Paprastai naudojamas makrokosmui apibūdinti. Mikro, makro ir mega pasauliai

Mikrokosmosas – tai molekulės, atomai, elementarios dalelės- itin mažų, tiesiogiai nestebimų mikroobjektų pasaulis, kurio erdvinė įvairovė skaičiuojama nuo 10-8 iki 10-16 cm, o gyvavimo trukmė – nuo ​​begalybės iki 10-24 s.

Makrokosmosas yra stabilių formų ir kiekių pasaulis, proporcingas žmonėms, taip pat kristaliniai molekulių, organizmų, organizmų bendrijų kompleksai; makroobjektų pasaulis, kurio matmuo prilygsta žmogaus patirties mastui: erdviniai dydžiai išreiškiami milimetrais, centimetrais ir kilometrais, o laikas – sekundėmis, minutėmis, valandomis, metais.

Megapasaulis – tai planetos, žvaigždžių kompleksai, galaktikos, metagalaktikos– milžiniškų kosminių mastelių ir greičių pasaulis, kurio atstumas matuojamas šviesmečiais, o kosminių objektų gyvavimo trukmė – milijonais ir milijardais metų.

Ir nors šie lygiai turi savo specifinius dėsnius, mikro, makro ir mega pasauliai yra glaudžiai tarpusavyje susiję.

Mikroskopiniu lygmeniu fizika šiandien tiria procesus, vykstančius nuo 10 iki minus aštuonioliktosios cm laipsnio, per laiką nuo 10 iki minus dvidešimt sekundžių laipsnio s. Megapasaulyje mokslininkai instrumentais fiksuoja objektus, nutolusius nuo mūsų maždaug 9-12 milijardų šviesmečių atstumu.

Mikropasaulis. Demokritas antikoje iškėlė atominę materijos sandaros hipotezę, vėliau, XVIII a. atgaivino chemikas J. Daltonas, paėmęs vandenilio atominę masę kaip vieną ir palyginęs su juo kitų dujų atominius svorius. J. Daltono darbų dėka pradėtos tyrinėti atomo fizikinės ir cheminės savybės. XIX amžiuje D.I. Mendelejevas sukūrė cheminių elementų sistemą pagal jų atominį svorį.

Fizikoje atomų, kaip paskutinių nedalomų materijos struktūrinių elementų, samprata kilo iš chemijos. Tiesą sakant, fiziniai atomo tyrimai prasideda XIX amžiaus pabaigoje, kai prancūzų fizikas A. A. Becquerel atrado radioaktyvumo reiškinį, kurį sudarė spontaniškas kai kurių elementų atomų pavertimas kitų elementų atomais.

Atomo sandaros tyrimų istorija prasidėjo 1895 m., J. Thomsonui atradus elektroną – neigiamai įkrautą dalelę, kuri yra visų atomų dalis. Kadangi elektronai turi neigiamą krūvį, o atomas kaip visuma yra elektriškai neutralus, buvo manoma, kad be elektrono yra ir teigiamai įkrauta dalelė. Apskaičiuota, kad elektrono masė yra 1/1836 teigiamai įkrautos dalelės masės.

Buvo keli atomo sandaros modeliai.

1902 m. anglų fizikas W. Thomson (lordas Kelvinas) pasiūlė pirmąjį atomo modelį – teigiamas krūvis pasiskirsto gana dideliame plote, o elektronai yra įsiterpę į jį, kaip „razinos pudinge“.

1911 metais E. Rutherfordas pasiūlė atomo modelį, panašų į Saulės sistemą: centre yra atomo branduolys, o aplink jį savo orbitomis juda elektronai.

Branduolys turi teigiamą krūvį, o elektronai – neigiamą. Vietoj Saulės sistemoje veikiančių gravitacinių jėgų atome veikia elektrinės jėgos. Atomo branduolio elektrinis krūvis, skaičiais lygus eilės numeriui periodinėje Mendelejevo sistemoje, yra subalansuotas elektronų krūvių suma – atomas elektriškai neutralus.

Abu šie modeliai pasirodė prieštaringi.

1913 metais didysis danų fizikas N. Bohras pritaikė kvantavimo principą, kad išspręstų atomo sandaros ir atomų spektrų charakteristikų problemą.

N. Bohro atomo modelis buvo pagrįstas E. Rutherfordo planetiniu modeliu ir jo sukurta kvantine atominės sandaros teorija. N. Bohras iškėlė hipotezę apie atomo sandarą, paremtą dviem postulatais, kurie visiškai nesuderinami su klasikine fizika:

1) kiekviename atome yra kelios stacionarios elektronų būsenos (planetinio modelio kalba, kelios stacionarios orbitos), kurių judėjimu išilgai elektronas gali egzistuoti neišspindėdamas;

2) elektronui pereinant iš vienos stacionarios būsenos į kitą, atomas išskiria arba sugeria dalį energijos.

Galų gale iš esmės neįmanoma tiksliai apibūdinti atomo struktūros, remiantis taškinių elektronų orbitų idėja, nes tokios orbitos iš tikrųjų neegzistuoja.

N. Bohro teorija yra tarsi pirmojo šiuolaikinės fizikos raidos etapo riba. Tai naujausios pastangos aprašyti atomo struktūrą remiantis klasikine fizika, papildytos tik nedaugeliu naujų prielaidų.

Atrodė, kad N. Bohro postulatai atspindi kai kurias naujas, nežinomas materijos savybes, tačiau tik iš dalies. Atsakymai į šiuos klausimus buvo gauti tobulinant kvantinę mechaniką. Paaiškėjo, kad N. Bohro atominio modelio nereikėtų suprasti pažodžiui, kaip buvo pradžioje. Procesai atome iš esmės negali būti vizualiai pavaizduoti mechaninių modelių pavidalu pagal analogiją su įvykiais makrokosmose. Netgi erdvės ir laiko sąvokos makropasaulyje egzistuojančia forma pasirodė netinkamos mikrofiziniams reiškiniams apibūdinti. Teorinių fizikų atomas vis labiau tapo abstrakčia, nepastebima lygčių suma.

Mikro-, makro- ir megapasauliai.

Materija yra begalinis visų pasaulyje egzistuojančių objektų ir sistemų rinkinys, bet kokių savybių, ryšių, santykių ir judėjimo formų substratas. Idėjų apie materialaus pasaulio sandarą pagrindas yra sisteminis požiūris, pagal kurį bet kuris materialaus pasaulio objektas, ar tai būtų atomas, planeta, organizmas ar galaktika, gali būti laikomas sudėtingu dariniu, įskaitant sudedamąsias dalis, suskirstytas į vientisumas.

Šiuolaikinis mokslas išskiria tris pasaulio struktūrinius lygius.

Mikropasaulis – tai molekulės, atomai, elementarios dalelės – itin mažų, tiesiogiai nepastebimų mikroobjektų pasaulis, kurių erdvinė įvairovė skaičiuojama nuo 10 -8 iki 10 -16 cm, o gyvavimo trukmė – nuo ​​begalybės iki 10 -24 s.

Makropasaulis – tai stabilių formų ir dydžių, proporcingų žmogui, pasaulis, taip pat kristaliniai molekulių, organizmų, organizmų bendrijų kompleksai; makroobjektų pasaulis, kurio matmuo prilygsta žmogaus patirties mastui: erdviniai dydžiai išreiškiami milimetrais, centimetrais ir kilometrais, o laikas – sekundėmis, minutėmis, valandomis, metais.

Megapasaulis yra planetos, žvaigždžių kompleksai, galaktikos, metagalaktikos – milžiniškų kosminių mastelių ir greičių pasaulis, kurio atstumas matuojamas šviesmečiais, o kosminių objektų gyvavimo trukmė – milijonais ir milijardais metų.

Ir nors šie lygiai turi savo specifinius dėsnius, mikro, makro ir mega pasauliai yra glaudžiai tarpusavyje susiję.

Mikroskopiniu lygmeniu fizika šiandien tiria procesus, vykstančius nuo 10 iki minus aštuonioliktosios cm laipsnio, per laiką nuo 10 iki minus dvidešimt sekundžių laipsnio s. Megapasaulyje mokslininkai instrumentais fiksuoja objektus, nutolusius nuo mūsų maždaug 9-12 milijardų šviesmečių atstumu.

Mikropasaulis.

Antikoje Demokritas iškėlė atominę materijos sandaros hipotezę. J. Daltono darbų dėka pradėtos tyrinėti atomo fizikinės ir cheminės savybės. XIX amžiuje D.I. Mendelejevas sukūrė cheminių elementų sistemą pagal jų atominį svorį.

Fizikoje atomų, kaip paskutinių nedalomų materijos struktūrinių elementų, samprata kilo iš chemijos. Tiesą sakant, fiziniai atomo tyrimai prasideda XIX amžiaus pabaigoje, kai prancūzų fizikas A. A. Becquerel atrado radioaktyvumo reiškinį, kurį sudarė spontaniškas kai kurių elementų atomų pavertimas kitų elementų atomais. 1895 metais J.Thomsonas atrado elektroną – neigiamo krūvio dalelę, kuri yra visų atomų dalis. Kadangi elektronai turi neigiamą krūvį, o atomas kaip visuma yra elektriškai neutralus, buvo manoma, kad be elektrono yra ir teigiamai įkrauta dalelė. Buvo keli atomo sandaros modeliai.

Nustatytos specifinės mikroobjektų savybės, išreikštos ir korpuskulinėmis (dalelės), ir šviesos (bangomis) savybėmis. Elementariosios dalelės yra paprasčiausi mikropasaulio objektai, sąveikaujantys kaip viena visuma. Yra žinoma daugiau nei 300 veislių. XX amžiaus pirmoje pusėje. Buvo atrastas fotonas, protonas, neutronas, vėliau – neutrinai, mezonai ir kt. Pagrindinės elementariųjų dalelių charakteristikos: masė, krūvis, vidutinė gyvavimo trukmė, kvantiniai skaičiai. Visos elementarios dalelės, absoliučiai neutralios, turi savo antidaleles – elementarias daleles, kurios turi tas pačias charakteristikas, bet skiriasi elektros krūvio ženklais. Dalelėms susidūrus, jos sunaikinamos (annipiliacija).

Atrastų elementariųjų dalelių skaičius sparčiai didėja. Jie jungiami į "šeimas" (daugiavaisius), "genus" (supermultipletus), "gentis" (hadronus, leptonus, fotonus ir kt.). Kai kurios dalelės grupuojamos pagal simetrijos principą. Pavyzdžiui, trijų dalelių (kvarkų) tripletas ir trijų antidalelių (antikvarkų) tripletas. Dvidešimtojo amžiaus pabaigoje fizika priartėjo prie darnios teorinės sistemos, paaiškinančios elementariųjų dalelių savybes, sukūrimo. Siūlomi principai, leidžiantys pateikti teorinę dalelių įvairovės, jų tarpusavio konversijų analizę ir sukurti vieningą visų tipų sąveikų teoriją.

Makropasaulis.

Gamtos tyrimo istorijoje galima išskirti du etapus: ikimokslinį ir mokslinį. Ikimokslinis, arba gamtos-filosofinis, apima laikotarpį nuo antikos iki eksperimentinio gamtos mokslo formavimosi XVI-XVII a. Stebimi gamtos reiškiniai buvo aiškinami remiantis spekuliaciniais filosofiniais principais. Tolesnei gamtos mokslų raidai reikšmingiausia buvo diskrečios materijos struktūros atomizmo samprata, pagal kurią visi kūnai susideda iš atomų – ​​mažiausių pasaulio dalelių.

