упущенными, иначе говоря, вместо решения проблемы начальных значений, теория лишь искусно их драпирует.

Альтернативой становятся несколько экзотических теорий, идея которых основана на формировании начальных значений до большого взрыва. Новые теории возникновения Вселенной кратко можно описать следующим образом:

• Теория струн. Ее приверженцы предлагают, кроме привычных четырех измерений пространства и времени, ввести дополнительные измерения. Они могли бы играть роль на ранних этапах Вселенной, а в данный момент находиться в компактифицированном состоянии. Отвечая на вопрос о причине их компактификации, ученые предлагают ответ, гласящий, что свойством суперструн является Т-дуальность. Поэтому струны «наматываются» на дополнительные измерения и их размер ограничивается.
• Теория бран. Ее также называют М-теорией. В соответствии с ее постулатами, в начале процесса образования Вселенной существует холодное статичное пятимерное пространство-время. Четыре из них (пространственные) имеют ограничения, или стены - три-браны. Наше пространство выступает одной из стен, а вторая является скрытой. Третья три-брана размещена в четырехмерном пространстве, ее ограничивают две граничные браны. Теория рассматривает столкновение третьей браны с нашей и высвобождение большого количества энергии. Именно эти условия становятся благоприятными для появления большого взрыва.

1. Циклические теории отрицают уникальность большого взрыва, утверждая, что Вселенная переходит из одного состояния в другое. Проблемой подобных теорий становится возрастание энтропии, согласно второму закону термодинамики. Следовательно, длительность предыдущих циклов была меньшей, а температура вещества - существенно выше, чем при большом взрыве. Вероятность этого чрезвычайно мала.

Независимо от того, сколько существует теорий возникновения Вселенной, только две из них выдержали проверку временем и преодолели проблему всевозрастающей энтропии. Они были разработаны учеными Стейнхардтом-Тюроком и Баум-Фрэмптоном.

Эти относительно новые теории возникновения Вселенной выдвинуты в 80-х годах прошлого века. Они имеют немало последователей, которые разрабатывают модели на ее основе, занимаются поиском доказательств достоверности и работают над устранением противоречий.

Теория струн

Одна из наиболее популярных среди теории возникновения Вселенной - Прежде чем перейти к описанию ее идеи, необходимо разобраться с понятиями одного из ближайших конкурентов, стандартной модели. Она предполагает, что материю и взаимодействия можно описать как определенный набор частиц, делящихся на несколько групп:

• Кварки.
• Лептоны.
• Бозоны.

Эти частицы являются, по сути, кирпичиками мироздания, так как они настолько малы, что их нельзя разделить на составляющие.

Отличительной чертой теории струн становится утверждение о том, что такие кирпичики являются не частицами, а ультрамикроскопическими струнами, совершающими колебания. При этом, колебаясь на различной частоте, струны становятся аналогами различных частиц, описанных в стандартной модели.

Для понимания теории следует осознать, что струны не являются никакой материей, это энергия. Следовательно, теория струн заключает, что все элементы Вселенной состоят из энергии.

Хорошей аналогией может служить огонь. При взгляде на него создается впечатление его материальности, однако его нельзя осязать.

Космология для школьников

Теории возникновения Вселенной коротко изучают в школах на уроках астрономии. Учащимся описывают основные теории о том, как был образован наш мир, что происходит с ним теперь и как он будет развиваться в дальнейшем.

Целью уроков становится ознакомление детей с природой формирования элементарных частиц, химических элементов и небесных тел. Теории возникновения Вселенной для детей сводят к изложению теории большого взрыва. Преподаватели используют наглядный материал: слайды, таблицы, постеры, иллюстрации. Их основной задачей становится пробуждение у детей интереса к миру, который их окружает.