Mokslinis gamtos tyrimo etapas prasideda susiformavus klasikinei mechanikai. Mokslinių pažiūrų apie materijos sandarą formavimasis siekia XVI amžių, kai G. Galilėjus padėjo pagrindą pirmajam fiziniam pasaulio paveikslui mokslo istorijoje – mechaniniam. Jis ne tik pagrindė N. Koperniko heliocentrinę sistemą ir atrado inercijos dėsnį, bet sukūrė metodiką naujam gamtos aprašymo būdui – moksliniam ir teoriniam. Jo esmė buvo ta, kad buvo nustatytos tik tam tikros fizinės ir geometrinės charakteristikos, kurios tapo mokslinių tyrimų objektu. I. Niutonas, remdamasis Galilėjaus darbais, sukūrė griežtą mokslinę mechanikos teoriją, kuri pagal tuos pačius dėsnius aprašo ir dangaus kūnų judėjimą, ir žemės objektų judėjimą. Į gamtą buvo žiūrima kaip į sudėtingą mechaninę sistemą. I. Niutono ir jo pasekėjų sukurto mechaninio pasaulio paveikslo rėmuose atsirado diskretus (korpuskulinis) tikrovės modelis. Medžiaga buvo laikoma materialia medžiaga, susidedančia iš atskirų dalelių – atomų arba korpusų. Atomai yra absoliučiai stiprūs, nedalomi, nepralaidūs, jiems būdinga masė ir svoris. Esminė Niutono pasaulio savybė buvo trimatė euklido geometrijos erdvė, kuri yra absoliučiai pastovi ir visada rami. Laikas buvo pateiktas kaip dydis, nepriklausomas nei nuo erdvės, nei nuo materijos. Judėjimas buvo laikomas judėjimu erdvėje ištisomis trajektorijomis pagal mechanikos dėsnius. Niutono pasaulio paveikslo rezultatas buvo Visatos, kaip milžiniško ir visiškai apibrėžto mechanizmo, įvaizdis, kur įvykiai ir procesai yra tarpusavyje susijusių priežasčių ir pasekmių grandinė.

Vadovaujantis Niutono mechanika, buvo sukurta hidrodinamika, elastingumo teorija, mechaninė šilumos teorija, molekulinė kinetinė teorija ir daugybė kitų, kurių pagrindu fizika pasiekė milžinišką sėkmę. Tačiau buvo dvi sritys – optiniai ir elektromagnetiniai reiškiniai, kurių nepavyko iki galo paaiškinti mechanistinio pasaulio paveikslo rėmuose.

Anglų gamtininko M. Faradėjaus eksperimentai ir anglų fiziko J. C. Maxwello teoriniai darbai galutinai sugriovė Niutono fizikos idėjas apie diskrečiąją materiją kaip vienintelę materijos rūšį ir padėjo pagrindą elektromagnetiniam pasaulio paveikslui. Elektromagnetizmo fenomeną atrado danų gamtininkas H. K. Oerstedas, pirmasis pastebėjęs magnetinį elektros srovių poveikį. Tęsdamas tyrimus šia kryptimi, M. Faradėjus atrado, kad laikinas magnetinių laukų pasikeitimas sukuria elektros srovę. M. Faradėjus padarė išvadą, kad elektros ir optikos tyrimai yra tarpusavyje susiję ir sudaro vieną lauką. Jo darbai tapo atspirties tašku J. C. Maxwello tyrimams, kurių nuopelnas slypi M. Faradėjaus idėjų apie magnetizmą ir elektrą matematinėje plėtroje. Maxwellas „išvertė“ Faradėjaus lauko linijų modelį į matematinę formulę. „Jėgų lauko“ sąvoka iš pradžių buvo sukurta kaip pagalbinė matematinė sąvoka. J.C. Maxwellas suteikė jam fizinę prasmę ir pradėjo laikyti lauką nepriklausoma fizine tikrove: „Elektromagnetinis laukas yra ta erdvės dalis, kurioje yra ir supa kūnus, esančius elektrinės arba magnetinės būsenos“.

Po G. Hertzo eksperimentų lauko samprata fizikoje galutinai įsitvirtino ne kaip pagalbinis matematinis konstruktas, o kaip objektyviai egzistuojanti fizinė tikrovė. Dėl vėlesnių revoliucinių fizikos atradimų praėjusio amžiaus pabaigoje ir šio amžiaus pradžioje buvo sunaikintos klasikinės fizikos idėjos apie materiją ir lauką kaip dvi kokybiškai unikalias materijos rūšis.

Megapasaulis.

Šiuolaikinis mokslas į megapasaulį arba erdvę žiūri kaip į sąveikaujančią ir besivystančią visų dangaus kūnų sistemą.

Visos esamos galaktikos yra įtrauktos į aukščiausios kategorijos – metagalaktikos – sistemą. Metagalaktikos matmenys yra labai dideli: kosmologinio horizonto spindulys yra 15-20 milijardų šviesmečių. Sąvokos „Visata“ ir „Metagalaktika“ yra labai artimos sąvokos: jos apibūdina tą patį objektą, bet skirtingais aspektais. Sąvoka „Visata“ reiškia visą egzistuojantį materialų pasaulį; „Metagalaktikos“ sąvoka yra tas pats pasaulis, bet jo sandaros požiūriu - kaip sutvarkyta galaktikų sistema.

Šiuolaikiniai kosmologiniai Visatos modeliai remiasi A. Einšteino bendrąja reliatyvumo teorija, pagal kurią erdvės ir laiko metriką lemia gravitacinių masių pasiskirstymas Visatoje. Jo savybes kaip visumą lemia vidutinis medžiagos tankis ir kiti specifiniai fizikiniai veiksniai. Visatos egzistavimas yra begalinis, t.y. neturi pradžios ar pabaigos, o erdvė yra beribė, bet baigtinė.

1929 metais amerikiečių astronomas E.P. Hablas atrado keistą ryšį tarp galaktikų atstumo ir greičio: visos galaktikos tolsta nuo mūsų, o greičiu, kuris didėja proporcingai atstumui – galaktikų sistema plečiasi. Visatos plėtimasis laikomas moksliškai įrodytu faktu. J. Lemaître’o teoriniais skaičiavimais, pradinės būsenos Visatos spindulys buvo 10 -12 cm, o tai savo dydžiu artima elektrono spinduliui, o tankis – 10 96 g/cm 3 . Vienoje būsenoje Visata buvo nereikšmingo dydžio mikroobjektas. Iš pradinės išskirtinės būsenos Visata persikėlė į plėtimąsi dėl Didžiojo sprogimo.

Retrospektyviniai skaičiavimai nustato Visatos amžių 13-20 milijardų metų. G.A. Gamow pasiūlė, kad medžiagos temperatūra buvo aukšta ir nukrito plečiantis Visatai. Jo skaičiavimai parodė, kad Visata savo evoliucijoje pereina tam tikrus etapus, kurių metu susidaro cheminiai elementai ir struktūros. Šiuolaikinėje kosmologijoje, siekiant aiškumo, pradinis Visatos evoliucijos etapas yra padalintas į „eras“:

Hadronų era. Sunkiosios dalelės, kurios stipriai sąveikauja;

Leptonų era. Šviesos dalelės, kurios patenka į elektromagnetinę sąveiką;

Fotonų era. Trukmė 1 milijonas metų. Didžioji masės dalis – Visatos energija – gaunama iš fotonų;

Žvaigždžių era. Atsiranda praėjus 1 milijonui metų po Visatos gimimo. Žvaigždžių eroje prasideda protožvaigždžių ir protogalaktikų formavimosi procesas.

Tada atsiveria grandiozinis Metagalaktikos struktūros formavimosi vaizdas.

Šiuolaikinėje kosmologijoje kartu su Didžiojo sprogimo hipoteze labai populiarus yra infliacinis Visatos modelis, kuriame atsižvelgiama į Visatos sukūrimą. Kūrimo idėja turi labai sudėtingą pagrindimą ir yra susijusi su kvantine kosmologija. Šis modelis aprašo Visatos evoliuciją, pradedant nuo 10–45 s nuo plėtimosi pradžios. Remiantis infliacijos hipoteze, kosminė evoliucija ankstyvojoje Visatoje pereina keletą etapų.

Visatos pradžią teoriniai fizikai apibrėžia kaip kvantinės supergravitacijos būseną, kurios spindulys yra 10–50 cm.

Infliacijos stadija. Dėl kvantinio šuolio Visata perėjo į sužadinto vakuumo būseną ir, nesant joje materijos ir spinduliuotės, intensyviai plėtėsi pagal eksponentinį dėsnį. Per šį laikotarpį buvo sukurta pačios Visatos erdvė ir laikas. Per infliacijos stadiją, trunkančią 10 -34. Visata išsipūtė nuo neįsivaizduojamai mažo 10-33 kvantinio dydžio iki neįsivaizduojamai didelio 10 1000000 cm, o tai yra daug kartų didesnis už stebimos Visatos dydį – 10 28 cm Per visą šį pradinį laikotarpį nebuvo jokios materijos arba radiacija Visatoje.

Perėjimas iš infliacijos stadijos į fotonų stadiją. Klaidingo vakuumo būsena subyrėjo, išsiskyrusi energija nukeliavo į sunkiųjų dalelių ir antidalelių gimimą, kurios, sunaikintos, suteikė galingą spinduliuotės (šviesos) blyksnį, kuris apšvietė erdvę.

Medžiagos atskyrimo nuo radiacijos stadija: po anihiliacijos likusi medžiaga tapo skaidri radiacijai, išnyko medžiagos ir spinduliuotės kontaktas. Nuo materijos atskirta spinduliuotė yra šiuolaikinis reliktinis fonas, teoriškai numatytas G. A. Gamovo ir eksperimentiškai atrastas 1965 m.

Vėliau Visatos vystymasis krypo nuo paprasčiausios vienalytės būsenos link vis sudėtingesnių struktūrų – atomų (iš pradžių vandenilio atomų), galaktikų, žvaigždžių, planetų – kūrimo, sunkiųjų elementų sintezės žvaigždžių žarnyne, įskaitant tas. būtinas gyvybei kurti, gyvybei atsirasti ir kaip kūrybos vainikas – žmogus.

Skirtumas tarp Visatos evoliucijos etapų infliaciniame modelyje ir Didžiojo sprogimo modelyje yra susijęs tik su pradiniu 10-30 s eilės etapu, tada tarp šių modelių nėra esminių skirtumų suvokiant kosminės evoliucijos etapus. .

Įvairių lygių Visata – nuo ​​įprastų elementariųjų dalelių iki milžiniškų galaktikų superspiečių – pasižymi struktūra. Šiuolaikinė Visatos struktūra yra kosminės evoliucijos, kurios metu iš protogalaktikų formavosi galaktikos, iš protožvaigždžių – žvaigždės, o iš protoplanetinių debesų – planetos, rezultatas.

Metagalaktika – tai žvaigždžių sistemų – galaktikų visuma, o jos struktūrą lemia jų pasiskirstymas erdvėje, užpildytoje itin išretintų tarpgalaktinių dujų ir prasiskverbta tarpgalaktinių spindulių. Pagal šiuolaikines koncepcijas metagalaktikai būdinga ląstelinė (tinklinė, porėta) struktūra. Metagalaktikos amžius yra artimas Visatos amžiui, nes struktūra formuojasi laikotarpiu po materijos ir radiacijos atskyrimo. Remiantis šiuolaikiniais duomenimis, metagalaktikos amžius yra 15 milijardų metų.

Galaktika yra milžiniška sistema, susidedanti iš žvaigždžių ir ūkų grupių, kurios erdvėje sudaro gana sudėtingą konfigūraciją.

Pagal formą galaktikos paprastai skirstomos į tris tipus: elipsines, spiralines ir netaisyklingas.

Žvaigždės. Dabartiniame Visatos evoliucijos etape joje esanti medžiaga daugiausia yra žvaigždžių būsenoje. 97% mūsų galaktikos materijos yra sutelkta žvaigždėse, kurios yra milžiniškos įvairaus dydžio, temperatūros ir skirtingų judėjimo savybių plazmos dariniai. Daugelis, jei ne dauguma, kitų galaktikų turi „žvaigždžių materiją“, kuri sudaro daugiau nei 99,9 % jų masės. Žvaigždžių amžius kinta gana plačiame reikšmių diapazone: nuo 15 milijardų metų, atitinkančių Visatos amžių, iki šimtų tūkstančių – pačių jauniausių. Yra žvaigždžių, kurios šiuo metu formuojasi ir yra protožvaigždinėje stadijoje, t.y. jie dar netapo tikromis žvaigždėmis. Paskutiniame evoliucijos etape žvaigždės virsta inertiškomis („negyvomis“) žvaigždėmis. Žvaigždės neegzistuoja atskirai, bet sudaro sistemas.

Saulės sistema yra dangaus kūnų grupė, kurios dydis ir fizinė struktūra labai skiriasi. Šiai grupei priklauso: Saulė, devynios didžiosios planetos, dešimtys planetinių palydovų, tūkstančiai mažų planetų (asteroidų), šimtai kometų ir nesuskaičiuojama daugybė meteoritų kūnų, judančių tiek būriais, tiek atskirų dalelių pavidalu. Visi šie kūnai yra sujungti į vieną sistemą dėl centrinio kūno – Saulės – traukos jėgos. Saulės sistema yra tvarkinga sistema, turinti savo struktūrinius dėsnius. Vieningas Saulės sistemos pobūdis pasireiškia tuo, kad visos planetos sukasi aplink Saulę ta pačia kryptimi ir beveik toje pačioje plokštumoje. Saulė, planetos, planetų palydovai sukasi aplink savo ašis ta pačia kryptimi, kuria juda savo trajektorijomis. Saulės sistemos struktūra taip pat yra natūrali: kiekviena sekanti planeta yra maždaug dvigubai toliau nuo Saulės nei ankstesnė.

Pirmąsias Saulės sistemos atsiradimo teorijas iškėlė vokiečių filosofas I. Kantas ir prancūzų matematikas P. S. Laplasas. Remiantis šia hipoteze, planetų sistema aplink Saulę susidarė dėl traukos ir atstūmimo jėgų tarp išsibarsčiusių medžiagų dalelių (ūkų), besisukančių aplink Saulę.

Žmonės jau seniai bandė rasti paaiškinimą pasaulio įvairovei ir keistenybei. Materijos ir jos struktūrinių lygių tyrimas yra būtina sąlyga pasaulėžiūrai formuotis, nepaisant to, ar ji galiausiai pasirodytų materialistinė ar idealistinė.

Visiškai akivaizdu, kad labai svarbus yra materijos sampratos apibrėžimo, pastarosios supratimo kaip neišsenkamo moksliniam pasaulio paveikslui konstruoti, mikro, makro ir mega pasaulių objektų ir reiškinių tikrovės ir pažinimo problemos sprendimo vaidmuo. .

Naudotos literatūros sąrašas

1. Vaščekinas N.P., Los V.A., Ursulas A.D. „Šiuolaikinio gamtos mokslo sampratos“, M.: MGUK, 2000 m.

2. Gorelovas A.A. „Šiuolaikinio gamtos mokslo sampratos“, M.: Aukštasis mokslas, 2006 m.

3. Kozlovas F.V. Radiacinės saugos vadovas – M.: Energoatom – leidykla, 1991 m.

4. Kriksunov E.A., Pasechnik V.V., Sidorin A.P., Ecology, M., Bustard Publishing House, 1995 m.

5. Ponnamperuma S. „Gyvybės kilmė“, M., Mir, 1999 m.

6. Sivintsevas Yu.V. Radiacija ir žmogus. - M.: Žinios, 1987 m.

7. Khotuntsev Yu.M. Ekologija ir aplinkos sauga. - M.: ASADEMA, 2002 m.

Mokymas

Reikia pagalbos studijuojant temą?

Mūsų specialistai patars arba teiks kuravimo paslaugas jus dominančiomis temomis.
Pateikite savo paraišką nurodydami temą dabar, kad sužinotumėte apie galimybę gauti konsultaciją.

Mikro-, makro- ir mega pasauliai. 4

Mikropasaulis. 5

Makropasaulis. 6

Megapasaulis. 8

SAVO TYRIMAI. 10

Mega-, makro- ir mikropasaulių sąveikos problema. 10

Didelis ir mažas. 12

Kituose moksluose dideli ir maži. 14

PRAKTINĖ DALIS. 18

Meta dalyko mokymas „Didysis ir mažas“ naudojant interaktyvią lentą 18

20 išvada

Literatūra 21

1 priedas. 22

2 priedas 23

3 priedas. 25

Įvadas.

Blezas Paskalis
Studijų kryptis.Visata yra amžina paslaptis. Žmonės jau seniai bandė rasti paaiškinimą pasaulio įvairovei ir keistenybei. Gamtos mokslai, pradėję tyrinėti materialųjį pasaulį nuo paprasčiausių materialių objektų, pereina prie sudėtingiausių giliųjų materijos struktūrų objektų, už žmogaus suvokimo ribų ir nesuderinamų su kasdienės patirties objektais, tyrimo.

Tyrimo objektas. ViduryjeXXamžiuje amerikiečių astronomas Harlow Shapley pasiūlė įdomią proporciją:

Čia žmogus yra tarsi geometrinis vidurkis tarp žvaigždžių ir atomų. Mes nusprendėme apsvarstyti šį klausimą fizikos požiūriu.

Tyrimo objektas. Moksle yra trys materijos sandaros lygiai: mikropasaulis, makropasaulis ir megapasaulis. Jų specifinės reikšmės ir ryšiai tarp jų iš esmės užtikrina mūsų Visatos struktūrinį stabilumą.

Todėl iš pažiūros abstrakčių pasaulio konstantų problema turi globalią ideologinę reikšmę. Tai yra aktualumą mūsų darbas.

Projekto tikslas : tyrinėkite mikro, makro ir mega pasaulius, raskite jų ypatybes ir ryšius.

Projekto tikslai buvo suformuoti taip:

• 
  studijuoti ir analizuoti teorinę medžiagą;
• 
  tyrinėti dėsnius, valdančius didelius ir mažus fizikos objektus;
• 
  atsekti ryšį tarp didelio ir mažo kituose moksluose;
• 
  parašyti programą „Didelis ir mažas“ metadalyko pamokai;
• 
  rinkti nuotraukų, kuriose matyti mikro-, makro- ir mega-pasaulių simetrija, rinkinys;
• 
  sudaryti knygelę „Mikro, makro ir mega pasauliai“.

Tyrimo pradžioje pateikėme hipotezė kad gamtoje egzistuoja simetrija.

Pagrindinisprojekto metodaipradėtas darbas su mokslo populiarinimo literatūra, gautos informacijos lyginamoji analizė, informacijos atranka ir sintezė, žinių šia tema populiarinimas.

Eksperimentinė įranga: interaktyvi lenta.

Darbą sudaro įvadas, teorinė ir praktinė dalys, išvados, literatūros sąrašas ir trys priedai. Projektinio darbo apimtis – 20 puslapių (be priedų).

TEORINĖ DALIS.

DI. Mendelejevas

Mikro-, makro- ir mega pasauliai.

Mikropasaulis.

Mikropasaulis – tai molekulės, atomai, elementariosios dalelės – itin mažų, tiesiogiai nepastebimų mikroobjektų pasaulis, kurio erdvinis matmuo skaičiuojamas iš 10 8 iki 10 16 cm, o tarnavimo laikas yra nuo begalybės iki 10 24 Su.

Tyrimų istorija. Senovės graikų filosofas Demokritas iškėlė atominę hipotezę apie materijos sandarą senovėje. Anglų mokslininko J. Daltono darbų dėka pradėtos tyrinėti atomo fizikinės ir cheminės savybės. XIX amžiuje D.I. Mendelejevas sukūrė cheminių elementų sistemą pagal jų atominį svorį. Fizikoje atomų, kaip paskutinių nedalomų materijos struktūrinių elementų, samprata kilo iš chemijos. Tiesą sakant, fiziniai atomo tyrimai prasideda XIX amžiaus pabaigoje, kai prancūzų fizikas A. A. Becquerel atrado radioaktyvumo reiškinį, kurį sudarė spontaniškas kai kurių elementų atomų pavertimas kitų elementų atomais. 1895 metais J.Thomsonas atrado elektroną. Kadangi elektronai turi neigiamą krūvį, o atomas kaip visuma yra elektriškai neutralus, buvo manoma, kad be elektrono yra ir teigiamai įkrauta dalelė. Buvo keli atomo sandaros modeliai.

Be to, buvo nustatytos specifinės mikroobjektų savybės, išreikštos tiek korpuskulinėmis (dalelių), tiek šviesos (bangų) savybėmis. Elementariosios dalelės yra paprasčiausi mikropasaulio objektai, sąveikaujantys kaip viena visuma. Pagrindinės elementariųjų dalelių charakteristikos: masė, krūvis, vidutinė gyvavimo trukmė, kvantiniai skaičiai.

Atrastų elementariųjų dalelių skaičius sparčiai didėja. Dvidešimtojo amžiaus pabaigoje fizika priartėjo prie darnios teorinės sistemos, paaiškinančios elementariųjų dalelių savybes, sukūrimo. Siūlomi principai, leidžiantys pateikti teorinę dalelių įvairovės, jų tarpusavio konversijų analizę ir sukurti vieningą visų tipų sąveikų teoriją.

Makropasaulis.

Tyrimų istorija. Gamtos tyrinėjimo istorijoje galima išskirti du etapus: ikimokslinį ir mokslinį, apimantį laikotarpį nuo antikos iki XVI-XVII a. Stebimi gamtos reiškiniai buvo aiškinami remiantis spekuliaciniais filosofiniais principais. Mokslinis gamtos tyrimo etapas prasideda susiformavus klasikinei mechanikai. Mokslinių pažiūrų apie materijos sandarą formavimasis siekia XVI amžių, kai G. Galilėjus padėjo pagrindą pirmajam fiziniam pasaulio paveikslui mokslo istorijoje – mechaniniam. Jis ne tik pagrindė N. Koperniko heliocentrinę sistemą ir atrado inercijos dėsnį, bet sukūrė metodiką naujam gamtos aprašymo būdui – moksliniam ir teoriniam. I. Niutonas, remdamasis Galilėjaus darbais, sukūrė griežtą mokslinę mechanikos teoriją, kuri pagal tuos pačius dėsnius aprašo ir dangaus kūnų judėjimą, ir žemės objektų judėjimą. Į gamtą buvo žiūrima kaip į sudėtingą mechaninę sistemą. Medžiaga buvo laikoma materialia medžiaga, susidedančia iš atskirų dalelių. Atomai yra stiprūs, nedalomi, nepralaidūs, jiems būdinga masė ir svoris. Esminė Niutono pasaulio savybė buvo trimatė euklido geometrijos erdvė, kuri yra absoliučiai pastovi ir visada rami. Laikas buvo pateiktas kaip dydis, nepriklausomas nei nuo erdvės, nei nuo materijos. Judėjimas buvo laikomas judėjimu erdvėje ištisomis trajektorijomis pagal mechanikos dėsnius. Šio pasaulio paveikslo rezultatas buvo Visatos, kaip milžiniško ir visiškai deterministinio mechanizmo, įvaizdis, kuriame įvykiai ir procesai yra tarpusavyje susijusių priežasčių ir pasekmių grandinė.

Vadovaujantis Niutono mechanika, buvo sukurta hidrodinamika, elastingumo teorija, mechaninė šilumos teorija, molekulinė kinetinė teorija ir daugybė kitų, kurių pagrindu fizika pasiekė milžinišką sėkmę. Tačiau buvo dvi sritys – optiniai ir elektromagnetiniai reiškiniai, kurių nepavyko iki galo paaiškinti mechanistinio pasaulio paveikslo rėmuose.

Anglų gamtininko M. Faradėjaus eksperimentai ir anglų fiziko J. C. Maxwello teoriniai darbai galutinai sugriovė Niutono fizikos idėjas apie diskrečiąją materiją kaip vienintelę materijos rūšį ir padėjo pagrindą elektromagnetiniam pasaulio paveikslui. Elektromagnetizmo fenomeną atrado danų gamtininkas H. K. Oerstedas, pirmasis pastebėjęs magnetinį elektros srovių poveikį. Tęsdamas tyrimus šia kryptimi, M. Faradėjus atrado, kad laikinas magnetinių laukų pasikeitimas sukuria elektros srovę. M. Faradėjus padarė išvadą, kad elektros ir optikos tyrimai yra tarpusavyje susiję ir sudaro vieną lauką. Jo darbai tapo atspirties tašku J. C. Maxwello tyrimams, kurių nuopelnas slypi M. Faradėjaus idėjų apie magnetizmą ir elektrą matematinėje plėtroje. Maxwellas „išvertė“ Faradėjaus lauko linijų modelį į matematinę formulę. „Jėgų lauko“ sąvoka iš pradžių buvo sukurta kaip pagalbinė matematinė sąvoka. J.C.Maxwell suteikė jai fizinę prasmę ir pradėjo laikyti lauką savarankiška fizine realybe.

Po G. Hertzo eksperimentų lauko samprata fizikoje galutinai įsitvirtino ne kaip pagalbinis matematinis konstruktas, o kaip objektyviai egzistuojanti fizinė tikrovė. Dėl vėlesnių revoliucinių fizikos atradimų praėjusio amžiaus pabaigoje ir šio amžiaus pradžioje buvo sunaikintos klasikinės fizikos idėjos apie materiją ir lauką kaip dvi kokybiškai unikalias materijos rūšis.

Megapasaulis.

Megapasaulis (planetos, žvaigždės, galaktika) – tai milžiniškų kosminių mastelių ir greičių pasaulis, kurio atstumas matuojamas šviesmečiais, o kosminių objektų gyvavimo trukmė – milijonais ir milijardais metų.

Visos esamos galaktikos yra įtrauktos į aukščiausios kategorijos – metagalaktikos – sistemą. Metagalaktikos matmenys yra labai dideli: kosmologinio horizonto spindulys yra 15-20 milijardų šviesmečių.

Tyrimų istorija.Šiuolaikiniai kosmologiniai Visatos modeliai remiasi A. Einšteino bendrąja reliatyvumo teorija, pagal kurią erdvės ir laiko metriką lemia gravitacinių masių pasiskirstymas Visatoje. Jo savybes kaip visumą lemia vidutinis medžiagos tankis ir kiti specifiniai fizikiniai veiksniai. Visatos egzistavimas yra begalinis, t.y. neturi pradžios ar pabaigos, o erdvė yra beribė, bet baigtinė.

1929 metais amerikiečių astronomas E.P. Hablas atrado keistą ryšį tarp galaktikų atstumo ir greičio: visos galaktikos tolsta nuo mūsų, o greičiu, kuris didėja proporcingai atstumui – galaktikų sistema plečiasi. Visatos plėtimasis laikomas moksliškai įrodytu faktu. J. Lemaître'o teoriniais skaičiavimais, pradinės būsenos Visatos spindulys buvo 10-12 cm, o tai savo dydžiu artima elektrono spinduliui, o tankis – 1096 g/cm3.

Retrospektyviniai skaičiavimai nustato Visatos amžių 13-20 milijardų metų. Amerikiečių fizikas G.A. Gamow pasiūlė, kad medžiagos temperatūra buvo aukšta ir nukrito plečiantis Visatai. Jo skaičiavimai parodė, kad Visata savo evoliucijoje pereina tam tikrus etapus, kurių metu susidaro cheminiai elementai ir struktūros. Šiuolaikinėje kosmologijoje, siekiant aiškumo, pradinis Visatos evoliucijos etapas yra padalintas į „eras“:

Hadronų era. Sunkiosios dalelės, kurios stipriai sąveikauja;

Leptonų era. Šviesos dalelės, kurios patenka į elektromagnetinę sąveiką;

Fotonų era. Trukmė 1 mln metų. Didžioji masės dalis – Visatos energija – gaunama iš fotonų;

Žvaigždžių era. Ateis 1 mln. metų po Visatos gimimo. Žvaigždžių eroje prasideda protožvaigždžių ir protogalaktikų formavimosi procesas.

Tada atsiveria grandiozinis Metagalaktikos struktūros formavimosi vaizdas.

Šiuolaikinėje kosmologijoje kartu su Didžiojo sprogimo hipoteze labai populiarus yra infliacinis Visatos modelis, kuriame atsižvelgiama į Visatos sukūrimą. Kūrimo idėja turi labai sudėtingą pagrindimą ir yra susijusi su kvantine kosmologija. Šis modelis aprašo Visatos evoliuciją, pradedant nuo 10 laiko 45 s po plėtros pradžios. Remiantis infliacijos hipoteze, kosminė evoliucija ankstyvojoje Visatoje pereina keletą etapų.

Skirtumas tarp infliacijos modelio ir Didžiojo sprogimo modelio Visatos evoliucijos etapų yra susijęs tik su pradiniu 10 eilės etapu. 30 c, be to, yra esminių šių modelių supratimo skirtumų. Įvairių lygių Visata – nuo ​​įprastų elementariųjų dalelių iki milžiniškų galaktikų superspiečių – pasižymi struktūra. Šiuolaikinė Visatos struktūra yra kosminės evoliucijos, kurios metu iš protogalaktikų formavosi galaktikos, iš protožvaigždžių – žvaigždės, o iš protoplanetinių debesų – planetos, rezultatas.

Pirmąsias Saulės sistemos atsiradimo teorijas iškėlė vokiečių filosofas I. Kantas ir prancūzų matematikas P. S. Laplasas. Remiantis šia hipoteze, planetų sistema aplink Saulę susidarė dėl traukos ir atstūmimo jėgų tarp išsibarsčiusių medžiagų dalelių (ūkų), besisukančių aplink Saulę.

SAVO TYRIMAI.

Mega-, makro- ir mikropasaulių sąveikos problema.

Norėdamas ištirti gyvą objektą,
Norėdami aiškiai jį suprasti,
Mokslininkas pirmiausia išvaro sielą,
Tada objektas suskaidomas į dalis
Ir jis juos mato, bet gaila: jų dvasinis ryšys
Tuo tarpu ji dingo, išskrido!
Gėtė
Prieš pereidami prie tolimesnio svarstymo, turėtume įvertinti Visatos laiko ir erdvės mastus ir kažkaip juos susieti su žmogaus vieta ir vaidmeniu bendrame pasaulio paveiksle. Pabandykime kai kurių gerai žinomų objektų ir procesų mastelius sujungti į vieną diagramą (1 pav.), kur kairėje pateikiami būdingi laikai, o dešinėje – būdingi dydžiai. Apatiniame kairiajame paveikslo kampe nurodyta minimali laiko skalė, turinti tam tikrą fizinę reikšmę. Šis laiko intervalas yra lygus 10 43 s vadinamas Planko laiku („chrononu“). Jis yra daug trumpesnis už visų mums žinomų procesų trukmę, įskaitant labai trumpalaikius elementariųjų dalelių fizikos procesus (pavyzdžiui, trumpiausio rezonanso dalelių gyvenimo trukmė yra apie 10 23 Su). Aukščiau pateiktoje diagramoje parodyta kai kurių žinomų procesų trukmė iki Visatos amžiaus.

Fizinių objektų dydžiai paveiksle svyruoja nuo 10 15 m (būdingas elementariųjų dalelių dydis) iki 10 27 m (stebimos Visatos spindulys, maždaug atitinkantis jos amžių, padaugintą iš šviesos greičio). Įdomu įvertinti padėtį, kurią mes, žmonės, užimame diagramoje. Dydžio skalėje mes esame kažkur per vidurį, esame labai dideli, palyginti su Planko ilgiu (ir daugybe eilučių didesni už elementariųjų dalelių dydį), bet labai maži visos Visatos masteliu. Kita vertus, procesų laiko skalėje žmogaus gyvenimo trukmė atrodo gana gera ir ją galima palyginti su Visatos amžiumi! Žmonės (o ypač poetai) mėgsta skųstis žmogaus egzistencijos trumpalaikiškumu, tačiau mūsų vieta laiko juostoje nėra apgailėtina ar nereikšminga. Žinoma, turėtume prisiminti, kad viskas, kas pasakyta, yra susijusi su „logaritminėmis skalėmis“, tačiau jos naudojimas atrodo visiškai pagrįstas, atsižvelgiant į tokius milžiniškus reikšmių diapazonus. Kitaip tariant, į Visatos amžių patenkančių žmonių gyvenimų skaičius yra daug mažesnis nei Plancko kartų (ar net elementariųjų dalelių gyvavimo trukmės), kurie telpa į žmogaus gyvenimo trukmę. Iš esmės mes esame gana stabilios Visatos struktūros. Kalbant apie erdvinius mastelius, mes tikrai esame kažkur skalės viduryje, dėl to mums nesuteikiama galimybė tiesioginiais pojūčiais suvokti ne itin didelius, nelabai mažus mus supančio fizinio pasaulio objektus.

Protonai ir neutronai sudaro atomų branduolius. Atomai susijungia ir sudaro molekules. Jei judėsime toliau pagal kūno dydžių skalę, tada toliau bus paprasti makrokūnai, planetos ir jų sistemos, žvaigždės, galaktikų ir metagalaktikų spiečiai, tai yra, galime įsivaizduoti perėjimą nuo mikro, makro ir mega – tiek dydis ir fizikinių procesų modeliai.

Didelis ir mažas.

Galbūt šie elektronai -
Pasauliai su penkiais žemynais
Menai, žinios, karai, sostai
Ir keturiasdešimties šimtmečių atminimas!
Vis dėlto galbūt kiekvienas atomas -
Visata su šimtu planetų.
Viskas, kas čia, suspaustame tūryje, yra
Bet ir tai, ko čia nėra.
Valerijus Bryusovas

Pagrindinė priežastis, kodėl fizikinius dėsnius suskirstėme į „dideles“ ir „mažas“ dalis, yra ta, kad bendrieji fizikinių procesų dėsniai labai didelėse ir labai mažose skalėse atrodo labai skirtingi. Niekas taip nuolat ir giliai nejaudina žmogaus, kaip laiko ir erdvės paslaptys. Žinių tikslas ir prasmė – suprasti paslėptus gamtos mechanizmus ir mūsų vietą Visatoje.

Amerikiečių astronomas Shapley pasiūlė įdomią proporciją:

x šioje proporcijoje yra asmuo, kuris yra tarsi geometrinis vidurkis tarp žvaigždžių ir atomų.

Abiejose mūsų pusėse yra neišsemiama begalybė. Negalime suprasti žvaigždžių evoliucijos neištyrę atomo branduolio. Mes negalime suprasti elementariųjų dalelių vaidmens Visatoje be žinių apie žvaigždžių evoliuciją. Mes tarsi stovime kelių, vedančių į begalybę, sankryžoje. Viename kelyje laikas yra proporcingas Visatos amžiui, kitu – nykstančiomis mažais intervalais. Tačiau niekur tai neatitinka žmogaus gyvenimo masto. Žmogus stengiasi paaiškinti Visatą visomis jos detalėmis, pažinimo ribose, technikomis ir būdais, pasitelkdamas stebėjimą, patirtį ir matematinius skaičiavimus. Mums reikia koncepcijų ir tyrimo metodų, kurių pagalba būtų galima nustatyti mokslinius faktus. O fizikos moksliniams faktams nustatyti įvedama objektyvi kiekybinė kūnų savybių ir natūralių procesų charakteristika, nepriklausoma nuo žmogaus subjektyvių jausmų. Tokių sąvokų įvedimas yra ypatingos kalbos – fizikos mokslo kalbos – kūrimo procesas. Fizikos kalba remiasi sąvokomis, vadinamomis fizikiniais dydžiais. Ir bet koks fizikinis dydis turi būti išmatuotas, nes be fizikinių dydžių matavimų nėra fizikos.

Taigi, pabandykime išsiaiškinti, kas yra fizinis dydis.Fizinis kiekis– fizinė materialaus objekto, fizikinio reiškinio, proceso savybė, kurią galima apibūdinti kiekybiškai.Fizinio kiekio vertė- šį fizikinį dydį apibūdinantis skaičius, vektorius, nurodantis matavimo vienetą, kuriuo remiantis šie skaičiai ar vektorius buvo nustatyti. Fizinio dydžio dydis – tai skaičiai, esantys fizinio dydžio reikšmėje. Išmatuoti fizinį dydį reiškia lyginti jį su kitu dydžiu, paprastai priimtu kaip matavimo vienetas. Rusų kalbos žodis „didumas“ turi šiek tiek kitokią reikšmę nei angliškas žodis „kiekis“. Ožegovo žodyne (1990) žodis „dydis“ aiškinamas kaip „objekto dydis, tūris, ilgis“. Interneto žodyno duomenimis, žodis „kiekis“ į anglų kalbą fizikoje verčiamas 11 žodžių, iš kurių 4 žodžiai labiausiai tinka reikšme: kiekis (fizinis reiškinys, savybė), vertė (vertė), suma (kiekis), dydis. (dydis, tūris).

Pažvelkime į šiuos apibrėžimus atidžiau. Paimkime, pavyzdžiui, tokią savybę kaip ilgis. Jis iš tikrųjų naudojamas daugeliui objektų apibūdinti. Mechanikoje tai yra kelio ilgis, elektra, laidininko ilgis, hidraulikoje, vamzdžio ilgis, šildymo inžinerijoje, radiatoriaus sienelės storis ir kt. Tačiau kiekvieno iš išvardytų objektų ilgio reikšmė skiriasi. Automobilio ilgis – keli metrai, bėgių bėgių kelio ilgis – daug kilometrų, o radiatoriaus sienelės storį lengviau įvertinti milimetrais. Taigi ši savybė kiekvienam objektui yra tikrai individuali, nors ilgio pobūdis visuose išvardintuose pavyzdžiuose yra vienodas.

Kituose moksluose dideli ir maži.

Pamatyk amžinybę per vieną akimirką,

Didžiulis pasaulis smėlio grūdelyje,

Vienoje saujoje – begalybė

O dangus yra gėlės puodelyje.

W. Blake'as

Literatūra.

Kokybine prasme vartojami maži ir dideli: mažas ar didelis ūgis, maža ar didelė šeima, giminės. Mažas dažniausiai priešinamas dideliam (prieštezės principas). Literatūra: mažasis žanras (apysaka, apysaka, pasaka, pasakėčia, esė, eskizas)

Yra daug patarlių ir posakių, kuriuose kontrastuojamas arba lyginamas mažas ir didelis. Prisiminkime kai kuriuos iš jų:

Maži rezultatai už didelę kainą:

• 
  Iš didelio debesies, bet mažo lašelio.
• 
  Šaudyti į žvirblius iš patrankų.

• 
  Tai tarsi granulė (adata) drambliui.

• 
  Lašas jūroje.
• 
  Adata šieno kupetoje.

• 
  Musė tepalu sugadins statinę medaus.
• 
  Negalite sutraiškyti pelės smūgiu.
• 
  Maža klaida veda į didelę nelaimę.
• 
  Mažas nuotėkis gali sunaikinti didelį laivą.
• 
  Nuo mažos kibirkšties užsidega didelė ugnis.
• 
  Maskva sudegė nuo cento žvakės.
• 
  KAMObuolys kalta akmenį (paaštrina).

Biologija.

„Žmoguje yra viskas, kas yra danguje ir žemėje, aukštesnės būtybės ir žemesnės būtybės“.
Kabala

Per žmonijos egzistavimą buvo pasiūlyta daug Visatos sandaros modelių. Hipotezių yra įvairių, ir kiekviena iš jų turi ir savo šalininkų, ir priešininkų. Šiuolaikiniame pasaulyje nėra vieno, visuotinai priimto ir suprantamo Visatos modelio. Antikos pasaulyje, skirtingai nei pas mus, buvo vienas supančio pasaulio modelis. Visata mūsų protėviams atrodė didžiulio žmogaus kūno pavidalu. Pabandykime suprasti logiką, kurios laikėsi mūsų „primityvūs“ protėviai:

• 
  Kūnas sudarytas iš organų
• 
  Organai yra pagaminti iš ląstelių
• 
  Ląstelės – iš organelių
• 
  Organelės – sudarytos iš molekulių
• 
  Molekulės – pagamintos iš atomų
• 
  Atomai sudaryti iš elementariųjų dalelių. (2 pav.).

Žinoma, yra skirtumų – jie negali neegzistuoti. Šie objektai yra visiškai skirtingomis sąlygomis. Mokslininkai stengiasi sukurti vieningą teoriją, tačiau jie negali sujungti makro ir mikro pasaulių į vieną visumą.

Galima daryti prielaidą, kad jei Saulės sistema yra atomas, tai mūsų galaktika yra molekulė. Palyginkite 5 ir 6 paveikslus. Tik nesistenkite rasti visiškų panašumų tarp šių objektų. Pasaulyje nėra net dviejų vienodų snaigių. Kiekvienas atomas, molekulė, organelė, ląstelė, organas ir žmogus turi savo individualias savybes. Visi procesai, vykstantys mūsų kūno organinių medžiagų molekulių lygyje, yra panašūs į procesus, vykstančius galaktikų lygyje. Vienintelis skirtumas yra šių objektų dydis ir laiko skalė. Galaktikos lygmenyje visi procesai vyksta daug lėčiau.

Kita šios „konstrukcijos“ „detalė“ turėtų būti organoidas. Kas yra organelės? Tai skirtingos struktūros, dydžio ir funkcijų dariniai, esantys ląstelės viduje. Jie susideda iš kelių dešimčių ar šimtų skirtingų molekulių. Jei mūsų ląstelėje esantis organoidas yra panašus į makrokosmoso organoidą, tuomet kosmose turėtume ieškoti įvairių galaktikų grupių. Tokių spiečių egzistuoja, o astronomai juos vadina galaktikų grupėmis arba šeimomis. Mūsų galaktika, Paukščių Takas, priklauso vietinei galaktikų šeimai, kurią sudaro du pogrupiai:
1. Paukščių tako pogrupis (dešinėje)
2. Andromedos ūko pogrupis (kairėje) (8 pav.).

Nereikėtų kreipti dėmesio į kai kuriuos ribosomų molekulių (8 pav.) ir vietinės grupės galaktikų (9 pav.) erdvinio išdėstymo neatitikimus. Molekulės, kaip ir galaktikos, nuolat juda tam tikrame tūryje. Ribosoma yra organelė be apvalkalo (membranos), todėl mus supančioje erdvėje nematome „tankios“ galaktikų sienos. Tačiau mes nematome Kosminių ląstelių apvalkalų.

Mūsų organelėse vykstantys procesai yra panašūs į procesus, vykstančius galaktikų grupėse ir šeimose. Tačiau Kosmose jie vyksta daug lėčiau nei pas mus. Tai, kas erdvėje suvokiama kaip sekundė, mums trunka beveik dešimt metų!

Kitas paieškos objektas buvo Kosminė ląstelė. Mūsų kūne yra daug skirtingo dydžio, struktūros ir funkcijų ląstelių. Tačiau beveik visų jų organizacijoje yra kažkas bendro. Jie susideda iš branduolio, citoplazmos, organelių ir membranos. Panašūs dariniai egzistuoja erdvėje.

Yra labai daug galaktikų, panašių į mūsų, taip pat kitų pagal formą ir dydį, spiečių. Tačiau jie visi yra sugrupuoti aplink dar didesnį galaktikų spiečius, kurių centras yra Mergelės žvaigždyne. Čia yra Kosminės ląstelės šerdis. Astronomai tokias galaktikų asociacijas vadina superspiečiais. Šiandien buvo atrasta daugiau nei penkiasdešimt tokių galaktikų superspiečių, kurios yra tokios ląstelės. Jie yra aplink mūsų galaktikų superspiečius – tolygiai visomis kryptimis.

Šiuolaikiniai teleskopai dar neprasiskverbė už šių kaimyninių galaktikų superspiečių. Tačiau, naudojant Analogijos dėsnį, plačiai naudojamą senovėje, galima daryti prielaidą, kad visi šie galaktikų superspiečiai (ląstelės) sudaro tam tikrą organą, o organų visuma sudaro patį kūną.

Štai kodėl daugelis mokslininkų kelia hipotezes, kad Visata yra ne tik žmogaus kūno panašumas, bet ir kiekvienas žmogus yra visos Visatos panašumas.

PRAKTINĖ DALIS.

Mokslinė ir techninė jaunimo kūryba –

Kelias į žiniomis grįstą visuomenę.
Mokinys supranta fizinę patirtį

Tai gerai tik tada, kai jis tai daro pats.

Bet jis tai dar geriau supranta, jei tai daro pats

prietaisas eksperimentui.

P.L.Kapitsa

Meta dalyko mokymas „Didysis ir mažas“ naudojant interaktyvią lentą.

Parodyk man ir aš prisiminsiu.

Leisk man veikti pačiam ir aš išmoksiu.

Kinijos liaudies išmintis
Dažnai prasti rezultatai paaiškinami neatidumu, kurio priežastis – mokinio nesidomėjimas. Naudojantinteraktyvi lenta,mokytojai turi galimybę pritraukti ir sėkmingai panaudoti klasės dėmesį. Kai lentoje pasirodo tekstas ar vaizdas, vienu metu mokiniui stimuliuojama kelių tipų atmintis. Studento nuolatinį darbą galime kuo efektyviau organizuoti elektroniniu būdu. Taip žymiai sutaupomas laikas, skatinamas protinės ir kūrybinės veiklos vystymasis, į savo darbą įtraukiami visi klasės mokiniai.

Programos sąsaja labai paprasta, todėl suprasti ją nebus sunku.

Programa susideda iš dviejų dalių: pagalbinės medžiagos ir užduočių rinkinio mokiniams.

Programos skiltyje

„Pagalbinės medžiagos“

galite rasti verčių lenteles; skalės, kurios gali padėti vaikams suprasti temą „eksponentas“; panašios formos, bet labai skirtingo dydžio fizinių kūnų nuotraukos ir diagramos.

INužduočių rinkinysGalite pasitikrinti mokinių žinias tema „Didelis ir mažas“. Čia yra 3 tipų užduotys: lentelės kūrimas (eilučių perkėlimas į langelius); klausimai, susiję su kėbulų masėmis (kokioje padėtyje bus montuojamos svarstyklės), užsakymo kiekiais. Pati programa gali patikrinti, ar teisingai atliktos užduotys, ir ekrane parodyti atitinkamą pranešimą.

Išvada

Darbo metu gauti rezultatai, parodė, kad simetrijos dominavimas gamtoje, visų pirma, paaiškinamas visoje Visatoje veikiančia gravitacijos jėga. Gravitacijos veikimas arba jos nebuvimas paaiškina faktą, kad tiek Visatoje plūduriuojantys kosminiai kūnai, tiek vandenyje pakibę mikroorganizmai turi aukščiausią simetrijos formą – sferinę (su bet kokiu sukimu centro atžvilgiu figūra sutampa su savimi). Visi organizmai, kurie auga prisirišę arba gyvena vandenyno dugne, tai yra organizmai, kuriems gravitacijos kryptis yra lemiama, turi simetrijos ašį (visų galimų sukimųsi aplink centrą rinkinys susiaurėja iki visų sukimų aibės). aplink vertikalią ašį). Be to, kadangi ši jėga veikia visur Visatoje, tariami kosminiai ateiviai negali būti siaučiantys monstrai, kaip kartais vaizduojami, bet būtinai turi būti simetriški.

Praktinė mūsų darbo dalis buvo metadalyko edukacinės pamokos programa „Didelis ir mažas“ naudojant interaktyvią lentą.. Naudodamiesi interaktyvia lenta, mokinio einamąjį darbą galime organizuoti elektroniniu būdu kuo efektyviau. Taip žymiai sutaupomas laikas, skatinamas protinės ir kūrybinės veiklos vystymasis, į savo darbą įtraukiami visi klasės mokiniai.

Kūrinyje yra trys paraiškos : 1) Meta dalykinės edukacinės fizikos pamokos programa naudojant interaktyvią lentą; 2) Knygelė „Fizikos lavinimo pamokos „Didelis ir mažas“; 3) Bukletas su unikaliomis nuotraukomis "Mikro-, makro- ir mega-pasauliai".

Nuorodos

1. 
   Vaščekinas N.P., Los V.A., Ursulas A.D. „Šiuolaikinio gamtos mokslo sampratos“, M.: MGUK, 2000 m.
2. 
   Gorelovas A.A. „Šiuolaikinio gamtos mokslo sampratos“, M.: Aukštasis mokslas, 2006 m.
3. 
   Kozlovas F.V. Radiacinės saugos vadovas – M.: Energoatom – leidykla, 1991 m.
4. 
   Kriksunov E.A., Pasechnik V.V., Sidorin A.P., Ecology, M., Bustard Publishing House, 1995 m.
5. 
   Ponnamperuma S. „Gyvybės kilmė“, M., Mir, 1999 m.
6. 
   Sivintsevas Yu.V. Radiacija ir žmogus. - M.: Žinios, 1987 m.
7. 
   Khotuntsev Yu.M. Ekologija ir aplinkos sauga. - M.: ASADEMA, 2002 m.
8. 
   Gorelovas A.A. Šiuolaikinio gamtos mokslo sampratos. – M.: Centras, 1998 m.
9. 
   Gorbačiovas V.V. Šiuolaikinės gamtos mokslų sampratos: vadovėlis. pašalpa universiteto studentams. – M., 2005. – 672 p.
10. 
    Karpenkovas S.Kh. Šiuolaikinio gamtos mokslo sampratos – M.: 1997 m.
11. 
    Kvasova I.I. Kurso „Filosofijos įvadas“ vadovėlis, 1990 m.
12. 
    Lavrenko V.N. Šiuolaikinio gamtos mokslo sampratos - M.: UNITI.
13. 
    L. Š i f f, šeš. „Naujausios gravitacijos problemos“, M., 1961 m.
14. 
    Taip, B. Zeldovičius, Vopr. kosmogonija, IX t., M., 1963 m.
15. 
    B. Pontecorvo, Ya Smorodinsky, JETP, 41, 239, 1961 m.
16. 
    B. Pontecorvo, Vopr. kosmogonija, IX t., M., 1963 m.
17. 
    W. Pauli, šeš. „Nielsas Bohras ir fizikos raida“, M., 1958 m.
18. 
    R. Jostas. Šešt. „XX amžiaus teorinė fizika“, M., 1962 m.
19. 
    R. Marshak, E. Sudershan, Įvadas į elementariųjų dalelių fiziką, M. 1962 m.
20. 
    E. Goršunova,A. Tarazanovas, I. Afanasjeva„Didžioji kelionė į kosmosą“, 2011 m

1 priedas.

Užduotis metadalyko pamokai tema „Didelis ir mažas“

naudojant interaktyvią lentą
Ne žvaigždžių pasaulio platybės kelia susižavėjimą,

ir žmogus, kuris jį išmatavo.

Blezas Paskalis

Fizinis kiekis – ____________________________________________________________

_________________________________________________________________________
Išmatuokite fizinį dydį - _____________________________________________________________

__________________________________________________________________________

2 priedas.

Laiko intervalų diapazonas Visatoje

Masių diapazonas Visatoje

3 priedas.

2 pav. Žmogaus kūno sandara

Kaip sakoma, „rask skirtumus“. Esmė net ne išoriniame šių objektų panašume, nors tai akivaizdu. Anksčiau mes lyginome elektronus su planetomis, bet turėjome juos lyginti su kometomis.

7 pav. Visatos sandara.

Ryžiai. 12 Nervinis audinys	Ryžiai. 13 Ankstyvoji saulės sistema
Ryžiai. 14 Visatos nuotraukų iš teleskopo Hablas	Ryžiai. 15 pirmuonių ląstelių vystymosi stadijų

Ryžiai. 16 Scheminis ląstelės vaizdas	Ryžiai. 17 Žemės sandara	18 pav. Žemė

4 priedas.

FOTO REPORTAŽAS

NTTM ZAO 2012 m

2011 m. visos Rusijos mokslo festivalis

Stovas „Mikro, makro ir mega pasauliai“



„Didžioji kosminė kelionė“




Stendas „Didžioji kosminė kelionė“

Mūsų knygelės.

Mikro-, makro- ir megapasauliai.

Materija yra begalinis visų pasaulyje egzistuojančių objektų ir sistemų rinkinys, bet kokių savybių, ryšių, santykių ir judėjimo formų substratas. Idėjų apie materialaus pasaulio sandarą pagrindas yra sisteminis požiūris, pagal kurį bet kuris materialaus pasaulio objektas, ar tai būtų atomas, planeta, organizmas ar galaktika, gali būti laikomas sudėtingu dariniu, įskaitant sudedamąsias dalis, suskirstytas į vientisumas.

Šiuolaikinis mokslas išskiria tris pasaulio struktūrinius lygius.

Mikropasaulis – tai molekulės, atomai, elementarios dalelės – itin mažų, tiesiogiai nepastebimų mikroobjektų pasaulis, kurių erdvinė įvairovė skaičiuojama nuo 10 -8 iki 10 -16 cm, o gyvavimo trukmė – nuo ​​begalybės iki 10 -24 s.

Makropasaulis – tai stabilių formų ir dydžių, proporcingų žmogui, pasaulis, taip pat kristaliniai molekulių, organizmų, organizmų bendrijų kompleksai; makroobjektų pasaulis, kurio matmuo prilygsta žmogaus patirties mastui: erdviniai dydžiai išreiškiami milimetrais, centimetrais ir kilometrais, o laikas – sekundėmis, minutėmis, valandomis, metais.

Megapasaulis yra planetos, žvaigždžių kompleksai, galaktikos, metagalaktikos – milžiniškų kosminių mastelių ir greičių pasaulis, kurio atstumas matuojamas šviesmečiais, o kosminių objektų gyvavimo trukmė – milijonais ir milijardais metų.

Ir nors šie lygiai turi savo specifinius dėsnius, mikro, makro ir mega pasauliai yra glaudžiai tarpusavyje susiję.

Mikroskopiniu lygmeniu fizika šiandien tiria procesus, vykstančius nuo 10 iki minus aštuonioliktosios cm laipsnio, per laiką nuo 10 iki minus dvidešimt sekundžių laipsnio s. Megapasaulyje mokslininkai instrumentais fiksuoja objektus, nutolusius nuo mūsų maždaug 9-12 milijardų šviesmečių atstumu.

Mikropasaulis.

Antikoje Demokritas iškėlė atominę materijos sandaros hipotezę. J. Daltono darbų dėka pradėtos tyrinėti atomo fizikinės ir cheminės savybės. XIX amžiuje D.I. Mendelejevas sukūrė cheminių elementų sistemą pagal jų atominį svorį.

Fizikoje atomų, kaip paskutinių nedalomų materijos struktūrinių elementų, samprata kilo iš chemijos. Tiesą sakant, fiziniai atomo tyrimai prasideda XIX amžiaus pabaigoje, kai prancūzų fizikas A. A. Becquerel atrado radioaktyvumo reiškinį, kurį sudarė spontaniškas kai kurių elementų atomų pavertimas kitų elementų atomais. 1895 metais J.Thomsonas atrado elektroną – neigiamo krūvio dalelę, kuri yra visų atomų dalis. Kadangi elektronai turi neigiamą krūvį, o atomas kaip visuma yra elektriškai neutralus, buvo manoma, kad be elektrono yra ir teigiamai įkrauta dalelė. Buvo keli atomo sandaros modeliai.

Nustatytos specifinės mikroobjektų savybės, išreikštos ir korpuskulinėmis (dalelės), ir šviesos (bangomis) savybėmis. Elementariosios dalelės yra paprasčiausi mikropasaulio objektai, sąveikaujantys kaip viena visuma. Yra žinoma daugiau nei 300 veislių. XX amžiaus pirmoje pusėje. Buvo atrastas fotonas, protonas, neutronas, vėliau – neutrinai, mezonai ir kt. Pagrindinės elementariųjų dalelių charakteristikos: masė, krūvis, vidutinė gyvavimo trukmė, kvantiniai skaičiai. Visos elementarios dalelės, absoliučiai neutralios, turi savo antidaleles – elementarias daleles, kurios turi tas pačias charakteristikas, bet skiriasi elektros krūvio ženklais. Dalelėms susidūrus, jos sunaikinamos (annipiliacija).

Atrastų elementariųjų dalelių skaičius sparčiai didėja. Jie jungiami į "šeimas" (daugiavaisius), "genus" (supermultipletus), "gentis" (hadronus, leptonus, fotonus ir kt.). Kai kurios dalelės grupuojamos pagal simetrijos principą. Pavyzdžiui, trijų dalelių (kvarkų) tripletas ir trijų antidalelių (antikvarkų) tripletas. Dvidešimtojo amžiaus pabaigoje fizika priartėjo prie darnios teorinės sistemos, paaiškinančios elementariųjų dalelių savybes, sukūrimo. Siūlomi principai, leidžiantys pateikti teorinę dalelių įvairovės, jų tarpusavio konversijų analizę ir sukurti vieningą visų tipų sąveikų teoriją.

Makropasaulis.

Gamtos tyrimo istorijoje galima išskirti du etapus: ikimokslinį ir mokslinį. Ikimokslinis, arba gamtos-filosofinis, apima laikotarpį nuo antikos iki eksperimentinio gamtos mokslo formavimosi XVI-XVII a. Stebimi gamtos reiškiniai buvo aiškinami remiantis spekuliaciniais filosofiniais principais. Tolesnei gamtos mokslų raidai reikšmingiausia buvo diskrečios materijos struktūros atomizmo samprata, pagal kurią visi kūnai susideda iš atomų – ​​mažiausių pasaulio dalelių.

Mokslinis gamtos tyrimo etapas prasideda susiformavus klasikinei mechanikai. Mokslinių pažiūrų apie materijos sandarą formavimasis siekia XVI amžių, kai G. Galilėjus padėjo pagrindą pirmajam fiziniam pasaulio paveikslui mokslo istorijoje – mechaniniam. Jis ne tik pagrindė N. Koperniko heliocentrinę sistemą ir atrado inercijos dėsnį, bet sukūrė metodiką naujam gamtos aprašymo būdui – moksliniam ir teoriniam. Jo esmė buvo ta, kad buvo nustatytos tik tam tikros fizinės ir geometrinės charakteristikos, kurios tapo mokslinių tyrimų objektu. I. Niutonas, remdamasis Galilėjaus darbais, sukūrė griežtą mokslinę mechanikos teoriją, kuri pagal tuos pačius dėsnius aprašo ir dangaus kūnų judėjimą, ir žemės objektų judėjimą. Į gamtą buvo žiūrima kaip į sudėtingą mechaninę sistemą. I. Niutono ir jo pasekėjų sukurto mechaninio pasaulio paveikslo rėmuose atsirado diskretus (korpuskulinis) tikrovės modelis. Medžiaga buvo laikoma materialia medžiaga, susidedančia iš atskirų dalelių – atomų arba korpusų. Atomai yra absoliučiai stiprūs, nedalomi, nepralaidūs, jiems būdinga masė ir svoris. Esminė Niutono pasaulio savybė buvo trimatė euklido geometrijos erdvė, kuri yra absoliučiai pastovi ir visada rami. Laikas buvo pateiktas kaip dydis, nepriklausomas nei nuo erdvės, nei nuo materijos. Judėjimas buvo laikomas judėjimu erdvėje ištisomis trajektorijomis pagal mechanikos dėsnius. Niutono pasaulio paveikslo rezultatas buvo Visatos, kaip milžiniško ir visiškai apibrėžto mechanizmo, įvaizdis, kur įvykiai ir procesai yra tarpusavyje susijusių priežasčių ir pasekmių grandinė.

Vadovaujantis Niutono mechanika, buvo sukurta hidrodinamika, elastingumo teorija, mechaninė šilumos teorija, molekulinė kinetinė teorija ir daugybė kitų, kurių pagrindu fizika pasiekė milžinišką sėkmę. Tačiau buvo dvi sritys – optiniai ir elektromagnetiniai reiškiniai, kurių nepavyko iki galo paaiškinti mechanistinio pasaulio paveikslo rėmuose.

Anglų gamtininko M. Faradėjaus eksperimentai ir anglų fiziko J. C. Maxwello teoriniai darbai galutinai sugriovė Niutono fizikos idėjas apie diskrečiąją materiją kaip vienintelę materijos rūšį ir padėjo pagrindą elektromagnetiniam pasaulio paveikslui. Elektromagnetizmo fenomeną atrado danų gamtininkas H. K. Oerstedas, pirmasis pastebėjęs magnetinį elektros srovių poveikį. Tęsdamas tyrimus šia kryptimi, M. Faradėjus atrado, kad laikinas magnetinių laukų pasikeitimas sukuria elektros srovę. M. Faradėjus padarė išvadą, kad elektros ir optikos tyrimai yra tarpusavyje susiję ir sudaro vieną lauką. Jo darbai tapo atspirties tašku J. C. Maxwello tyrimams, kurių nuopelnas slypi M. Faradėjaus idėjų apie magnetizmą ir elektrą matematinėje plėtroje. Maxwellas „išvertė“ Faradėjaus lauko linijų modelį į matematinę formulę. „Jėgų lauko“ sąvoka iš pradžių buvo sukurta kaip pagalbinė matematinė sąvoka. J.C. Maxwellas suteikė jam fizinę prasmę ir pradėjo laikyti lauką nepriklausoma fizine tikrove: „Elektromagnetinis laukas yra ta erdvės dalis, kurioje yra ir supa kūnus, esančius elektrinės arba magnetinės būsenos“.

Po G. Hertzo eksperimentų lauko samprata fizikoje galutinai įsitvirtino ne kaip pagalbinis matematinis konstruktas, o kaip objektyviai egzistuojanti fizinė tikrovė. Dėl vėlesnių revoliucinių fizikos atradimų praėjusio amžiaus pabaigoje ir šio amžiaus pradžioje buvo sunaikintos klasikinės fizikos idėjos apie materiją ir lauką kaip dvi kokybiškai unikalias materijos rūšis.

Megapasaulis.

Visos esamos galaktikos yra įtrauktos į aukščiausios kategorijos – metagalaktikos – sistemą. Metagalaktikos matmenys yra labai dideli: kosmologinio horizonto spindulys yra 15-20 milijardų šviesmečių. Sąvokos „Visata“ ir „Metagalaktika“ yra labai artimos sąvokos: jos apibūdina tą patį objektą, bet skirtingais aspektais. Sąvoka „Visata“ reiškia visą egzistuojantį materialų pasaulį; „Metagalaktikos“ sąvoka yra tas pats pasaulis, bet jo sandaros požiūriu - kaip sutvarkyta galaktikų sistema.

Šiuolaikiniai kosmologiniai Visatos modeliai remiasi A. Einšteino bendrąja reliatyvumo teorija, pagal kurią erdvės ir laiko metriką lemia gravitacinių masių pasiskirstymas Visatoje. Jo savybes kaip visumą lemia vidutinis medžiagos tankis ir kiti specifiniai fizikiniai veiksniai. Visatos egzistavimas yra begalinis, t.y. neturi pradžios ar pabaigos, o erdvė yra beribė, bet baigtinė.

1929 metais amerikiečių astronomas E.P. Hablas atrado keistą ryšį tarp galaktikų atstumo ir greičio: visos galaktikos tolsta nuo mūsų, o greičiu, kuris didėja proporcingai atstumui – galaktikų sistema plečiasi. Visatos plėtimasis laikomas moksliškai įrodytu faktu. J. Lemaître’o teoriniais skaičiavimais, pradinės būsenos Visatos spindulys buvo 10 -12 cm, o tai savo dydžiu artima elektrono spinduliui, o tankis – 10 96 g/cm 3 . Vienoje būsenoje Visata buvo nereikšmingo dydžio mikroobjektas. Iš pradinės išskirtinės būsenos Visata persikėlė į plėtimąsi dėl Didžiojo sprogimo.

Retrospektyviniai skaičiavimai nustato Visatos amžių 13-20 milijardų metų. G.A. Gamow pasiūlė, kad medžiagos temperatūra buvo aukšta ir nukrito plečiantis Visatai. Jo skaičiavimai parodė, kad Visata savo evoliucijoje pereina tam tikrus etapus, kurių metu susidaro cheminiai elementai ir struktūros. Šiuolaikinėje kosmologijoje, siekiant aiškumo, pradinis Visatos evoliucijos etapas yra padalintas į „eras“:

Hadronų era. Sunkiosios dalelės, kurios stipriai sąveikauja;

Leptonų era. Šviesos dalelės, kurios patenka į elektromagnetinę sąveiką;

Fotonų era. Trukmė 1 milijonas metų. Didžioji masės dalis – Visatos energija – gaunama iš fotonų;

Žvaigždžių era. Atsiranda praėjus 1 milijonui metų po Visatos gimimo. Žvaigždžių eroje prasideda protožvaigždžių ir protogalaktikų formavimosi procesas.

Tada atsiveria grandiozinis Metagalaktikos struktūros formavimosi vaizdas.

Šiuolaikinėje kosmologijoje kartu su Didžiojo sprogimo hipoteze labai populiarus yra infliacinis Visatos modelis, kuriame atsižvelgiama į Visatos sukūrimą. Kūrimo idėja turi labai sudėtingą pagrindimą ir yra susijusi su kvantine kosmologija. Šis modelis aprašo Visatos evoliuciją, pradedant nuo 10–45 s nuo plėtimosi pradžios. Remiantis infliacijos hipoteze, kosminė evoliucija ankstyvojoje Visatoje pereina keletą etapų.

Visatos pradžią teoriniai fizikai apibrėžia kaip kvantinės supergravitacijos būseną, kurios spindulys yra 10–50 cm.

Infliacijos stadija. Dėl kvantinio šuolio Visata perėjo į sužadinto vakuumo būseną ir, nesant joje materijos ir spinduliuotės, intensyviai plėtėsi pagal eksponentinį dėsnį. Per šį laikotarpį buvo sukurta pačios Visatos erdvė ir laikas. Per infliacijos stadiją, trunkančią 10 -34. Visata išsipūtė nuo neįsivaizduojamai mažo 10-33 kvantinio dydžio iki neįsivaizduojamai didelio 10 1000000 cm, o tai yra daug kartų didesnis už stebimos Visatos dydį – 10 28 cm Per visą šį pradinį laikotarpį nebuvo jokios materijos arba radiacija Visatoje.

Perėjimas iš infliacijos stadijos į fotonų stadiją. Klaidingo vakuumo būsena subyrėjo, išsiskyrusi energija nukeliavo į sunkiųjų dalelių ir antidalelių gimimą, kurios, sunaikintos, suteikė galingą spinduliuotės (šviesos) blyksnį, kuris apšvietė erdvę.

Medžiagos atskyrimo nuo radiacijos stadija: po anihiliacijos likusi medžiaga tapo skaidri radiacijai, išnyko medžiagos ir spinduliuotės kontaktas. Nuo materijos atskirta spinduliuotė yra šiuolaikinis reliktinis fonas, teoriškai numatytas G. A. Gamovo ir eksperimentiškai atrastas 1965 m.

Vėliau Visatos vystymasis krypo nuo paprasčiausios vienalytės būsenos link vis sudėtingesnių struktūrų – atomų (iš pradžių vandenilio atomų), galaktikų, žvaigždžių, planetų – kūrimo, sunkiųjų elementų sintezės žvaigždžių žarnyne, įskaitant tas. būtinas gyvybei kurti, gyvybei atsirasti ir kaip kūrybos vainikas – žmogus.

Skirtumas tarp Visatos evoliucijos etapų infliaciniame modelyje ir Didžiojo sprogimo modelyje yra susijęs tik su pradiniu 10-30 s eilės etapu, tada tarp šių modelių nėra esminių skirtumų suvokiant kosminės evoliucijos etapus. .

Įvairių lygių Visata – nuo ​​įprastų elementariųjų dalelių iki milžiniškų galaktikų superspiečių – pasižymi struktūra. Šiuolaikinė Visatos struktūra yra kosminės evoliucijos, kurios metu iš protogalaktikų formavosi galaktikos, iš protožvaigždžių – žvaigždės, o iš protoplanetinių debesų – planetos, rezultatas.

Metagalaktika – tai žvaigždžių sistemų – galaktikų visuma, o jos struktūrą lemia jų pasiskirstymas erdvėje, užpildytoje itin išretintų tarpgalaktinių dujų ir prasiskverbta tarpgalaktinių spindulių. Pagal šiuolaikines koncepcijas metagalaktikai būdinga ląstelinė (tinklinė, porėta) struktūra. Metagalaktikos amžius yra artimas Visatos amžiui, nes struktūra formuojasi laikotarpiu po materijos ir radiacijos atskyrimo. Remiantis šiuolaikiniais duomenimis, metagalaktikos amžius yra 15 milijardų metų.

Galaktika yra milžiniška sistema, susidedanti iš žvaigždžių ir ūkų grupių, kurios erdvėje sudaro gana sudėtingą konfigūraciją.

Pagal formą galaktikos paprastai skirstomos į tris tipus: elipsines, spiralines ir netaisyklingas.

Saulės sistema yra dangaus kūnų grupė, kurios dydis ir fizinė struktūra labai skiriasi. Šiai grupei priklauso: Saulė, devynios didžiosios planetos, dešimtys planetinių palydovų, tūkstančiai mažų planetų (asteroidų), šimtai kometų ir nesuskaičiuojama daugybė meteoritų kūnų, judančių tiek būriais, tiek atskirų dalelių pavidalu. Visi šie kūnai yra sujungti į vieną sistemą dėl centrinio kūno – Saulės – traukos jėgos. Saulės sistema yra tvarkinga sistema, turinti savo struktūrinius dėsnius. Vieningas Saulės sistemos pobūdis pasireiškia tuo, kad visos planetos sukasi aplink Saulę ta pačia kryptimi ir beveik toje pačioje plokštumoje. Saulė, planetos, planetų palydovai sukasi aplink savo ašis ta pačia kryptimi, kuria juda savo trajektorijomis. Saulės sistemos struktūra taip pat yra natūrali: kiekviena sekanti planeta yra maždaug dvigubai toliau nuo Saulės nei ankstesnė.

Pirmąsias Saulės sistemos atsiradimo teorijas iškėlė vokiečių filosofas I. Kantas ir prancūzų matematikas P. S. Laplasas. Remiantis šia hipoteze, planetų sistema aplink Saulę susidarė dėl traukos ir atstūmimo jėgų tarp išsibarsčiusių medžiagų dalelių (ūkų), besisukančių aplink Saulę.

Žmonės jau seniai bandė rasti paaiškinimą pasaulio įvairovei ir keistenybei. Materijos ir jos struktūrinių lygių tyrimas yra būtina sąlyga pasaulėžiūrai formuotis, nepaisant to, ar ji galiausiai pasirodytų materialistinė ar idealistinė.

Visiškai akivaizdu, kad labai svarbus yra materijos sampratos apibrėžimo, pastarosios supratimo kaip neišsenkamo moksliniam pasaulio paveikslui konstruoti, mikro, makro ir mega pasaulių objektų ir reiškinių tikrovės ir pažinimo problemos sprendimo vaidmuo. .

Naudotos literatūros sąrašas

1. Vaščekinas N.P., Los V.A., Ursulas A.D. „Šiuolaikinio gamtos mokslo sampratos“, M.: MGUK, 2000 m.

2. Gorelovas A.A. „Šiuolaikinio gamtos mokslo sampratos“, M.: Aukštasis mokslas, 2006 m.

3. Kozlovas F.V. Radiacinės saugos vadovas – M.: Energoatom – leidykla, 1991 m.

4. Kriksunov E.A., Pasechnik V.V., Sidorin A.P., Ecology, M., Bustard Publishing House, 1995 m.

5. Ponnamperuma S. „Gyvybės kilmė“, M., Mir, 1999 m.

6. Sivintsevas Yu.V. Radiacija ir žmogus. - M.: Žinios, 1987 m.

7. Khotuntsev Yu.M. Ekologija ir aplinkos sauga. - M.: ASADEMA, 2002 m.

Mikropasaulis – tai molekulės, atomai, elementarios dalelės – itin mažų, tiesiogiai nepastebimų mikroobjektų pasaulis, kurių erdvinė įvairovė skaičiuojama nuo 10-8 iki 10-16 cm, o gyvavimo trukmė – nuo ​​begalybės iki 10-24 s.

Priešdėlis „mikro“ reiškia labai mažus dydžius. Taigi galime sakyti, kad mikrokosmosas yra kažkas mažo. Filosofijoje žmogus tiriamas kaip mikrokosmosas, o fizikoje – šiuolaikinio gamtos mokslo sampratos, molekulės – kaip mikrokosmosas.

Mikropasaulis turi savo ypatybes, kurias galima išreikšti taip:

• 1) žmonių naudojamus atstumo vienetus (m, km ir pan.) naudoti tiesiog beprasmiška;
• 2) taip pat beprasmiška naudoti žmogaus svorio matavimo vienetus (g, kg, svarai ir kt.).

Kadangi buvo nustatyta, kad atstumo ir svorio vienetus naudoti mikropasaulio objektų atžvilgiu beprasmiška, natūraliai reikėjo išrasti naujus matavimo vienetus. Taigi atstumai tarp artimiausių žvaigždžių ir planetų matuojami ne kilometrais, o šviesmečiais. Šviesmetis yra atstumas, kurį saulės šviesa nukeliauja per vienerius Žemės metus.

Mikropasaulio tyrimas kartu su megapasaulio tyrimu prisidėjo prie Niutono teorijos žlugimo. Taip buvo sugriautas mechanistinis pasaulio vaizdas.

1927 metais Nielsas Bohras įnešė dar vieną indėlį į mokslo raidą: suformulavo papildomumo principą. Šio principo suformulavimo priežastis buvo dvilypė šviesos prigimtis (vadinamasis šviesos bangos ir dalelės dvilypumas). Pats Bohras teigė, kad šio principo atsiradimas buvo susijęs su mikropasaulio tyrinėjimu iš makrokosmoso. Tai pateisindamas jis nurodė šiuos dalykus:

• 1) mikropasaulio reiškinius buvo bandoma paaiškinti sąvokomis, kurios buvo sukurtos tiriant makropasaulį;
• 2) žmogaus sąmonėje iškilo sunkumų, susijusių su egzistencijos padalijimu į subjektą ir objektą;
• 3) stebėdami ir aprašydami mikropasaulio reiškinius negalime abstrahuotis nuo reiškinių, susijusių su stebėtojo makropasauliu ir stebėjimo priemonėmis.

Nielsas Bohras teigė, kad „komplementarumo principas“ tinka tiek mikropasaulio, tiek kitų mokslų (ypač psichologijos) tyrimams.

Apibendrinant šį klausimą, verta pasakyti, kad mikrokosmosas yra mūsų makrokosmoso pagrindas. Taip pat moksle galime išskirti „mikropasaulį“. Arba, kitaip tariant, nanopasaulis. Nanopasaulis, priešingai nei mikropasaulis, yra šviesos, tiksliau, viso elektromagnetinių procesų spektro, nešėjas, pagrindas, palaikantis elementariųjų dalelių struktūrą, fundamentalias sąveikas ir daugumą šiuolaikiniam mokslui žinomų reiškinių.

Taigi mus supantys objektai, kaip ir pats žmogaus kūnas, nėra viena visuma. Visa tai susideda iš „dalių“, t.y. molekulių. Molekulės savo ruožtu taip pat skirstomos į mažesnes sudedamąsias dalis – atomus. Atomai, savo ruožtu, taip pat skirstomi į dar mažesnes sudedamąsias dalis, kurios vadinamos elementariosiomis dalelėmis.

Visa ši sistema gali būti laikoma namu ar pastatu. Pastatas nėra vientisas, nes pastatytas, tarkime, iš plytų mūro, o mūrijimas – tiesiogiai iš plytų ir cemento skiedinio. Jei plyta pradeda griūti, tada, žinoma, visa konstrukcija sugrius. Taip pat ir mūsų Visata – jos sunaikinimas, jei tai apskritai įvyks, taip pat prasidės nanopasaulyje ir mikropasaulyje.

Makropasaulis.

Natūralu, kad yra objektų, kurių dydis yra daug didesnis nei mikropasaulio objektai (t. y. atomai ir molekulės). Šie objektai sudaro makrokosmosą. Makropasaulyje „gyvena“ tik tie objektai, kurie savo dydžiu prilygsta žmogaus dydžiui. Makrokosmoso objektu galima laikyti ir patį žmogų. Ir, žinoma, žmogus yra svarbiausias makrokosmoso komponentas.

Kas yra žmogus? Antikos filosofas Platonas kartą pasakė, kad žmogus yra dvikojis gyvūnas be plunksnų. Atsakydami į tai, priešininkai atnešė jam nuskintą gaidį ir pasakė: štai, Platonai, tavo žmogau! Asmens, kaip makrokosmoso objekto, tyrimas jo fizinių duomenų požiūriu yra neteisingas.

Visų pirma pažymime, kad žmogus yra visuma skirtingų sistemų: kraujotakos, nervų, raumenų, skeleto ir kt. Tačiau be to, vienas iš žmogaus komponentų yra jo energija, glaudžiai susijusi su fiziologija. . Be to, energiją galima vertinti dviem prasmėmis:

• 1) kaip judėjimas ir gebėjimas dirbti;
• 2) asmens „mobilumas“, jo veikla.

Energija taip pat vadinama aura arba chi. Energija (arba aura), kaip ir fizinis kūnas, gali būti vystoma ir stiprinama.

Nervų sistema, raumenų sistema, kitos sistemos, energija nėra visi žmogaus komponentai. Svarbiausias „komponentas“ yra sąmonė. Kas yra sąmonė? Kur jis yra? Ar gali paliesti, laikyti rankose, žiūrėti?

Atsakymų į šiuos klausimus vis dar nėra ir greičiausiai nebus. Sąmonė yra nematerialus objektas. Sąmonės negalima paimti ir atskirti nuo žmogaus – ji neatsiejama.

Tačiau tuo pat metu galime pabandyti nustatyti sudedamąsias dalis, kurios sudaro žmogaus sąmonę:

• 1) intelektas;
• 2) pasąmonė;
• 3) viršsąmonė.

Intelektas yra žmogaus mąstymas ir protiniai gebėjimai. Psichologai teigia, kad pagrindinė intelekto funkcija yra atmintis. Iš tiesų, neįsivaizduojame, kas nutiktų mums, jei visai neturėtume atminties. Kiekvieną rytą pabudęs žmogus imdavo galvoti: kas aš toks? Ką aš čia veikiu? Kas mane supa? ir tt

Visi mūsų „darbiniai“ įgūdžiai priklauso pasąmonei. Įgūdžiai susideda iš pasikartojančių ir monotoniškų veiksmų. Norint iliustruoti, kas yra įgūdžiai, pakanka prisiminti, kad mokame rašyti ir skaityti. Pamatę kažkokį tekstą, nesusimąstome: kokia čia raidė, o koks čia ženklas? Mes paprasčiausiai sujungiame raides į žodžius, o žodžius į sakinius.

Supersąmonė. Supersąmonė pirmiausia reiškia žmogaus sielą.

Siela taip pat yra nematerialus objektas (jos negalima matyti ar laikyti rankose). Visai neseniai buvo paskelbta, kad mokslininkai išsiaiškino, kiek sveria siela. Kai kurie mokslininkai teigia, kad žmogaus mirties momentu jo svoris šiek tiek sumažėja, tai yra, žmogaus siela išskrenda. Tačiau šis teiginys yra nepagrįstas, nes koks protingas gydytojas pasodins mirštantįjį ant svarstyklių ir sėdės laukdamas, kol pacientas mirs? Hipokrato priesaika, kurią duoda kiekvienas norintis gydytojas, sako nepakenkti žmogui. Gydytojas nesėdės, o išgelbės žmogaus gyvybę. Ir apskritai neįmanoma sužinoti sielos svorio, nes nematerialūs objektai neturi svorio.

Žmogaus siela yra religinė vertybė. Visų pasaulio religijų tikslas yra suteikti žmonėms galimybę išgelbėti savo sielas po mirties (tai yra gyventi amžinai po fizinės mirtingojo sielos apvalkalo – žmogaus kūno – mirties). Kovą už sielą visada veda gėris ir blogis. Pavyzdžiui, krikščionybėje tai yra Dievas ir Šėtonas.

Jei mikropasaulis yra pasaulis tų objektų, kurie netelpa žmogaus matavimo vienetų, makropasaulis yra objektų, kuriuos galima palyginti su žmogaus matavimo vienetais, pasaulis, tai megapasaulis yra neproporcingai didesnių už žmones pasaulis.

Gamtos mokslų objektas yra gamta, tai yra visas mus supantis pasaulis. Pati bendriausia sąvoka, apimanti visą materialų pasaulį, yra „visatos“ sąvoka. Siauresnę prasme Visata suprantama kaip mus supantis megapasaulis – rinkinys makroskopinių kūnų ir jų astronominio (tai yra milžiniško) masto sistemos – tai fizinės sistemos, susidedančios iš daugybės dalelių (atomų ir molekulių). sistemos, kosminės dujos, dulkės, elektromagnetiniai laukai, kosminės elementarios dalelės, laikomos viena visuma, kuriai taikomas bendras dėsnis. Žodžio „kosmosas“ graikiškai reiškia „tvarka, harmonija, grožis“. Šis žodis yra susijęs su žodžiu „kosmetika“, kurio reikšmė yra „menas papuošti Visatą kaip harmoningą, sutvarkytą sistemą, kurią senovės graikų mokslininkas Pitagoras vadina kosmosu“. kaip „visatos“ sąvokos sinonimą. Populiariojoje literatūroje „kosminis“ labai dažnai kontrastuojamas su „žemišku“, nors Žemė taip pat yra Visatos objektas.

Stebima Visatos sritis vadinama metagalaktika. Jo ribos plečiasi tobulėjant astronominiams instrumentams, tačiau yra esminė riba dėl riboto šviesos greičio. Šiuo metu metagalaktikos spindulys yra 10 milijardų šviesmečių, tai yra atstumas, kurį elektromagnetinės bangos nukeliauja per 10 milijardų metų (šviesos greitis – 300 000 km/s).

Megapasaulio tyrimas yra glaudžiai susijęs su kosmologija ir kosmogonija.

Kosmologijos mokslas yra labai jaunas. Ji gimė palyginti neseniai - XX amžiaus pradžioje. Yra dvi pagrindinės kosmologijos atsiradimo priežastys. Ir, kas įdomu, abi priežastys yra susijusios su fizikos raida:

• 1) Albertas Einšteinas kuria savo reliatyvistinę fiziką;
• 2) M. Planckas kuria kvantinę fiziką.

Kvantinė fizika pakeitė žmonijos požiūrį į erdvės ir laiko sandarą bei fizinės sąveikos struktūrą.

Labai svarbų vaidmenį suvaidino ir A.A. Friedmanas apie besiplečiančią Visatą. Ši teorija neliko neįrodyta labai ilgai: tik 1929 metais ją įrodė E. Hablas. Tiksliau, jis neįrodė teorijos, o atrado, kad Visata iš tiesų plečiasi. Be to, reikia pažymėti, kad tuo metu Visatos plėtimosi priežastys nebuvo nustatytos. Jie buvo įrengti daug vėliau, mūsų dienomis. Jie buvo nustatyti, kai rezultatai, gauti tiriant elementariąsias daleles šiuolaikinėje fizikoje, buvo pritaikyti ankstyvajai Visatai.

Kosmogonija. Kosmogonija yra astronomijos mokslo šaka, tirianti galaktikų, žvaigždžių, planetų ir kitų objektų kilmę. Šiandien kosmogoniją galima suskirstyti į dvi dalis:

• 1) Saulės sistemos kosmogonija. Ši kosmogonijos dalis (arba tipas) kitaip vadinama planetine;
• 2) žvaigždžių kosmogonija.

20 amžiaus 2 pusėje. Saulės sistemos kosmogonijoje buvo nustatytas požiūris, pagal kurį Saulė ir visa Saulės sistema susidarė iš dujų-dulkių būsenos. Tokią nuomonę pirmasis išreiškė Immanuelis Kantas. XVIII amžiaus viduryje. Kantas parašė mokslinį straipsnį, pavadintą „Kosmogonija arba bandymas paaiškinti visatos kilmę, dangaus kūnų susidarymą ir jų judėjimo priežastis bendrais materijos vystymosi dėsniais pagal Niutono teoriją“. Jaunasis mokslininkas panoro parašyti šį darbą, nes sužinojo: Prūsijos mokslų akademija pasiūlė konkursą panašia tema. Tačiau Kantas negalėjo sukaupti drąsos paskelbti savo darbų. Po kurio laiko jis parašo antrą straipsnį, kuris vadinosi: „Klausimas, ar Žemė sensta fiziniu požiūriu“. Pirmasis straipsnis buvo parašytas sunkiu metu: Immanuelis Kantas paliko gimtąjį Koenigsbergą, bandydamas užsidirbti papildomų pinigų kaip namų mokytojas. Negavęs nieko vertingo (išskyrus savo žinias), Kantas grįžo namo ir paskelbė šį straipsnį 1754 m. Vėliau abu kūriniai buvo sujungti į vieną traktatą, kuris buvo skirtas kosmologijos problemoms.

Kanto Saulės sistemos atsiradimo teoriją vėliau sukūrė Laplasas. Prancūzas išsamiai aprašė Saulės ir planetų susidarymo iš jau besisukančio dujų ūko hipotezę, atsižvelgdamas į pagrindinius būdingus Saulės sistemos bruožus.